仿生扑翼飞行器扑翼驱动机构的设计探讨

本文在简要介绍扑翼飞行器驱动特点及分类的基础上,就基于MEMS技术和基于连杆机构扑翼驱动的机构设计进行了分析比较,探讨了扑翼驱动机构的实现途径和方法。     

微扑翼机构的运动优化设计

提出一种机构的设计方案,用于模仿鹰蛾翅翼的运动。翅翼的运动包括拍打和旋转。机构由齿轮五杆机构和摇块机构组成。通过对机构进行优化设计,使齿轮五杆机构实现翼尖的“8”字轨迹运动,摇块机构实现翅翼的旋转运动。最后对机构进行了仿真分析,验证了此机构的可行性。     

机器鸟扑翼仿生机构研究

通过对鸟类翅膀的生理结构和运动特征的分析,分别从扑翼鸟的翅膀骨骼机构和飞行中翅膀运动规律两个仿生学角度设计了鸟类翅膀的驱动平面机构。并利用机构设计软件SAM6.0对其进行了运动学的仿真,仿真效果优异,从而为仿生大型鸟类机体设计提供了参考     

行为建模技术在扑翼机构优化设计中的应用

在阐述当前扑翼机构设计的基础上,对行为建模技术原理及流程和步骤进行了阐述,对扑翼机构的总体结构进行了设计,并确定了扑翼机构的详细尺寸。利用Pro/ENGINEER软件建立了扑翼机构的三维模型,并对其进行了仿真分析。将Pro/ENGINEER的行为建模功能利用到扑翼机构优化设计中,对扑翼机构进行了优化,达到了设定的目标要求,取得了满意的效果。     

压电双晶片驱动的仿生柔性扑翼机构研究

分析了昆虫的翅膀-胸部运动系统,并以此为基础,仿生设计出压电双晶片驱动,柔性双摇杆机构放大位移并带动仿生翅拍动的扑翼系统.分析了压电双晶片的工作原理,讨论了柔性四杆机构的自由度和运动学,并对整个系统的准静力学进行探讨,以确定能否产生足够的力克服空气阻尼.仿真和实验结果表明,通过柔性机构放大压电双晶片位移,能实现仿生翅所需运动,同时进一步的优化设计将有助于改进扑翼机构的运动性能.     

仿鸟扑翼飞行器扑翼机构的设计及运动仿真

为完成仿鹰鸟飞行器扑翼机构设计,首先给出鹰鸟飞行的参数,接下来选取飞行器的扑翼机构,并进行了尺寸计算,最后进行三维建模,并实现运动仿真,结果表明仿真数据与鹰鸟飞行参数一致,验证了机构设计及尺寸计算的正确性。     

扑翼飞行器驱动机构的优化设计与仿真

针对目前双曲柄双摇杆结构应用在扑翼飞行器设计上较少,研究分析了扑翼驱动机构基于最小传动角最大的优化设计方法。在对传统四杆机构图解法的基础上,建立最小传动角与扑翼机架长度的关系模型。根据鸟类扑翼飞行的仿生条件,导出了机架安装角与扑翼扑动幅值、曲柄驱动角运动方程。利用MATLAB进行求解,确定驱动机构最优设计方案。建立扑翼驱动机构的虚拟样机,在ADAMS平台上进行虚拟运动仿真。结果表明,驱动机构的优化设计模型与扑翼扑动理论参数模型一致,此优化设计方法可行实用。     

基于模糊评判与优化的微型扑翼飞行器扑动机构综合设计方法

针对微型扑翼飞行器曲柄摇臂扑动机构,提出了影响扑动机构综合性能档方法对多种曲柄摇臂扑动机构方案进行优选,并对获选方案进行优化设计,在此基础上形成了微型扑翼飞行器扑动机构综合设计方法.样机研制和外场试飞证明了文中方法对提高扑动机构综合性能是有效的.     

基于四连杆机构的扑翼设计与仿真

为研究鸟类翅膀双关节结构,基于仿生学原理,设计一种基于四连杆机构的扑翼结构。该四杆机构的输入由无刷电机驱动二级减速器提供,可进行周期性扑翼运动,且其频率及姿态角可调。根据鸟类关节角运动范围,确定机器人连杆机构输出角,使其可在期望范围内运动。通过MATLAB/SimMechanics建模,对机器人四连杆机构进行仿真,并集成到iSIGHT中进行参数优化,得出与期望轨迹相近的设计变量值。结果表明,基于四连杆机构设计的扑翼机方案可行、频率可控;优化后的仿真曲线能够很好地逼近于给定的任务轨迹。所用设计方法具有快速高效的特点,结果直观可见,为其他仿生扑翼机构的参数设置和优化提供了一种可行的方案。     

