P微扑翼飞行器翅翼机构的运动设计

扑翼相关的理论研究论文

机械设计与研究 20年专刊 06 Ma i D s n R s r c n eg ad e c h e i n e a h

P微扑翼飞行器翅翼机构的运动设计‘谢进， 阎开印，陈永

(西南交通大学机械工程学院，成都， 101 603)摘要：微扑翼飞行器的 翅翼运动与其周围的空气运动之间是强祸合的。模仿昆虫翅膀的运动而进行翅翼机构设计是一个要实现多个平面一般运动位置，而且还应当满足运动的速度要求的比较复杂的机构设计问题。本文提出了用控制电机驱动铰链四杆机构的设计方案和利用平面运动映像、神经网络进行机构尺度综合的方法。关键词：机构 运动像神经网翅翼映络中图分类号：T 1. 121 H文献标识码： A

T e e ac i o Fa ig cai o Fapn Knm t D sn l pn Mehns fr p i W ig co V hc h i i e g f p m l g n Mi Ar ie r i e lMe, kin C e Y n J Y n y, n g i a ai h o n( hooMe ai l i en. h s i t g v s, nd, 01C i ) ot e J o n U i rt C egu603, a S ol c n aE g e i Su w t o n e i h c f h c n n r g a y 1 h n A s atTe t o wn s n cul wt t oo o i r n a i wn mc i eie h n i isog p d h m tn a a ud ap g g r a vh l T e bt c h m i f g t r: oo r o e i h e i f o r l fp n i io r c . p b m ds n g eh i tgnre cwn le tn b r a a t t ele rp nr i n o a r l o egi a ca s o e ti e i i m i c e r s tr i m e epsi s o e f n m n m e a n t g oo a i s k n e d h o z o l g a a a ot o f

ribd aw l s t votot m tn efdI e is ae i p b m Its r jief r id y e att ecy h oo i pci . e t c ln n r l . i a a

o t o g o s h h li f i s i n d a lg g e n pp p n d l a e e s e d i h o h e i n ubr ae e b a tlb m t ip ps a a p g cai, a hd yt se m cai ui alkg dvn cnoal o r r oe s a i m hn m ad e o t s h i t ehn m n i n r i y rl e o s o o d fp n e s n m t o ez h l n e s sg k e ac p g aicl anto s r et aw l i m t m pi ad fi nu l r i e n d e n i a n n r ia er e k s e s l t w ps

K y rs lpi m cai nm t m pi tianuantok e w d: p g hn m k e ac p g rfi erl rs o f n e s a i i a n a i l c e w

1引言微型飞行器在军事和民用工业中有极其重要的用途。 在

科学和技术研究领域也有重要的研究价值，它的设计涉及到微型驱动和传动装置的设计、昆虫的飞行机理的研究、新材料的应用等多门学科领域的研究，是不同学科不同领域交叉的研究课题，是当前国内外研究的一个热点问题。根据对昆虫、 鸟类的飞行观察和研究，扑翼式原理是微型飞行器设计的首选，因为微扑翼飞行器可以将举升、悬停

而机 B a等1成的构， a l[采用了由七 na 1]单自度的杆链轮连一杆机③结构构；组成比特殊的构，光较机如宗华等a采用了 2 1欠驱动的连杆机构，贾明等[设计的 1 3 )机构中含有大变形柔性铰链， l(设计的机构中 St4 t1 l1含有柔性构件；④利用微机械技术 ( E S- io t M c n aSsm)如 M M -- E co h il es左德参 - c l r e ac y Mr e t,等

p, i等1计机 5 Fr[设的构 1 en 6 ag 1各种各样的翅翼机构在不同的程度上满足了微扑翼飞 行器的设计要求，但是，由于翅翼机构的设计要求是非常苛刻的，同时，自然界中各种昆虫、鸟类的飞行机理又有所不同，所以，目前还不能设计出能够像昆虫、鸟的翅膀一样灵活的翅翼机构。然而，翅翼的运动与微扑翼飞行器周围空气的运动是强祸合的，空气的运动决定了空气作用在微扑翼飞行器上的升力、推力，也就是说，翅翼机构的运动与微扑翼

和

推进等功能一并由翅翼的拍翼运动来完成，同时，具有耗能少、机动性强的优点。在微扑翼飞行器中， 翅翼的运动是由翅翼机构控制的，现在己经设计和制造出了十余种翅翼机构。最典型的有①用

压电料功材制的构如Cmop压电动材等能料作机， apo】驱 l将器和压电传感器装配在一起，组成了翅翼机构； ra[ Ps 2 a d1利用形状记忆合金制作了翅翼机构。②利用传统的机构，如

飞行器的运动密切相关。因此，目前对翅翼机构的设计进行深入的研究仍然是十分必要而有意义的。铰链四杆机构是工程中最常用的机构， 如果用控制电机作为机构的运动输入，则可以很容易地实现机构运动的输出

M np n[用轮齿机， h g[用了 ua a等3齿一条构 Za等利凸 ip 1利 n’]轮构。用多还连机，M d g a等5侯机应最的是杆构 an p 1 ao l 1、宇等6 Ziwk'用的是铰杆机构， 1 b os[ 1 k i利，]链四侯宇等1王 8 1、妹欲等[所设计的机构可以抽象为曲柄滑块机构， 9 1

速度要求，但是，机构的尺度综合仍然是一个比较困难的问题。本文提出利用运动平面运动映像的概念和神经网络技术进行翅翼机构设计的方法。

M d g a[采了柄块构双块构串 an p等1用将曲滑机和滑机联 ao l 0 1基金项目：国家自然科学基金资助项目(批准号5159) 0703

2翅翼机构设计的基本原理

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2 1翅冀机构设计的基本要求 .翅翼机构设计的主要特点是以下两个方面

1 ). ( ) c

昆虫翅膀的拍翼频率非常高，小昆虫的拍翼频率大于

()尺寸小、重量轻 1当今微型飞行器的总体参数为：机身长度或翼展 6 5 -1厘米，重量 1-10 0 0克，有效载荷 1 8飞行高度几十 -1克，

米至几百米，巡航速度3-6公里/ 0 0小时，续航时间2--0 0-6分钟，最大航程 1 0 -1公里。翅翼机构只是微型飞行器中的一个主要部件。 在微型飞

10z果蝇的拍翼 0H,频率约为20 . 5 H拍翼的 z速度也是随时间变化的，一般来说，在拍翼个周期开始的时候，一加速度非常大，致使速 …… 此处隐藏：6452字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……