扑翼机器人机载视觉避障系统设计

1

作者 付强 张祚卿 +2 位作者 刘胜南 吴晓阳 贺威 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2024年第1期97-106,共10页

扑翼机器人是一种高仿生度的飞行器,它可以执行军事侦察和民用监测任务。在执行这些任务时,避障是一种确保扑翼机器人安全的必要功能。本文设计了一种基于单目视觉的扑翼机器人自主避障系统,其中所有图像的处理计算均使用机载处理器实... 扑翼机器人是一种高仿生度的飞行器,它可以执行军事侦察和民用监测任务。在执行这些任务时,避障是一种确保扑翼机器人安全的必要功能。本文设计了一种基于单目视觉的扑翼机器人自主避障系统,其中所有图像的处理计算均使用机载处理器实现。在这个系统中,机载处理器的质量被减至48 g,以便于扑翼机器人可以携带它稳定飞行。该系统的工作流程可以分为以下几步:首先,图像采集模块获取周围环境的视频图像;然后,机载处理器通过处理扑翼机器人第一视角的光流信息来计算方向舵角度和转弯方向;最后,飞控板接收计算结果并控制扑翼机器人避开障碍物。地面站对扑翼机器人飞行过程进行实时监测,实验结果验证了本文所设计的避障系统的有效性。 展开更多

关键词 扑翼机器人 视觉 避障 机载处理器 光流

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一种悬浮扑翼机器人的视觉自主避障方法研究

2

作者 周煜 张军 宋爱国 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期289-298,共10页

提出了一种基于视觉感知的悬浮扑翼机器人自主避障方案,以满足室内障碍物环境中低速、安全和长航时飞行要求。首先,借鉴鸟类视觉避障原理,提出了一种基于光流视觉检测的避障方法,用于识别动、静态障碍物;其次,设计了一种氦气球与扑翼结... 提出了一种基于视觉感知的悬浮扑翼机器人自主避障方案,以满足室内障碍物环境中低速、安全和长航时飞行要求。首先,借鉴鸟类视觉避障原理,提出了一种基于光流视觉检测的避障方法,用于识别动、静态障碍物;其次,设计了一种氦气球与扑翼结合的飞行机器人,利用氦气浮力提供主要升力,扑翼运动提供推进力和次要升力,并设计了飞行控制方法以满足稳定飞行及避障的要求;最后,制作了机器人样机,测试了其飞行性能和自主避障能力,并与其他障碍物检测算法进行了对比。结果表明,样机的直飞航向偏移为5.52°,转弯速度可达23°/s,并以6.1 ms的单帧检测时间达到77%的避障成功率,证明其能够实现低速悬浮飞行和自主避障,为其开展室内探测任务奠定了基础。 展开更多

关键词 扑翼机器人 悬浮机器人 自主避障 光流 飞行控制

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仿鸟扑翼机器人气动力建模与分析 被引量：9

3

作者 陈亮 管贻生 张宪民 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期53-57,70,共6页

采用改进的叶素理论对仿鸟扑翼机器人的空气动力学问题进行了研究,建立了低雷诺数、非定常条件下,仿中小尺度飞鸟扑翼机器人的扑动模型和扭转模型,并考虑非定常尾涡对展向气流的下洗效应,对飞行迎角进行了修正.在此基础上,建立了扑翼机... 采用改进的叶素理论对仿鸟扑翼机器人的空气动力学问题进行了研究,建立了低雷诺数、非定常条件下,仿中小尺度飞鸟扑翼机器人的扑动模型和扭转模型,并考虑非定常尾涡对展向气流的下洗效应,对飞行迎角进行了修正.在此基础上,建立了扑翼机器人的升力模型和推力模型.实验数据与仿真结果基本吻合,较好地揭示了气动力在下扑和上扑阶段的变化趋势.以该模型为基础,进一步分析了扑翼机器人的飞行机理和气动特性,发现升力由扑翼内、外翼段共同产生,而推力主要由外翼段产生,且改变扑翼频率对推力的影响要大于升力.结果表明,文中方法在仿鸟扑翼机器人的气动力分析方面是有效的. 展开更多

