扑翼飞行机器人结构设计与分析(2)

扑翼飞行机器人是模拟鸟类、蝙蝠和昆虫等自然生物飞行姿态的一类飞行器。由于扑翼飞行相对旋翼和固定翼有着显着优点，故扑翼式飞行机器人人在许多领域有着广阔的应用前景。目前国内外对扑翼式飞行机器人人的研究仍然集中在单段和两段式刚性翼样机方面，往往忽略大鸟飞行时内翼的扭转运动，导致样机气动性能较差。针对此种状况，本文设计了一种两段式扑翼式飞行机器人人，可以在展向和内外翼弦向上进行两个自由度的运动，设计制作了扑翼样机，进行了相应的实验研究及结构分析。为了设计出仿生性能优越的扑翼式飞行机器人人，本文对大鸟如海鸥等的飞行机理进行了研究，分析了鸟类的翅膀构造和鸟类飞行时的运动和受力情况，明确了设计要求。建立了不同鸟类飞行参数之间的数学关系。鉴于仿生扑翼式飞行机器人人的核心运动是其扑动机构实现的，在确定了扑动方案和扑翼样机的外形参数基础上，对扑动机构进行了尺寸设计。建立了机构运动学方程，直观的分析了扑动机构的角位移、角速度和角加速度的变化特性。利用条带理论估算了扑翼样机的气动力，对扑动机构进行了三维建模分析。基于扑动机构的尺寸设计，对扑翼样机进行了整体的结构设计，并对样机进行了加工制作。在扑动方案确定的基础上，对扑动机构进行了详细的结构设计，包括内外翼之间的连接方式等；对扑翼样机的内外翼扭转机构、翼型和尾翼进行了详细的结构设计；对各个部件选择合适的材料进行了零件加工，对扑翼样机进行装配成型。并运用三维数模软件软进行三维数模的构建，希望通过本次设计对未来的小型龙门式机械手的设计提供设计参考依据。