磁控微型软体四足水下机器人双模式运动特性的仿真与试验

无缆磁控微型机器人由于其尺寸小、质量轻，在生物医疗、微操作领域等都有着广阔的应用前景。设计一种十字叉形磁控微型软体四足机器人，采用水母模式、螺旋桨模式实现机器人的水下运动。首先分别对磁控四足机器人的水母模式和螺旋桨模式进行动力学分析，然后通过静态特性和动态特性分别对两种模式进行仿真与试验的对比分析，研究磁场强度与弯曲特性的关系、水母模式拍打幅度、频率与速度的关系，螺旋桨模式步长与圆锥素线角、频率与速度的关系等。在此基础上，通过设计控制信号分别在两种模式下实现在水下的垂直向上、悬停、水平移动等多个动作，并实现简单路径跟踪试验，磁控微型四足水下机器人的仿真与试验为微型机器人的应用提供了新思路。     

微型扑翼飞行机器人气动力测试系统

微型扑翼飞行机器人飞行时的气动力是主要的性能指标,低雷诺数下的空气动力学还没有成熟的理论和经验公式可以遵循,因此需要设计并验证了一个微型扑翼飞行机器人气动力测试系统:采用2个位于水平和垂直方向的力传感器作为敏感元件分别测量微型扑翼飞行机器人飞行时的推力和升力,使用两个柔性铰链分离垂直、水平方向的气动力,降低非测力方向力对力传感器的影响。文末给出并分析了该系统用于微型扑翼飞行机器人气动力测试的实测推力和升力。     

PZT在拍翅式仿昆微型飞行机器人动力系统中的应用

分析了PZT驱动和拍翅式仿昆微型飞行机器人翅运动的特点，探讨了PZT在飞行机器人驱动系统中的应用，设计了一种具有两自由度的驱动机构，能够带动翅膀实现复杂的运动形式。     

微小型飞行器中的数据采集与控制系统

为探索微型飞行器的飞行控制规律，基于脉宽调制信号设计了一种专用的微型机载数据采集和输出控制系统。在微小尺寸和低功耗的前提下充分利用有限的硬件资源实现了对微型飞行器的多路飞行数据的实时采集和存储，同时按照要求对微小型飞行器进行了飞行控制。通过飞行试验，应用于微小型飞行器的微型测控系统的可行性和可靠性得到了证明。     

微型扑翼飞行器仿生悬停原理研究

根据现有微型扑翼飞行器悬停技术的不足,研究了基于蜂鸟扑翼运动的仿生翻转翼悬停方式,提出了实现该种悬停方式的运动机构和控制方式,为实现微型扑翼飞行器高效悬停飞行及有效控制提供了依据.     

空中机器人视觉系统设计与实现

针对空中机器人微型旋翼飞行器的自身特点以及复杂飞行环境,给出了一个切实可行的视觉识别系统．包括系统结构、硬件组成、算法设计等,实验结果显示该系统在目标识别上取得了较好的效果。     

仿生扑翼飞行器翅翼驱动方式的研究现状及展望

随着仿生扑翼飞行器的微型化，当扑翼飞行器达到昆虫置级的时候，任何复杂的运动系统都将面临难以实现的问题，翅翼的驱动方式也将面临新的挑战。本文从仿生飞行的历史与现状出发，论述了国内、外各类仿生扑翼飞行器翅翼驱动方式的研究状况。基于将昆翅视为柔性翅的观点，提出了仿生扑翼飞行器未来的研究前景翅翼在自适应变形状态下施以简单的节律运动将是仿生扑翼飞行器翅翼驱动方式的发展趋势之一。     

仿昆飞行机器人的研究

通过拍翅运动实现飞行和控制的仿昆飞行机器人研究,是机器人领域备受关注的前沿课题。在目前仿昆飞行机器人相关研究基础上,对研究中所面临的空气动力学基础、仿昆翅、动力系统以及通信控制系统等关键技术问题进行了分析。     

在医学领域应用前景广阔

美国科学家雷-库兹威尔表示,微型机器人将会首先应用在医学领域,而传统的人工智能的观念将会被彻底颠覆。雷-库兹威尔认为,目前的技术水平已经达到了生产微型机器人的阶段,美国科学家和欧洲科学家已经成功的研制出用于人类血管治疗的微型机器人,在不久的将来就会制造出可以在毛细血管里运动的机器人。而这种可以在毛细血管中运动的微型机器人的出现将彻底改变传统观念对人工智能的理解。因为这种通过毛细血管运动的机器人,可以通过毛细血管,进入人类大脑,机器人可以通过控制人类脑细胞这样更高级的操作,达到一种全新的“人工智能”概念。     

微型旋翼飞行器飞行控制系统设计

微型飞行器(MAV)是一项包含了多种交叉学科的高、精、尖技术,是集微机械、电子、高性能数字计算机于一身的微机电系统.在民用,特别是在军事领域应用具有深远的意义.针对双旋翼式MAV,根据其飞行动力学特点,以微直流电机锂电池驱动为动力,单片机为控制核心,采用遥控加脉宽调制控制方式,实现了微风条件下微型飞行器的起飞、悬停、前后飞行和降落整个过程的飞行,为微型飞行器的进一步研制打下了良好的基础.     