关键词 仿鸟扑翼机器人 非定常空气动力学 低雷诺数 叶素理论

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基于光纤布拉格光栅的扑翼机器人三维扑动变形测量 被引量：3

4

作者 郭永兴 张航 +1 位作者 熊丽 刘天阔 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1304-1313,共10页

仿生扑翼飞行机器人的扑动变形测量对提高其飞行性能非常重要,而现有的数值仿真、立体视觉摄像和结构光投影等测量方法,存在边界条件难以确定、视觉遮挡等问题,因此提出了一种基于光纤光栅的接触式扑翼动态变形测量方法。设计了一种以... 仿生扑翼飞行机器人的扑动变形测量对提高其飞行性能非常重要,而现有的数值仿真、立体视觉摄像和结构光投影等测量方法,存在边界条件难以确定、视觉遮挡等问题,因此提出了一种基于光纤光栅的接触式扑翼动态变形测量方法。设计了一种以聚酰亚胺薄膜为基底的光纤光栅柔性传感器,将柔性传感器以阵列的形式布设在扑翼表面监测翼面扑动的实时应变,并基于曲率的三维重建算法将实时应变数据重构为扑翼的实时三维形状。成功监测了一个室内稳定扑动周期内翼面的应变变化情况并开展三维变形分析,结果表明:扑翼扑动时翼面应变主要发生在支撑杆周围,下扑和上扑阶段的应变最大值分别为-50.6με和98.1με;翼面变形主要发生在翼面后缘,下扑和上扑阶段的变形最大值分别为-2.06 mm和4.02 mm。本研究为扑翼动态变形测量提供了技术支持,为提高扑翼机飞行性能提供了科学依据。 展开更多

关键词 光纤传感 光纤布拉格光栅 扑翼机器人 三维重构 变形监测

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风场环境中扑翼机器人的滑翔轨迹优化

5

作者 吴晓阳 张志国 +3 位作者 贺威 覃京燕 张俊海 孟亭亭 《工程科学学报》 2025年第4期809-823,共15页

信天翁可以利用海面的梯度风场实现无动力滑翔上千公里.这种风能利用行为对采用相似飞行方式的扑翼机器人非常有借鉴价值.为探究扑翼机器人实现风能利用的可能性,本文针对信天翁等鸟类特有的大展弦比、高升阻比等滑翔特性,对自主开发的... 信天翁可以利用海面的梯度风场实现无动力滑翔上千公里.这种风能利用行为对采用相似飞行方式的扑翼机器人非常有借鉴价值.为探究扑翼机器人实现风能利用的可能性,本文针对信天翁等鸟类特有的大展弦比、高升阻比等滑翔特性,对自主开发的仿生扑翼机器人进行滑翔性能改进.并根据风能利用研究的模态切换需求,基于棘轮止动机构和扑动相位检测器设计了一种扑动/滑翔模态切换装置.然后,对改进后的仿生扑翼机器人进行气动仿真,得到不同迎角下的升阻力系数.并结合梯度风场模型和滑翔姿态运动学模型开展轨迹优化研究,得到仿生扑翼机器人不同航迹角下的最优滑翔轨迹.最后,选取-30°、0°、30°和60°航迹角对应轨迹的在真实风场中进行飞行实验.实验结果表明相同距离下滑翔飞行能耗显著低于扑动飞行,证明扑翼机器人在梯度风场中可以通过合理的规划滑翔轨迹实现风能利用,提升自身续航能力. 展开更多

关键词 扑翼飞行机器人 梯度风场 轨迹优化 动态滑翔 风能利用

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基于高仿生形态布局的仿鸽扑翼飞行机器人系统设计

6

作者 王久斌 贺威 +2 位作者 孟亭亭 邹尧 付强 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期308-319,共12页

