仿昆扑翼微飞行器中高效传动铰链的研究 被引量：9

1

作者 邹才均 张卫平 +6 位作者 柯希俊 邵云立 张伟 柴双双 胡楠 叶以楠 陈文元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期439-444,共6页

针对仿昆扑翼微飞行器对高效传动铰链的要求,从几何约束、应力条件、临界屈曲条件等方面,结合电磁驱动仿昆扑翼微飞行器对异质复合型柔性铰链进行了研究,给出了铰链的设计方法;研究了预应力对整个传动机构并联刚度以及铰链连接方式对整... 针对仿昆扑翼微飞行器对高效传动铰链的要求,从几何约束、应力条件、临界屈曲条件等方面,结合电磁驱动仿昆扑翼微飞行器对异质复合型柔性铰链进行了研究,给出了铰链的设计方法;研究了预应力对整个传动机构并联刚度以及铰链连接方式对整个传动机构串联刚度的影响;得到了传动机构中各铰链的宽度、厚度、长度、旋转刚度等设计参数.结果表明,整个传动机构的串联刚度是其并联刚度的135倍,满足了高效传递能量的要求;翅膀扑打角峰峰值达到了99.6°,较好符合了仿昆扑翼微飞行器的设计要求. 展开更多

关键词 扑翼微飞行器 复合型柔性铰链 设计方法

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仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析 被引量：8

2

作者 柴双双 张卫平 +7 位作者 柯希俊 邹阳 张伟 叶以楠 张正 胡楠 吴凡 陈文元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期663-668,共6页

针对仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的使用要求,采用复合材料的层合板理论和将能量法与实验法相结合的方法,推导了压电驱动器的静态位移、阻力、等效质量、刚度和阻尼系数的计算公式,得到压电驱动器的二阶集总参数模型.驱动器位移测试结... 针对仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的使用要求,采用复合材料的层合板理论和将能量法与实验法相结合的方法,推导了压电驱动器的静态位移、阻力、等效质量、刚度和阻尼系数的计算公式,得到压电驱动器的二阶集总参数模型.驱动器位移测试结果表明,利用推导公式计算所得位移的理论值比实测值小.同时,利用传递函数绘制的伯德图所得压电驱动器共振频率为2.540kHz,与理论公式计算结果的误差仅为0.5%,从而验证了所建立计算模型的正确性. 展开更多

关键词 扑翼微飞行器 压电驱动器 集总参数模型

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扑翼微飞行器飞行时的数值模拟与分析(英文) 被引量：4

3

作者 左德参 彭松林 +1 位作者 张卫平 陈文元 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期125-131,136,共8页

采用数值方法求解三维非定常不可压缩的N-S方程,生成了相应的扑翼微飞行器的三维动网格;模拟了扑翼微飞行器在不同频率、不同攻角、不同振幅、不同飞行速度、不同的翅膀初始位置下的非稳态流场;计算了扑翼微飞行器在不同运动模态下的升... 采用数值方法求解三维非定常不可压缩的N-S方程,生成了相应的扑翼微飞行器的三维动网格;模拟了扑翼微飞行器在不同频率、不同攻角、不同振幅、不同飞行速度、不同的翅膀初始位置下的非稳态流场;计算了扑翼微飞行器在不同运动模态下的升阻力系数;分析了影响扑翼微飞行器空气动力学的特性的不同因素;为扑翼微飞行器的飞行机制和建造提供了理论依据。 展开更多

关键词 数值模拟 扑翼微飞行器 动网格 低雷诺数

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仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路设计与制造 被引量：2

4

作者 吴彬彬 张卫平 +3 位作者 邹阳 王晨阳 孙浩 陈畅 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第1期64-68,共5页

