仿生扑翼UUV.

仿生扑翼飞行器的发展与展望仿生扑翼飞行器的发展与展望摘要：本文简要介绍了仿生扑翼飞行器的概念、特点及其历史，概述了仿生扑翼飞行器在国内外早期和当前的研究现状及未来的发展趋势。

在此基础上，就目前研究中迫切需要解决的一些关键技术进行了讨论，并结合目前研究情况，对我国仿生扑翼飞行器的未来发展前景进行了展望。

关键词仿生；扑翼飞行器；微型飞行器；关键技术Abstract：The concept，characteristics and usage of flapping-wing air vehicle are brieflyintroduced．The present research situation and future development trend of FA V are summarized．According to these，several key technologies of FA V are discussed．Taking into account the presentsituation .the future on the research of FA V in China is outlined．Key words：Bionics ; Flapping-wing air vehicle ; Micro air vehicle ; Key technology1仿生飞行的历史与进展1．1向鸟类学习在中国两千年以前的航空神话和传说中，就有“人要是长着翅膀，就能在空中飞行”、“人骑着某种神奇的动物，可以飞行”等反映古人飞行理想和愿望的文字记载。

多数昆虫长着一左一右两个或4个翅膀，他们都是飞行家，飞行技术非常高明。

但因为昆虫比较小，翅膀的运动速度太快，不易被观察，在古人眼里，只认为鸟类是可以模仿的、最好的飞行家。

传说中春秋时代(公元前770-前481)后期，鲁国著名的能工巧匠公输盘(有些史籍也记作“公输班”)研究并花费3年时间制造了能飞的木鸟，又名木鸢。

仿生扑翼机器人的机械系统设计研究近年来，仿生机器人技术迅猛发展，其潜在的应用领域不断扩大。

其中，仿生扑翼机器人作为一种模拟昆虫翅膀运动的机器人，具有较高的机动性和适应性，在无人侦查、救援和农业等领域有着广阔的前景。

本文将着重研究仿生扑翼机器人的机械系统设计。

首先，机械系统设计是仿生扑翼机器人实现扑翼运动的关键。

为了模拟昆虫翅膀的运动特点，机械系统应具备轻量化、高刚度和高可靠性的特点。

一种常见的设计方法是采用柔性材料制作翅膀，如碳纤维复合材料，以实现翅膀的轻量化和高刚度。

同时，采用特殊的结构设计，如曲线状的翅膀弯曲轴，可以使机械系统具备较好的可靠性和机动性。

其次，机械系统设计还需考虑扑翼机构与驱动系统的协同工作。

在仿生扑翼机器人中，扑翼机构通常采用类似昆虫的并联结构，通过多个关节和连杆实现翅膀的运动。

为了实现高效的扑翼运动，机械系统设计需要考虑关节的精确控制和连杆的合理长度。

同时，驱动系统需要提供足够的力和速度，以实现扑翼机构的正常工作。

