(完整版)簡析“SmartBird”撲翼結(jié)構(gòu)

1、簡析“ Smart Bird ”撲翼結(jié)構(gòu)在網(wǎng)上看過了德國“ Smart Bird ”的飛行錄像后，對他非常感興趣。在本次作業(yè)中對“Smart Bird ”進(jìn)行簡單的介紹，并運用前幾節(jié)課中學(xué)習(xí)的知識對其撲翼結(jié)構(gòu)的運動進(jìn)行簡 單分析?！?Smart Bird ”是德國科技公司費斯托（Festo ）的科學(xué)家研制出一種機器鳥，可以非 常好的模擬鳥類飛行，具有很高的仿真度。智能鳥的設(shè)計富有革命性，它能夠自行啟動、飛行和降落，它的翅膀不僅能夠上下拍動，同時還可以按特定角度扭轉(zhuǎn)，因此這只機器鳥具有 出色的空氣動力性能和靈敏度。智能鳥通過無線電控制，也可自主飛行。它的重量只有 450克，通過擺尾和搖頭改變 飛

2、行方向。這款機器鳥的設(shè)計靈感來源于海鷗， 體內(nèi)裝有兩個輪子， 通過輪子的旋轉(zhuǎn)帶動翅 膀上下拍動。這兩個旋轉(zhuǎn)輪與蒸汽火車的車輪類似， 與牽引桿相連，通過轉(zhuǎn)動為拍打翅膀提供動力。智能鳥翅膀轉(zhuǎn)動的角度可以通過扭力馬達(dá)進(jìn)行調(diào)節(jié)，上行沖程時翅膀朝上， 提高飛行高度，下行沖程時翅膀朝下。費斯托公司發(fā)言人表示：“智能鳥用料極少，結(jié)構(gòu)極輕，具有很 高的能效?！?智能鳥不僅擁有先進(jìn)的性能，并且外觀也與真鳥較為相似，再加上智能鳥的 移動和拍翅方式與真鳥非常接近，所以可以高水準(zhǔn)的模擬真實鳥類的飛行。技術(shù)參數(shù)軀干長度1.07m翼展2.00m重量0. 450kg結(jié)構(gòu)輕質(zhì)碳纖維結(jié)構(gòu)外罩聚氨酯泡沫擠壓成型電池2個鋰電池電源

3、，7.4V, 450mA伺服驅(qū)動2個數(shù)字伺服單?？刂剖孜?，3.5kg驅(qū)動力2個數(shù)字伺服單元扭轉(zhuǎn)撲翼，0.03s行程45 功率23W微控制器MCU LM3S81132位微控制器50MHZ64KB 閃存8 KB RAM無線傳輸868MHz/2.4GHz雙向無線傳輸電機135無刷電機傳感器電機定位TLE4906霍爾傳感器加速度計LIS302DLH電量管理2個鋰電池單元與 ACS715電壓電流監(jiān)控LED驅(qū)動器TPIC2810D以上是“ Smart Bird ”的簡單介紹，下面就用所學(xué)知識對其撲翼結(jié)構(gòu)的運動進(jìn)行簡單分 析。撲翼的組成結(jié)構(gòu)有：前后支架，翅膀主骨，翅膀副骨，翅膀外翼主骨，翅膀骨架固定軸, 動

4、力齒輪，翅膀付軸，聯(lián)動板，三合一連桿，支架，前緣，后緣，筋。如下圖所示：“ Smart Bird ”的撲翼運動可以分解成三個分運動：1、主翼的撲打運動；2、副翼的撲打運動；3、主翼和副翼之間的扭轉(zhuǎn)運動。這三個運動都是繞坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動，可以畫出機構(gòu)構(gòu)簡圖如下：由圖中所示可以容易得出位姿變換矩陣的推導(dǎo)過程:在a點建立坐標(biāo)系：i ; 在b點建立坐標(biāo)系：j ； 在c點建立坐標(biāo)系：k ； 在d點建立坐標(biāo)系：I ; 那么：a到b的齊次變換矩陣為:jT=0jRbj piP100b到c的齊次變換矩陣為：kT=:Rckpj 0001c到d的齊次變換矩陣為:l R dl P klT= kR kP 0 0 0 1所以:a到d的齊次變換矩陣為：ilT = jiT ?kjT ?klT本次作業(yè)中對“ Smart Bird ”運動機構(gòu)的分析非常的粗淺，只是對簡化后的模型進(jìn)行了 理論上的變換矩陣推倒。 “ Smart Bird ”對于撲翼機的研發(fā)有著重要的借鑒意義，相信隨著 知識的積