针对现有扑翼飞行机器人存在的飞行形态与实际鸟类相差较大,以及翅膀、尾翼布局和俯仰、转向控制方式仿生度较低的问题,提出一种形态布局与鸽子相仿的扑翼飞行机器人系统设计及实现方案.通过设计弧面-折翼-后掠翅膀、仿鸟扇形尾翼以及... 针对现有扑翼飞行机器人存在的飞行形态与实际鸟类相差较大,以及翅膀、尾翼布局和俯仰、转向控制方式仿生度较低的问题,提出一种形态布局与鸽子相仿的扑翼飞行机器人系统设计及实现方案.通过设计弧面-折翼-后掠翅膀、仿鸟扇形尾翼以及尾翼挨近翅膀后缘布置的布局方式,使扑翼机器人飞行形态更加接近真实鸟类,提高扑翼机器人的形态仿生度.在此基础上,设计结合下扑角调控无需尾翼大角度上翘的俯仰控制方式,以及不依赖于尾翼的翅膀收缩转向控制方式,在提高仿生度的同时保证飞行控制的有效性.在具体设计过程中,首先参考鸽子翅膀型式选择不同类型翅膀并进行风洞测试,确定出下扑角变化时仍能保持较优升推力性能的翅膀设计方案;其次,对各种尾翼型式进行分析和比较,结合鸽子尾翼特点进行仿鸽尾翼及俯仰、转向控制机构设计,并通过风洞测试验证;最后,设计飞控系统并装配整机,进行外场飞行测试,验证仿鸽扑翼飞行机器人平台的稳定性和可控性. 展开更多

关键词 高仿生形态布局 仿鸽扑翼飞行机器人 折翼翅膀 扇形尾翼 风洞实验 俯仰控制 转向控制

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面向扑翼飞行机器人的电子稳像算法设计

7

作者 刘胜南 付强 +2 位作者 冯楠 张春华 贺威 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1544-1553,共10页

在扑翼飞行机器人的飞行过程中,由于其特有的驱动方式,机身存在周期性的俯仰和滚转运动,导致航拍视频出现抖动,影响成像效果的清晰度和稳定性.为了解决这一问题,本文提出了一种基于ORB和滑动均值滤波的电子稳像算法,用于在线消抖处理.首... 在扑翼飞行机器人的飞行过程中,由于其特有的驱动方式,机身存在周期性的俯仰和滚转运动,导致航拍视频出现抖动,影响成像效果的清晰度和稳定性.为了解决这一问题,本文提出了一种基于ORB和滑动均值滤波的电子稳像算法,用于在线消抖处理.首先,针对扑翼飞行机器人航拍图像的抖动周期与机翼扑动周期相一致的特性,设计了一种估计算法来根据图像特征估计机翼扑动周期.这一算法能够更准确地捕捉到抖动的周期性特征,为后续的稳像处理提供了重要参数.其次,提出了一种与扑动周期相关联的运动滤波算法,能够根据不同飞行工况对滤波参数自适应地进行动态调整.本文提出的算法优点在于能够根据扑翼飞行机器人实际飞行情况实时调整参数,从而更好地适应不同的飞行工况,进一步提高了稳像效果.最后,为了验证算法的可行性和稳定性,将视觉成像装置搭载在扑翼飞行机器人上进行了飞行实验.实验结果表明,相较于常用的电子稳像算法,本文所设计的算法在扑翼飞行机器人中表现出更好的稳像效果.最后,总结了本文所提出的算法优点,并对未来研究方向做出了展望. 展开更多

关键词 扑翼飞行机器人 电子稳像算法 ORB算法 滑动均值滤波 扑动周期

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基于操控技能映射的扑翼机器人自主飞行控制

8

作者 钟思平 辛梓百 +2 位作者 李奕宏 徐文福 潘尔振 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期205-215,共11页