电机、液压或气动系统都可以作为驱动系统的选择，不同的驱动方式会对机械系统的设计提出不同的要求。

最后，机械系统设计还需考虑机器人的稳定性和控制性能。

由于仿生扑翼机器人在空气中运动，存在空气动力学效应的影响，机械系统设计需要考虑机器人的稳定性。

通过调整翅膀的形状和尺寸，以及控制翅膀的运动轨迹，可以提高机器人的稳定性。

此外，机械系统设计还需要与控制系统紧密结合，通过传感器和反馈控制实现对机器人的精确控制。

综上所述，仿生扑翼机器人的机械系统设计是实现扑翼运动的关键。

通过采用轻量化、高刚度和高可靠性的材料，设计合理的扑翼机构和驱动系统，以及考虑机器人的稳定性和控制性能，可以实现高效、稳定的扑翼运动。

随着技术的不断发展，仿生扑翼机器人的机械系统设计将进一步提升，为各个领域的应用带来更多可能性。

仿生扑翼UUV研究现状分析摘要本文对一种新型扑翼UUV的研究现状做了分析。

首先简要介绍扑翼UUV的产生背景和应用前景，然后对扑翼UUV进行了流体动力学分析、推进性能分析并对基于CPG的扑翼UUV运动控制方法进行了分析。

通过流体动力学分析得到了关于扑翼UUV攻角和翼型对推进性能的影响，推进性能分析则得到了扑动频率、拍动幅度和翻转幅度对推进性能的影响。

基于CPG的运动控制方法将CPG引入到UUV 的控制中，简化了控制参数，可实现扑翼UUV的节律运动和转弯运动。

关键词：仿生扑翼UUV 流体动力学推进性能 CPG1绪论1.1仿生扑翼UUV产生背景无人水下航行器(Unmanned Undersea Vehicle)的研究工作开始于20世纪中期，进入21世纪以来，由于人类对海洋资源开发、海洋环境研究的重视以及海洋在军事领域的重要作用，水下探测器的研究越来越受到重视。

在过去的十年中，全世界大约有60个UUV研制计划，并建造了大约200个UUV(大部分为实验用)，但是随着技术的成熟和近海工业发展的需要，商业用途的UUV也开始出现，并且在不断地发展和壮大。

然而，以往的UUV均是以传统的螺旋桨做为推进动力。

在自然界中，有一类依靠扑翼游动的生物如海龟、企鹅等，他们的运动方式效率较高，而且机动灵活。

仿生扑翼UUV是近几年提出的一种利用仿生扑翼作为推动力的新型UUV，正是以海龟等扑翼游动生物为仿生对象，依靠扑翼推进结构为其提供动力实现整个UUV 在水下的各种运动，包括上浮、下潜、转弯等，具有推进效率高、稳定性强、机动性及操纵性好等优点。

1.2仿生扑翼UUV的特点仿生扑翼UUV的仿生对象是依靠扑翼进行运动的动物，他们具有爆发力强、机动性高、稳定性好等特点，对于游动和姿态的控制能力是目前任何水下设备无法模拟的。

与传统的螺旋桨推进方式相比，水下扑翼UUV具有以下特点：●良好的运动性能：仿生扑翼推进器可提高水下航行器的起动、加速和转向性能，在低速条件下保持高机动性和稳定性。

一种仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构的制作方法仿生蝴蝶扑翼飞行器是一种通过模仿蝴蝶独特的飞行方式而设计的飞行器。

