基于仿生学原理的微型特种机器人的研究

摘要

该论文围绕着基于仿生学原理,模仿昆虫飞行机制这一主题,开展对微小型飞行机器人的研究.首先,文章总结了现有的对昆虫飞行原理的研究结果,包括翅膀运动特点以及翅膀的结构特点等方面.并且说明了与之相关的一些传统的空气动力学原理.在此基础上引出研制微小型飞行机器人的关键技术.然后详细介绍了第一代实验样机的结构设计,并对此样机进行了实验,得到的实验结果证明,这种结构确实可以提供一定的升力,但欲使其起飞并带负载还有许多需要改进的地方.同时,提出了对第二代实验样机的结构设计的设想,解决了部分第一代实验样机中的问题.

目录

第一部分微小型飞行机器人

摘要

第1章绪论

1.1微型飞行器的研究起源及其应用前景

1.2微型飞行器的基本技术指标

1.3微型飞行器的研究现状

1.3.1“黑寡妇”(Black Widow)

1.3.2“微星”(MicroStar)

1.3.3“侦察鸟”

1.3.4旋翼式微型飞行器

1.3.5“昆虫飞机”(Entomopter)

1.3.6“机器蝇”(Robofly)

1.3.7日本关于仿昆虫的飞行机器人的研究

1.3.8德国研制的微型直升飞机

1.3.9国内发展现状

1.4微型飞行器的分类

1.4.1按飞行原理分类

1.4.2按翼展运动方式分类

1.5 微型飞行器竞赛

1.6本文的研究内容及主要工作

第2章微小型飞行机器人的原理和关键技术

2.1微小型飞行机器人的空气动力学基础

2.1.1失速

2.1.2边界层分离

2.1.3马格纳斯效应

2.2微小型飞行机器人的仿生学基础

2.2.1延迟失速

2.2.2旋转环流

2.2.3尾迹捕获

2.2.4翅膀结构

2.3微小型飞行机器人的关键技术

2.3.1飞行原理

2.3.2结构设计和制造

2.3.3传感器

2.3.4通讯

2.3.5能源和动力

2.3.6控制算法

第3章第一代实验样机

3.1结构设计

3.1.1电磁驱动器

3.1.2运动转换机制

3.1.3电路

3.1.4翅膀设计

3.1.5频率选择

3.2实验

3.2.1实验设计

3.2.2实验结果

3.2.3实验结论

3.3存在的问题

第4章第二代实验样机设想

4.1压电陶瓷

4.2放大机构

4.3结构设计

4.4小结

第5章结论

5.1研究小结

5.2下一步研究目标

参考文献

第二部分 蛇形机器人

摘要

第1章结论

1.1研究蛇形机器人的意义

1.2国际国内研究现状

1.3本文的研究内容及主要工作

第2章蛇形机器人的运动机理

2.1蛇形机器人的仿生学基础

2.2蛇形机器人样机的运用原理及运动学模型

第3章蛇形机器人的实验

3.1蛇莆机器人的结构

3.2蛇形机器人的控制系统

第4章结论

参考文献

附录一 步态仿真程序(部分)

附录二 蛇形机器人控制程序(部分)

攻读学位期间发表的学术论文

致谢