针对电磁驱动方式的仿昆扑翼微飞行器,设计了电磁线圈驱动电路,电路能够驱动微飞行器扑动双翼。驱动电路利用电池组和升压(BOOST)电路实现电路供电。研制了产生两路电压控制信号的最小系统板,能够在上位机在线实时控制输出信号的频率和... 针对电磁驱动方式的仿昆扑翼微飞行器,设计了电磁线圈驱动电路,电路能够驱动微飞行器扑动双翼。驱动电路利用电池组和升压(BOOST)电路实现电路供电。研制了产生两路电压控制信号的最小系统板,能够在上位机在线实时控制输出信号的频率和幅值。电压控制信号通过电路后,电路输出稳定驱动电流,实现对仿昆扑翼微飞行器翅膀的控制。 展开更多

关键词 扑翼微飞行器 电磁驱动 BOOST电路 劈裂信号

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基于智能复合微结构的亚手掌尺度压电双驱扑翼微飞行器的研究 被引量：1

5

作者 魏铭辰 张卫平 +2 位作者 王晨阳 赵佳欣 孟冉 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第3期326-329,共4页

该文设计、制作和研究了一种亚手掌尺度的双驱扑翼微飞行器。飞行器主要采用多层平面材料的智能复合微结构(SCM)加工工艺进行加工。装配得到的样机整机质量为244 mg,翼展61 mm。对样机的压电驱动器性能进行了测试。测试结果表明,压电驱... 该文设计、制作和研究了一种亚手掌尺度的双驱扑翼微飞行器。飞行器主要采用多层平面材料的智能复合微结构(SCM)加工工艺进行加工。装配得到的样机整机质量为244 mg,翼展61 mm。对样机的压电驱动器性能进行了测试。测试结果表明,压电驱动器空载共振频率约为1100 Hz,负载共振频率约为28 Hz;对样机进行了升力测试,得到样机的升力为0.689 mN。 展开更多

关键词 扑翼微飞行器 智能复合微结构 传动机构 激光切割 双压电驱动器

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仿生微扑翼飞行器的翅翼设计与优化 被引量：13

6

作者 刘岚 方宗德 +2 位作者 侯宇 傅卫平 吴立言 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第3期330-334,共5页

提出了微扑翼机构翅翼的共振激励放大驱动机理及其对翅翼的振动模态要求,并依据该机理用有限元方法研究了微扑翼飞行器的仿生翼设计和优化问题。通过对3种仿昆虫翅翼的模态分析,总结出能够满足共振激励要求的翅翼外型和翅脉布局,建立了... 提出了微扑翼机构翅翼的共振激励放大驱动机理及其对翅翼的振动模态要求,并依据该机理用有限元方法研究了微扑翼飞行器的仿生翼设计和优化问题。通过对3种仿昆虫翅翼的模态分析,总结出能够满足共振激励要求的翅翼外型和翅脉布局,建立了参数化的自定义仿生翼模型。在此基础上,以翅翼的展弦比和翅脉关键点的坐标为主要参数,使用有限元优化方法,对仿生翅翼的模态优化进行了初步探讨。文中的建模、分析方法和结论对微扑翼飞行器的分析、设计和应用提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 扑翼 仿生 昆虫翅翼 有限元 模态优化

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微扑翼飞行器总体设计及实验 被引量：5

7

作者 苏进展 方宗德 刘岚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期656-661,共6页

提出了适合工程实际的微扑翼飞行器的设计方法。利用几何相似原理,拟合了以翼展为基本参数的仿生公式,并确定了飞行参数、结构参数和动力参数。根据初步的仿生设计结果,进行传动结构、翅翼尾翼等总体结构设计,并按照运动学分析、气动力... 提出了适合工程实际的微扑翼飞行器的设计方法。利用几何相似原理,拟合了以翼展为基本参数的仿生公式,并确定了飞行参数、结构参数和动力参数。根据初步的仿生设计结果,进行传动结构、翅翼尾翼等总体结构设计,并按照运动学分析、气动力分析、动力学分析相结合的动态分析方法研究了扑翼样机理论上产生的升力。与风洞实验结果比较表明,平均升力误差为0.61 g,基本满足设计要求,为微扑翼飞行器的研制提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 总体设计 动态分析 风洞实验

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微扑翼飞行器驱动电路设计 被引量：5

8

作者 吴凡 张卫平 +1 位作者 胡楠 邹阳 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第9期75-77,81,共4页