它能够在空中灵活操控，具有较好的机动性能和稳定性。

在本文中，将介绍一种制作仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构的方法。

首先，我们需要准备一些材料和工具。

材料包括轻质的材料如薄金属片或塑料片，弹性线或者细线，小型电机，螺旋桨等。

工具则包括剪刀，胶水，钳子，锉子等。

1. 制作翅膀：使用剪刀将薄金属片或塑料片剪成蝴蝶翅膀的形状，大小可自行决定。

确保两个翅膀相对称，并且具有足够的扑翼空间。

然后使用锉子修整翅膀的边缘，使其光滑，减少空气阻力。

最后使用胶水将两个翅膀连接在一起，并且确保翅膀能够自由地扑动。

2. 安装电机和螺旋桨：选择一个小型电机并安装在飞行器的中心位置上。

将螺旋桨固定在电机轴上，确保可以有效地产生推力。

3. 制作拉线式转向机构：在飞行器的尾部或机身两侧的翅膀上，通过胶水或螺丝固定一个小轴。

使用弹性线或者细线将此小轴连接到电机上。

当电机旋转时，它将通过拉线转动翅膀，实现方向的改变。

完成以上步骤后，我们就成功地制作了仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构。

在使用时，只需将电机连接到能源供应，并确保翅膀可以自由地扑动。

通过控制电机的转动速度和方向，我们可以实现飞行器的正常飞行以及转向。

总结：仿生蝴蝶扑翼飞行器及其拉线式转向机构的制作方法相对简单，只需准备适当的材料和工具，并按照上述步骤进行操作即可。

这种飞行器的设计灵感来自于蝴蝶的飞行方式，具有较好的机动性能和稳定性。

通过不断改进和调整，希望能够进一步完善这种仿生飞行器，并应用到更多实际应用场景中。

仿生扑翼飞行器设计新进展仿生扑翼飞行器是一种新型飞行器，其体积小、重量轻、隐蔽性好等特点在军事领域和民用领域受到广泛关注。

文章综述了仿生扑翼飞行器的结构分类和升力产生机理，总结国内外研究的理论成果，并介绍现阶段研究所面临的困难，阐述仿生扑翼飞行器的发展前景。

标签：仿生扑翼飞行器；仿生学；结构设计1 概述仿生扑翼飞行器是将推进、爬升和悬停集于一个撲翼系统的新型飞行器。

近年来，国内外专家着手于仿生扑翼飞行器飞行的姿态、空气动力学和能量转换等方面的研究，虽然取得了阶段性的成果，仍面临许多问题[1]。

随后将按照分类与布局、获取升力原理、研究成果和面临问题的顺序对扑翼飞行器国内外现状进行总结。

2 扑翼的分类国内外设计的扑翼飞行器主要有单对和双对两种驱动形式。

单对扑翼飞行器采用曲柄摇杆机构或压电材料驱动，可实现翅膀的怕打与扭转。

机翼设计成仿生骨架结构，采用碳纤维材料制成，再在骨架上粘贴仿生翼膜，形成类似蝙蝠翅膀的仿生翼。

这种仿生翼具有很高的强度和韧性有更高的横向稳定性。

双对扑翼飞行器是采用化学肌肉材料设计的一种仿生飞行器。

可借助MEMS 技术使飞行器尺寸微小化，其独特的飞行方式能够实现快速启动、长时间飞行和悬停，同时可以保持翅膀不动滑行一段距离，大大减少了能源的使用[2]。

3 扑翼产生升力的原理3.1 Weis-Fogh机制1973年，Weis-Fogh研究发现小黄蜂在起飞前两翅前缘相互靠拢然后迅速打开，此时在两翅中间形成低压腔，将周围空气快速吸入，在翅膀周围形成漩涡。

该漩涡附着在翼尖附近不脱落，给昆虫向上举升的力，从而产生瞬时高升力。

随后他又将这一现象从理论和实验角度进行分析，最终证明此现象为扑翼飞行产生升力的主要原因之一[3]。

3.2 延时失速效应1997年，英国剑桥大学的Ellington在空气流场中放入飞蛾的翅膀模型，模拟飞蛾的飞行姿态[4]。

实验发现扑翼下拍时在翅膀前缘产生一个强烈的前缘涡，使靠近前缘上表面形成低压区，上下翅面产生压强差，大大提高飞行所需升力。

仿生扑翼飞行器的发展与展望
随着科技的进步，人类已经取得了仿生飞行器的突破性进展。

仿生飞行器的发展历史可以追溯到20世纪50年代，当时科学家们开始研究自然飞行器的结构和飞行技术，以及如何将这些特性应用于人类制造的机器。

他们的努力使得许多仿生飞行器得以发展，包括仿生飞机、仿生蝙蝠、仿生鸟类等等。

近年来，仿生扑翼飞行器也受到了广泛关注。

仿生扑翼飞行器是受鸟类飞行的启发而设计的飞行器，它以两只扑翼的形式与空气相互作用，使飞行器可以实现自由悬停、高速飞行等机动行为。

与飞机相比，仿生扑翼飞行器具有更低的噪声水平、低能耗、可折叠构造等优势，在近程无人机和远程视频拍摄应用等领域可能产生重要的影响。

目前，仿生扑翼飞行器的研究和发展仍处于起步阶段，其中值得研究的领域包括飞行器本体结构设计、动力系统选择、飞行控制系统的模拟、航迹预测与自动避障等。

例如，在飞行器结构设计方面，除了轻量化和结构优化外，还可以考虑主动式扑翼、可屈曲翅膀等与传统翅膀不同的设计方案，以便更好地控制飞行器的飞行行为。