基于特征运动观测的蝴蝶前飞规律及样机验证

作     者：张益鑫 王兴坚 王少萍 池小楷 杜韶阳 ZHANG Yixin;WANG Xingjian;WANG Shaoping;CHI Xiaokai;DU Shaoyang

作者机构：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年第49卷第7期

页      面：1651-1660页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-V-0010-0060) 国家自然科学基金(51620105010,51805026,51675019) 国家重点基础研究发展计划(JCKY2018601C107) 

主　　题：蝴蝶飞行规律 典型特征运动 扑翼飞行器 仿生机器人 膜翼制作 

摘      要：为了研究蝴蝶扑翼飞行的原理,研制低频扑翼的仿生器,通过蝴蝶飞行运动的生物学观测,提出蝴蝶的3种特征运动状态,分析扑翼运动、胸部俯仰运动及腹部摆动运动之间的相位关系,构建蝴蝶前飞运动学模型。基于“杆-膜仿生翼的新工艺和定制的机载飞控系统,研制轻量化的仿生蝴蝶扑翼飞行器样机,研究蝴蝶样机的飞行控制策略。通过六维力传感器对样机做地面动力学测试,利用高速摄像机对样机飞行进行运动学跟踪,证明了基于特征运动状态的蝴蝶前飞规律和原理样机研制的有效性。