扑机械昆虫是很小、高机动的仿昆飞行机器人,在勘探、环境监测、搜索和救援、监视等一系列任务中非常有用。压电执行器有小尺寸、高效率、高功率密度的优势,这展示了在微机器人领域的应用前景。实验是通过升压转换器将3.7 V锂电池增加到... 扑机械昆虫是很小、高机动的仿昆飞行机器人,在勘探、环境监测、搜索和救援、监视等一系列任务中非常有用。压电执行器有小尺寸、高效率、高功率密度的优势,这展示了在微机器人领域的应用前景。实验是通过升压转换器将3.7 V锂电池增加到250 V以上实现的。通过展现压电驱动器的驱动要求、电路拓扑和用于微机器人的压电驱动器的不同控制方式来探索驱动电路设计,并提出克级驱动电路。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 压电驱动器 驱动电路 升压转换器

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微扑翼飞行器驱动装置设计与翅翼轨迹控制仿真研究 被引量：3

9

作者 张西金 方宗德 +1 位作者 杨小辉 苏进展 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期735-739,765,共6页

将压电陶瓷驱动器和柔性铰链四杆放大机构融为一体,设计了结构紧凑的微扑翼飞行器驱动装置;采用拉格朗日方程建立了驱动装置动力学模型;提出了模糊自适应迭代学习控制策略,并进行了微扑翼飞行器翅翼轨迹模糊自适应迭代学习控制仿真试验... 将压电陶瓷驱动器和柔性铰链四杆放大机构融为一体,设计了结构紧凑的微扑翼飞行器驱动装置;采用拉格朗日方程建立了驱动装置动力学模型;提出了模糊自适应迭代学习控制策略,并进行了微扑翼飞行器翅翼轨迹模糊自适应迭代学习控制仿真试验,仿真结果表明:这种控制策略是可行的,翅翼取得了较好的轨迹跟踪效果。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 压电陶瓷 驱动装置 翅翼运动轨迹 迭代学习控制 模糊

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仿昆微扑翼飞行器三维整体设计及制造 被引量：7

10

作者 胡楠 张卫平 +1 位作者 吴凡 楼星梁 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第10期107-109,共3页

MEMS技术在毫米尺度制造中站主导地位,然而在厘米尺度甚至更大尺度下的机构仍是使用许多传统方法制造的,在毫米至厘米尺度范围内存在的介观尺度的器件仍难以制造。针对在这种尺度内的仿生微扑翼飞行器和其复杂微小结构极难手工装配的制... MEMS技术在毫米尺度制造中站主导地位,然而在厘米尺度甚至更大尺度下的机构仍是使用许多传统方法制造的,在毫米至厘米尺度范围内存在的介观尺度的器件仍难以制造。针对在这种尺度内的仿生微扑翼飞行器和其复杂微小结构极难手工装配的制造工艺问题,提出了一种三维整体结构的多功能制造方法,即由包含刚性层和柔性层的多片图案化碳纤维层在多个选定的位置处进行叠置和粘结,形成具有多个层间粘结的层压结构,并且在这种层压结构中刚性层之间的柔性层可以挠曲伸展成三维结构。使用这项工艺方法,制造出了一架重约100mg的可从平面结构伸展成三维结构的精密型微扑翼飞行器,研究结果验证了该种设计方法及工艺流程的可行性和有效性,为微扑翼飞行器在工业上规模化制造商提供了崭新的途径和指导意义。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 三维结构 整体制造方法 仿生机器人

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微扑翼飞行器的仿生结构研究 被引量：9

11

作者 张明伟 方宗德 周凯 《机床与液压》 北大核心 2007年第6期1-3,10,共4页

基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器,应用前景广泛。通过对鸟类生物学构造和飞行机理的分析,进行机翼和驱动机构的仿生学设计,提出了一种高效节能的驱动机构,并制作了翼展300mm微扑翼飞行器样机。试飞结果表明,... 基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器,应用前景广泛。通过对鸟类生物学构造和飞行机理的分析,进行机翼和驱动机构的仿生学设计,提出了一种高效节能的驱动机构,并制作了翼展300mm微扑翼飞行器样机。试飞结果表明,该飞行器可进行姿态良好的飞行,可持续飞行10～20s,其结构具有一定的实用价值及应用前景,为微扑翼飞行器的进一步微型化打下基础。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 仿生学 驱动机构