仿生扑翼飞行机器人气动特性复杂,难以精确建模,为自主飞行控制带来了巨大挑战。基于此,提出了一种模拟飞手操控行为的扑翼飞行机器人自主飞行控制方法,将飞手操控技能映射至控制算法中,不依赖于精确动力学模型即可实现不同场景下的自... 仿生扑翼飞行机器人气动特性复杂,难以精确建模,为自主飞行控制带来了巨大挑战。基于此,提出了一种模拟飞手操控行为的扑翼飞行机器人自主飞行控制方法,将飞手操控技能映射至控制算法中,不依赖于精确动力学模型即可实现不同场景下的自主飞行控制。首先,对起飞、巡航、机动、降落等不同阶段开展大量的飞手实际操控实验,根据实验结果建立了飞手操控行为与扑翼飞行机器人飞行状态的映射关系。进而,将飞手对机器人的状态辨别和操控方式转换为操控技能库,并设计了指点飞行、直线轨迹跟踪、绕圆飞行等机动飞行的控制方法,以及在受限空间自主飞行的智能避障方法。结合传感器数据融合结果调用技能库所对应的控制决策,通过模拟飞手控制行为生成控制量,保障了飞行的安全性。最后,研制了飞行控制器,并与仿生扑翼飞行机器人集成后开展了户外飞行实验,对所提出的方法进行了验证。结果表明,模拟飞手操控行为的控制方法可实现可靠飞行,且灵活性及可扩展性强。 展开更多

关键词 仿生扑翼飞行机器人 扑翼飞行机器人 自主飞行控制 操控技能模拟控制 飞手技能库 户外飞行实验

原文传递

独立驱动的仿鸟扑翼飞行机器人的系统设计与实验 被引量：12

9

作者 贺威 刘上平 +2 位作者 黄海丰 付强 孙长银 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期12-22,共11页

扑翼飞行机器人模仿自然界中的飞行生物,通过扑动翅膀拍打空气驱动飞行.它们机动性好、飞行效率高、噪音小,在某些应用场景比传统的固定翼飞机和旋翼飞机更有优势.目前扑翼飞行机器人的研究大多集中在机理研究和理论的建模与控制,鲜有... 扑翼飞行机器人模仿自然界中的飞行生物,通过扑动翅膀拍打空气驱动飞行.它们机动性好、飞行效率高、噪音小,在某些应用场景比传统的固定翼飞机和旋翼飞机更有优势.目前扑翼飞行机器人的研究大多集中在机理研究和理论的建模与控制,鲜有实现室外的自主飞行,难以应对复杂的实际应用需求.在本文中,设计了一种独立驱动的仿鸟扑翼飞行机器人USTBird,通过两个舵机独立驱动左右翅膀可实现无可控尾翼的机动飞行.通过搭载自主设计的微型飞控板、GPS以及惯性导航模块,采用PD控制实现了扑翼飞行机器人的室外自主巡航飞行.设计了针对扑翼机器人的轻型两自由云台,很大程度上消除了机翼扑动飞行引起的图像抖动问题.针对机身振动和GPS测量误差带来的位置误差,采用无迹卡尔曼滤波算法对GPS采集的位置信息进行估计,提升了位置估计精度.设计了面向扑翼飞行机器人的地面站系统.考虑到扑翼飞行机器人存在的转向滞后问题,对偏航角设计双闭环分段PD控制器,最终实现了在外圆半径40 m和内圆半径10 m的圆环内的自主巡航任务. 展开更多

关键词 仿生扑翼飞行机器人 独立驱动 自主巡航 系统设计 仿生学

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仿生扑翼飞行机器人翅型的研制与实验研究 被引量：10

10

作者 王姝歆 陈国平 +1 位作者 周建华 颜景平 《实验力学》 CSCD 北大核心 2006年第3期315-321,共7页

模仿昆虫和小鸟飞行的扑翼飞行机器人将举升、悬停和推进功能集于一个扑翼系统,与固定翼和旋翼完全不同,因此研究只能从生物仿生开始。生物飞行的极端复杂性使得进行完整和精确的扑翼飞行分析非常复杂,因此本文在仿生学进展基础上,通过... 模仿昆虫和小鸟飞行的扑翼飞行机器人将举升、悬停和推进功能集于一个扑翼系统,与固定翼和旋翼完全不同,因此研究只能从生物仿生开始。生物飞行的极端复杂性使得进行完整和精确的扑翼飞行分析非常复杂,因此本文在仿生学进展基础上,通过一些合适的假设和简化,建立了仿生翅运动学和空气动力学模型,并以此为基础研制了多种翅型。研制了气动力测量实验平台,对各种翅型进行了实验研究。实验结果表明,研制的翅型都能产生一定的升力,其中柔性翅具有较好的运动性能和气动性能,并且拍动频率和拍动幅度对升力有较大影响。 展开更多

