仿生撲翼飛行機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)研究.pdf

1、仿生撲翼飛行機(jī)器人是一種模仿飛行生物飛行方式的新概念飛行器，具有良好的飛行機(jī)動(dòng)性、高效性與穩(wěn)定性，在民用和國(guó)防領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)于仿生撲翼飛行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、撲翼機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力特性分析，翼尖軌跡設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化等，對(duì)于提高撲翼飛行性能，促進(jìn)撲翼飛行機(jī)器人的實(shí)用化，具有重要的理論與實(shí)際意義。
　　論文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有撲翼飛行機(jī)器人的應(yīng)用背景、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀做出了分析和研究。針對(duì)現(xiàn)有的多自由度撲翼機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)原動(dòng)件多，飛行

2、重量大等不足，提出了一種仿生撲翼飛行機(jī)器人總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了撲動(dòng)-扭轉(zhuǎn)兩自由度耦合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性分析的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而分析了撲翼飛行時(shí)的氣動(dòng)特性。主要的研究工作如下:
　　研究了仿生撲翼飛行機(jī)器人總體方案的可行性，確定了該機(jī)器人的撲翼運(yùn)動(dòng)為撲動(dòng)-扭轉(zhuǎn)兩自由度耦合運(yùn)動(dòng)，并對(duì)撲動(dòng)和扭轉(zhuǎn)的配合進(jìn)行了分析與討論。在對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的撲翼運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿生學(xué)研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了撲翼飛行機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行三維實(shí)體建

3、模。
　　基于ADAMS建立了撲翼飛行機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型，對(duì)撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析，得到了撲動(dòng)、扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角位移、角速度、角加速度等變化規(guī)律，并研究了撲動(dòng)-扭轉(zhuǎn)耦合運(yùn)動(dòng)特性。
　　對(duì)撲翼飛行機(jī)器人的翼尖軌跡進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)尺寸，得到撲翼飛行機(jī)器人的翼尖軌跡并找到影響軌跡形態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)優(yōu)化機(jī)構(gòu)參數(shù)，并與本文所設(shè)計(jì)的理想軌跡進(jìn)行對(duì)比匹配，得到較為理想的“8”字型翼尖軌跡。在此基礎(chǔ)上，對(duì)撲動(dòng)運(yùn)動(dòng)的急回特性