仿鹰扑翼飞行器设计及多飞行模式的实现

现有仿生扑翼飞行器大多针对单一飞行模式进行设计与研究,无法实现复杂多变的飞行姿态。文中根据鹰的飞行特性,以空间RSSR机构和多连杆机构为出发点,设计了一种扑动-折叠-扭转的仿鹰扑翼机构,以实现多飞行模式。首先,通过鹰的仿生学研究,根据总体设计目标提出多飞行模式扑翼飞行器功能设计要求;其次,基于XFLR5建立了多飞行模式扑翼的气动力模型,分析了起飞、巡航、降落3种典型飞行模式下的翅翼气动力的变化规律;最后,根据飞行参数建立了机构的运动学模型,通过仿真分析得到扑翼在不同飞行模式下的运动变化规律及翼尖轨迹曲线。证明该扑翼机构具有良好的仿生运动特性和气动特性,为多飞行模式微型扑翼飞行器提供了设计参考。     

神经网络在仿昆微型飞行机器人控制中的应用

分析了拍翅式仿昆微型飞行机器人控制系统的特点,探讨了人工神经网络在飞行机器人控制系统中的应用,提出了一种具有神经辨识器NNI和神经PID控制器NNC的飞行机器人控制系统。     

GPS的微型系统及其制导(英文)

基于微型飞行器(MAV)尺寸小、载重及能量供给有限,难于获取完整的飞行状态参数,对机载的设备和导航控制系统要求很高等特点,提出了一种应用于翼展680 mm的电动微型飞行器的基于航迹角度和偏航距误差的几何导航控制算法,并利用MEMS传感器设计了飞行控制系统,给出了PID控制率.Matlab仿真试验表明,该系统在3种PID控制率下均可很好地实现导航控制,偏航控制误差低于30 m;空中飞行试验表明,提出的算法有效地实现了电动微型飞行器的导航控制飞行,在2级风情况下,偏航误差低于30 m.     

飞行器队形保持优化分析

作为在战场当中负责侦察和攻击的重要武器之一,微型无人飞行器能够以一种极为隐蔽的方式完成空中侦察,并及时将拍摄的画面反馈至地面。但由于受限于飞行距离以及其它各种物理性能和阵风干扰等因素,使得微型无人飞行器在编队过程中无法始终保持统一、优化的队形。因此本文将尝试通过建立微型飞行器的相对运动模型,利用分布式优化算法,实现对微型无人飞行器队形保持优化。     

微型飞行器实时数据采集传输系统

根据微型飞行器的具体特点，设计一套遥控飞行下对姿态数据的实时采集系统，即飞行实验实时数据系统。本系统包括机械数据采集和发送模块，两套地面接收站分别接收控制信号和姿态信号。能用于建立飞行器的动力学模型，为设计飞行控制器提供依据。本文重点介绍机载模块和姿态数据接收站。     

扑翼飞行的高升力机理分析

本文对昆虫和鸟类的扑翼飞行机理进行研究和分析。扑翼飞行的高升力机制为拍动初期翅膀的快速加速运动、拍动中期翅膀的前缘涡不脱落运动和拍动后期翅膀的快速上仰转动。这些非定常高升力机制在悬停、前飞和倒飞等飞行状态中都适用。扑翼飞行机理对生物学、仿生工程设计和微型飞行器的研究有着重要意义。     

柔性三角翼飞行平台系统的设计与分析

三角翼飞行平台系统最近几年受到了大家的极大关注，很多滑翔爱好者也对三角翼飞行器青睐有加，滑翔运动也成为冒险者比较欢迎的运动之一。军事侦察在三角翼飞行器上得到了灵感，研制了柔性三角翼飞行平台系统，在单兵侦察方面起到了重要作用。本文将对柔性三角翼飞行平台系统的设计和分析进行简要探讨。     

不同螺纹下微型机器人的无损伤驱动方法

研究一种利用螺旋旋转产生牵引力的微型机器人驱动机构。详细分析计算了微型机器人在采用矩形和梯形圆柱螺旋时的轴向摩擦牵引力和最小粘液膜厚度。通过对比两种螺纹下微型机器人的运动特性参数，得到了微型机器人的优化结构参数。     

一种新型仿蜗牛微机器人的研究

介绍一种采用直线电机为驱动器的新型仿蜗牛蠕动的微机器人的运动原理和驱动机构。该微型机器人由两个阶梯型平板机体和一个直线驱动器组成，运动原理与蜗牛的爬行原理相似，实验表明，微型机器人的前进速度随着直线驱动器速度、粘液粘度的增大而增大；微型机器人可以在很少粘液，也可以完全浸没在粘液中正常而有效地工作。     

基于SMA驱动模块的仿生水母机器人

通过对海月水母的仿生性研究,设计制作了一款仿生水母机器人。为实现水母钟状体的收缩与释放动作,基于形状记忆合金(SMA)丝设计了一款新颖的具有类似于人工肌肉功能的驱动模块,详细描述了该模块的结构参数和制作工艺,并对其电气特性进行了测试研究。仿生水母机器人由6组SMA驱动模块辐射对称组装构成,采用了基于中枢模式发生器(CPG)网络的仿生控制方式,实现了水母机器人三维空间内多模式游动。最后,针对水母机器人不同的运动模式进行了多组实验,水母机器人游动数据验证了控制模型的有效性。