仿生微扑翼机构的设计与机电耦合特性研究

根据昆虫扑翼飞行的原理，设计了一种基于昆虫胸腔式结构的静电驱动微扑翼机构。根据驱动机构的物理模型建立了机电耦合系统的非线性动力学模型，应用数值方法研究了系统在常值电压激励下的动态响应；在相空间中分析了系统的非线性动态特性，研究了阻尼和初值对系统动态特性的影响；讨论了系统在正弦激励电压信号下的响应。研究结论对微扑翼驱动机构的设计、制作和应用提供了一定的理论依据，对于其他静电驱动的微机电系统亦有一定的参考价值。     

基于遗传算法的曲柄摇杆机构的优化设计

在对曲柄摇杆机构进行分析的基础上,提出了以与各杆长度有关系的最小传动角最大值为目标函数的优化设计,运用遗传算法对目标函数进行了优化。并给出了计算示例。     

基于遗传算法3-RCR并联机器人的结构参数优化设计

确定机器人机构结构参数是并联机构优化设计的难题,因为并联机器人的机构结构参数优化属于多维,多目标和多约束条件优化问题。基于3-RCR并联机构的工作空间体积,分析了机构结构参数对工作空间体积的影响。运用坐标变换法对机构的位置反解进行求解;利用极坐标边界搜索法通过具体算例确定了机构的工作空间及其边界,以工作空间为目标利用遗传算法对机构进行了结构参数优化,获得了性能优良的结构参数,运用MATLAB软件编程得到了该并联机构的工作空间图谱。为该类并联机构的进一步研究和推广应用奠定了基础。     

基于遗传算法的差速器多目标优化设计

以某重型货车差速器为研究对象,提出了以体积最小与齿轮单位齿宽所受载荷最小相结合的多目标优化方法,建立了目标函数、设计变量和约束条件.基于遗传算法,运用Matlab软件编写了优化设计软件,得出了优化结果.通过比较优化前后目标函数值,可知优化后的结果明显好于优化前.和传统的设计方法相比,该方法提高了设计的精度和效率.     

基于遗传算法的采购优化设计

针对具有批量折扣的多供应商进行了采购策略优化.首先应用层次分析法,建立了供应商评价体系,选出信用等级高的供应商,然后根据采购成本最低原则,建立采购数学模型,并应用遗传算法编制求解程序.最后通过实例验证了该方法的有效性.     

基于遗传算法的液压系统优化设计

根据液压系统的动力学模型，确定了PID控制器的控制对象，以综合控制性能为优化目标函数，运用遗传算法理论基于Matlab语言编制程序对PID参数进行优化整定，优化实例结果证明遗传算法这一全新的优化方法能快速、有效地得到全局优化解。     

基于遗传算法的汽车变速器优化设计

文中以某轻型货车变速器为研究对象,建立了以体积最小为目标的目标函数、设计变量和约束条件.基于遗传算法,运用MATLAB软件编写了优化设计软件,得出了优化结果.通过比较优化前后目标函数值,得到优化后明显好于优化前的结果.和传统的设计方法相比,这种方法提高了设计的精度和效率.     

基于遗传算法的蜗杆蜗轮优化设计

以蜗轮的有色金属齿圈体积最小为目标函数,并从设计经验本身、运动性能、边界条件等方面建立合理的约束条件,建立了蜗轮齿圈的优化设计数学模型。应用MATLAB遗传算法工具箱寻求全局最优解。优化结果表明,采用遗传算法能够快捷有效地对蜗杆齿轮进行优化设计,是对蜗杆齿轮优化设计的一种有效方法。     

基于遗传算法的触针扫描传感器测杆机构动态特性的优化

杠杆触针扫描位移传感器是触针轮廓仪的关键装置,其测杆机构动态特性是保证触针轮廓仪测量精度和测量速度的基础。本文提出一种传感器测杆机构优化设计的方法:建立测杆机构动力学模型,基于有限元分析方法和触针式轮廓仪校准规范建立传感器测杆机构动态特性优化目标函数;基于神经网络算法建立测杆机构结构参数与目标函数的映射关系,利用遗传算法对目标函数进行求解,获取结构参数设计最优解;对优化后的测杆机构进行仿真,通过优化设计前后对比试验验证该优化方法的有效性。该方法对改善传感器动态响应特性、抑制测杆机构针尖飞行现象、提高轮廓仪传感器测量精度和测量效率具有重大意义。     

基于遗传算法的散热器翅片优化设计

为了设计工程约束下的高性能散热器,基于散热器热阻网络模型,建立了散热器优化目标函数,利用遗传算法对目标函数进行优化,获取了工程条件约束下散热性能最优的散热器几何参数。计算结果与商用软件仿真结果符合较好,表明文中所建模型的准确性和有效性。文中的研究为提高高性能散热器的设计能力及新产品的研发效率提供了有益参考。