关键词 仿生扑翼飞行机器人 扑翼 翅型 升力

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仿生扑翼飞行微机器人研究现状与关键技术 被引量：15

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作者 侯宇 方宗德 +1 位作者 孔建益 李公法 《机械设计》 CSCD 北大核心 2008年第7期1-4,40,共5页

扑翼飞行微机器人(Flapping-wing Flying Microrobot)是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新概念飞行器。文中简要介绍了扑翼飞行微机器人的概念、特点与用途,从测试与试验、建模与分析、设计与制作、控制与传感四个方面概括了扑翼飞行微机器人... 扑翼飞行微机器人(Flapping-wing Flying Microrobot)是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新概念飞行器。文中简要介绍了扑翼飞行微机器人的概念、特点与用途,从测试与试验、建模与分析、设计与制作、控制与传感四个方面概括了扑翼飞行微机器人的国内外研究现状,最后讨论了后续研究中需要突破的关键技术。 展开更多

关键词 扑翼飞行微机器人 仿生学 微型飞行器 微机电系统

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仿生扑翼飞行机器人柔性翅试验研究及其理论解释 被引量：12

12

作者 金晓怡 颜景平 周建华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1028-1032,共5页

以柔性翅为研究对象,在自行研制的气动力测量试验平台上进行升力试验研究,旨在为柔性翅的理论研究提供依据。试验结果表明,柔性翅能产生较之刚性翅更大的升力,说明柔性翅将更适合仿生飞行。针对翅变形对昆虫飞行高升力有贡献的试验结果... 以柔性翅为研究对象,在自行研制的气动力测量试验平台上进行升力试验研究,旨在为柔性翅的理论研究提供依据。试验结果表明,柔性翅能产生较之刚性翅更大的升力,说明柔性翅将更适合仿生飞行。针对翅变形对昆虫飞行高升力有贡献的试验结果,给出了一种基于柔性楔形效应的升力机制的理论解释。 展开更多

关键词 仿生扑翼飞行机器人 柔性翅 升力 柔性楔形效应

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微扑翼飞行机器人姿态反演自适应模糊控制 被引量：2

13

作者 胡盛斌 陆文华 +1 位作者 张兴媛 徐海荣 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第5期80-84,共5页

研究微扑翼飞行机器人姿态控制优化问题,因扑翼飞行的复杂性、系统的非线性、时变参数以及各种干扰而极具挑战性。为了提高系统姿态稳定性,提出了一种反演自适应模糊控制策略,针对传统反演控制律设计的不足之处,对微扑翼飞行机器人控制... 研究微扑翼飞行机器人姿态控制优化问题,因扑翼飞行的复杂性、系统的非线性、时变参数以及各种干扰而极具挑战性。为了提高系统姿态稳定性,提出了一种反演自适应模糊控制策略,针对传统反演控制律设计的不足之处,对微扑翼飞行机器人控制律设计中需要知道被控对象精确模型信息的部分,采用模糊控制法去逼近,从而实现了无需微扑翼飞行器精确模型的全新控制律,避免了因建模误差对控制带来的不良影响,并在此基础上证明了系统的稳定性。仿真结果证实了控制方法的有效性。 展开更多

关键词 微扑翼飞行机器人 姿态控制 反演控制 模糊控制

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仿生扑翼飞行机器人研究中若干问题的思考

14

作者 金晓怡 颜景平 《微计算机信息》 北大核心 2007年第29期190-192,共3页

在成功研制仿生扑翼飞行机器人样机的基础上,提出仿生扑翼飞行机器人研究中值得思考的若干问题。有关低雷诺数问题,提出以动量定理为基础分析昆虫翅膀产生高飞行升力方法具有合理性的观点;有关非定常微分方程问题,提出非定常微分方程并... 在成功研制仿生扑翼飞行机器人样机的基础上,提出仿生扑翼飞行机器人研究中值得思考的若干问题。有关低雷诺数问题,提出以动量定理为基础分析昆虫翅膀产生高飞行升力方法具有合理性的观点;有关非定常微分方程问题,提出非定常微分方程并非解决一切问题之关键的观点;有关翅变形问题,提出采用柔性翅的模型翅膀进行研究的观点。 展开更多