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仿鸟微扑翼飞行器姿态控制模型研究 被引量：1

12

作者 张西金 方宗德 +1 位作者 张明伟 傅卫平 《机床与液压》 北大核心 2007年第9期7-9,12,共4页

设计了仿鸟微扑翼飞行器气动结构布局,采用RBF神经网络辨识获得机翼气动升力和阻力模型,研究了尾翼气动力矩模型,在此基础上建立仿鸟微扑翼飞行器姿态控制模型,并通过仿真研究验证了姿态控制模型的正确性。

关键词 微扑翼飞行器 气动力 姿态控制模型 RBF神经网络

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微扑翼飞行器气动力和位置控制研究

13

作者 张西金 方宗德 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第16期4394-4397,4420,共5页

随着微扑翼飞行器研究的不断深入,对其控制问题研究已引起了人们的重视。基于准稳态气动力模型,研究了微扑翼飞行器气动升力和阻力,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,针对微扑翼飞行器非线性强耦合特点,采用切换控制策略进行纵向位置控... 随着微扑翼飞行器研究的不断深入,对其控制问题研究已引起了人们的重视。基于准稳态气动力模型,研究了微扑翼飞行器气动升力和阻力,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,针对微扑翼飞行器非线性强耦合特点,采用切换控制策略进行纵向位置控制,选择扑动平面夹角和扑动幅度作为控制参数,利用位置误差和速度误差线性组合作为反馈信号,通过数值方法计算平均力,确定控制参数取值,完成了切换控制律设计。最后进行了微扑翼飞行器爬升飞行和水平飞行的控制仿真实验。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 气动力 切换控制 仿真

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仿生微扑翼飞行器机翼结构力学特性分析 被引量：5

14

作者 沈锋华 于纪言 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第10期54-57,共4页

基于蝙蝠的翼手结构,借鉴了对鸟类飞行的研究成果,建立了仿蝙蝠微扑翼飞行器机翼的折叠扑动模型。采用ansys软件对不同折叠角,翼展比,机翼厚度三种机翼参数的机翼模型进行了模态分析,然后对模态特性较好的一种机翼模型进行静力学特性分... 基于蝙蝠的翼手结构,借鉴了对鸟类飞行的研究成果,建立了仿蝙蝠微扑翼飞行器机翼的折叠扑动模型。采用ansys软件对不同折叠角,翼展比,机翼厚度三种机翼参数的机翼模型进行了模态分析,然后对模态特性较好的一种机翼模型进行静力学特性分析及优化设计。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 仿生 蝙蝠 模态分析 静力学特性分析

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果蝇悬飞翅拍动力学问题的建模和数值求解

15

作者 柯希俊 张卫平 +3 位作者 蔡雪飞 张正 楼星梁 陈文元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1307-1315,1322,共10页

针对悬飞果蝇翅拍动力学问题,基于稳态气动力模型给出了改进的准稳态气动力矩模型,建立了两自由度的非线性翅拍动力学方程,通过假设翅拍运动和翅膀扭转运动可以解耦计算.基于改进的准稳态气动力模型,采用常规常微分方程数值求解算法和... 针对悬飞果蝇翅拍动力学问题,基于稳态气动力模型给出了改进的准稳态气动力矩模型,建立了两自由度的非线性翅拍动力学方程,通过假设翅拍运动和翅膀扭转运动可以解耦计算.基于改进的准稳态气动力模型,采用常规常微分方程数值求解算法和边界值数值求解算法分别对已知翅运动的其中一个自由度的翅膀拍打力学方程和翅膀扭转动力学方程进行了求解.数值结果表明,理论预测获得的翅膀运动学模式和实验测试获得的稳态翅拍运动模式有较好一致性. 展开更多

关键词 改进的准稳态气动力模型 悬飞翅拍动力学 稳态翅拍运动模式 仿昆扑翼微飞行器

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