关键词 仿生扑翼飞行机器人 低雷诺数问题 非定常微分方程问题 翅变形问题

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基于“雁阵效应”的扑翼飞行机器人高效集群编队研究 被引量：14

15

作者 尹曌 贺威 +2 位作者 邹尧 穆新星 孙长银 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1355-1367,共13页

本文借鉴“雁阵效应”,研究了扑翼飞行机器人高效集群编队飞行问题.通过对“V”字雁阵的分析得知,当前排大雁(简称头雁)和后排大雁(简称从雁)保持某一合适的相对位置偏移时,后排大雁可有效利用前排大雁挥翅产生的上洗涡流,从而节省体能... 本文借鉴“雁阵效应”,研究了扑翼飞行机器人高效集群编队飞行问题.通过对“V”字雁阵的分析得知,当前排大雁(简称头雁)和后排大雁(简称从雁)保持某一合适的相对位置偏移时,后排大雁可有效利用前排大雁挥翅产生的上洗涡流,从而节省体能;并且,雁阵通过阵型的变换,可以实现能量整体消耗的均衡性,确保长航时飞行.仿照该“雁阵效应”,分析得出耗能最少的扑翼飞行机器人集群阵型排布方式,并设计了阵型变换机制,实现集群能量整体消耗的最优性和均衡性.在此基础上,参考雁群的交互方式,设计了一种使用局部信息的控制方法,保证最优阵型的稳定维持以及阵型间的灵活变换.最后,仿真结果验证了所提理论结果的有效性. 展开更多

关键词 雁阵效应 扑翼飞行机器人 编队飞行 能量高效 阵型维持 阵型变换

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仿鸟扑翼飞行机器人执行机构优化设计的研究 被引量：6

16

作者 邓如应 艾志伟 +1 位作者 武永超 邹光明 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第10期157-160,共4页

仿鸟扑翼飞行机器人结构多样,应用广泛。主要对仿鸟扑翼飞行机器人的扑翼飞行原理和执行机构进行了分析研究。在此基础上建立了以齿轮连杆机构作为执行机构的仿鸟扑翼飞行机器人的数学模型和三维模型,并采用黄金分割法结合MATLAB软件对... 仿鸟扑翼飞行机器人结构多样,应用广泛。主要对仿鸟扑翼飞行机器人的扑翼飞行原理和执行机构进行了分析研究。在此基础上建立了以齿轮连杆机构作为执行机构的仿鸟扑翼飞行机器人的数学模型和三维模型,并采用黄金分割法结合MATLAB软件对执行机构进行了数值模拟和优化设计,得到了在最小传动角最大的情况下,满足扑翼飞行的最佳四杆机构。此外,研究过程中所建立的三维模型利用ADAMS软件进行了运动仿真模拟,得出分析结果与模型相符合,满足设计要求。所做的工作为仿鸟扑翼飞行机器人的理论研究和实际模型的建立提供了可靠的参照和引导。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行机器人 执行机构 齿轮连杆 优化设计 MATLAB ADAMS

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面向扑翼飞行机器人的飞行控制研究进展综述 被引量：3

17

作者 汪婷婷 何修宇 +2 位作者 邹尧 付强 贺威 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1630-1640,共11页

近十年来,研究人员从飞行生物的飞行机理着手分析,对扑翼飞行机器人的姿态控制、位置控制设计以及系统稳定性分析展开了深入研究,基于鲁棒控制、神经网络等技术,提出了诸多控制方法实现扑翼飞行机器人的自主飞行,其中,姿态控制通过自适... 近十年来,研究人员从飞行生物的飞行机理着手分析,对扑翼飞行机器人的姿态控制、位置控制设计以及系统稳定性分析展开了深入研究,基于鲁棒控制、神经网络等技术,提出了诸多控制方法实现扑翼飞行机器人的自主飞行,其中,姿态控制通过自适应等控制器并结合线性化方法来实现,位置控制则通过搭建层级架构的控制器等方法来完成,并通过设计扰动观测器等来处理系统的不确定性,以提高系统稳定性能.通过对相关研究工作进行总结,可以看出目前扑翼飞行机器人的飞行控制研究仍大多处于理论阶段,还需要进一步结合工程应用中的实际需求,推进扑翼飞行机器人的应用与推广.最后,探讨了扑翼飞行机器人飞行控制未来的研究方向. 展开更多

关键词 扑翼飞行机器人 生物飞行原理 自主飞行控制 姿态控制 人工智能

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基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞行机器人系统设计与控制 被引量：3

18

作者 黄海丰 贺威 +2 位作者 邹尧 杨昆翰 孙长银 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1203-1210,共8页

作为一种新型飞行机器人,仿蝴蝶扑翼飞行机器人模仿自然界蝴蝶的生物结构和飞行方式,能够有效地融入并适应复杂环境,在军民融合领域具有广阔的应用前景.目前针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的研究大多停留在对生物蝴蝶飞行机理的研究,鲜有能... 作为一种新型飞行机器人,仿蝴蝶扑翼飞行机器人模仿自然界蝴蝶的生物结构和飞行方式,能够有效地融入并适应复杂环境,在军民融合领域具有广阔的应用前景.目前针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的研究大多停留在对生物蝴蝶飞行机理的研究,鲜有能够实现自由可控飞行的机器人系统.本文设计了一款基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞行机器人,名为USTButterfly-S,其翼展50 cm,重50 g,可实现长达5分钟的自由可控飞行.首先结合生物蝴蝶翅膀的扑动特征,设计了双曲柄双摇杆对称扑翼驱动机构.然后模仿凤蝶的翅翼形状,设计了仿蝴蝶翼型.对翅膀的几何学分析表明,USTButterfly-S的翅膀与凤蝶具有较好的形态相似性.接着针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的转向控制问题,首次采用线驱动机构拉动翅膀调节翅翼面积,进而实现了USTButterfly-S的无尾航向控制.最后集成自主设计的飞控系统,USTButterfly-S能够实现室内盘旋飞行并进行实时航拍.在实际飞行实验中,USTButterfly-S展现出类似生物蝴蝶的飞行特征. 展开更多

关键词 仿生机器人 仿蝴蝶扑翼飞行机器人 系统设计 无尾控制 线驱动

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两自由度仿生扑翼飞行机器人设计与运动分析 被引量：9

19

作者 阮龙欢 侯宇 +1 位作者 李诗雷 童超 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第6期241-244,共4页

根据鸟类的飞行特性,设计了一种两自由度仿生扑翼飞行机器人。扑翼飞行机器人采用单电机驱动,能够实现扑动、扭转两自由度耦合运动,结构紧凑、运动高效,且机翼的运动形式接近鸟类。首先根据总体设计目标提出扑动-扭转耦合机构的运动特... 根据鸟类的飞行特性,设计了一种两自由度仿生扑翼飞行机器人。扑翼飞行机器人采用单电机驱动,能够实现扑动、扭转两自由度耦合运动,结构紧凑、运动高效,且机翼的运动形式接近鸟类。首先根据总体设计目标提出扑动-扭转耦合机构的运动特性要求,基于Adams建立了扑动-扭转耦合扑翼机构的运动学模型,通过仿真分析得到扑动和扭转运动的变化规律,并得到了翼尖轨迹曲线。扑动-扭转耦合机构的参数与设计结果达到了扑翼机构的运动要求,为仿生扑翼飞行机器人的设计和研究奠定了基础。 展开更多

关键词 扑翼飞行机器人 扑翼机构 耦合运动 翼尖轨迹

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基于柔顺机构的扑翼飞行机器人研究 被引量：2

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作者 范贤会 任军 何广平 《北方工业大学学报》 2008年第1期41-45,52,共6页

介绍了扑翼机器人的研究现状,给出了一种基于柔顺机构的新型扑翼飞行机器人的设计方案.建立了机构的伪刚体模型并进行分析.用ANSYS有限元分析软件建立机构模型,并对机构的运动进行了数值模拟,对数值模拟结果和理论结果进行了对比分析.

关键词 柔顺机构 扑翼飞行机器人 伪刚体模型

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