文档介绍：西南交通大学
硕士学位论文
基于数学形态学的微扑翼飞行器翅翼机构设计
姓名:严辉
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:谢进
20070501
摘西南交通大学硕士研究生学位论文第仿生微扑翼飞行器是一种集多种前沿技术于。体的新概念仿生飞行器,由于微扑翼衅髟诠窬酶髁煊蛴绕湓诠懒煊蚯痹诘挠τ眉壑担澜范围内正呈现出微扑翼飞行器研究的热潮。本文对微扑翼飞行器翅翼机构的运动设计和空气动力学展开了深入研究和探索。有实验研究表明:昆虫在作特定的飞行时,它的翅尖作中卧硕伴有翅翼的翻转。与通常采用的优化设计方法不同,本文将数学形态学图象分析处理的方法引入到,翅翼机构的运动设计,深入研究了中吻叩男状谱特征,发现了现有的形状谱及其相似度计算公式无法有效识别小同形曲线的问题。针对该问题,提出了一种基于形状谱提取中瘟饲咛征参数和区分中瘟饲叩男路椒ā7椒ň哂卸字图形位移、旋转和缩放不敏感的特点。运朔椒ń⒘字形连杆曲线轨迹电子图谱库。在对鹰蛾的飞行机理研究的基础上,本文运用呀⒌字形连杆曲线轨迹电子图谱库进行了仿鹰蛾微扑翼飞行器翅翼机构的运动设计,取得了良好的设计效果。初步探讨了翅翼产生升力的非定常气动力特征,提出了微扑翼飞行器的机翼气动模型,在进行了翼型设计的基础上,对翅翼机构进行了气动分析,研究了翅翼拍频、风速对气动力的影响。最后,运用疎软件对翅翼机构进行了机构动力学分析。关键词:翅翼机构;微扑翼飞行器;形状谱:中瘟饲撸惶卣鞑问‘本论文受到国家自然科学基金项目己的资助
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西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于C芸冢年解密后适用本授权书;槐C芸冢褂帽臼谌ㄊ椤朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭学位论文作者签名:日期:指导老师签名:
西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作捎檬翁枷蠓治龃淼姆椒ǎ崛×字形曲线的形状谱。法有效识别不同中吻叩奈侍狻U攵愿梦侍猓岢隽艘恢只谛巫雌滋所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下:深入研究了中吻叩男巫雌滋卣鳎⑾至诵巫雌准捌湎嗨贫燃扑愎轿取中瘟饲咛卣鞑问颓字形连杆曲线的新方法,很好地识别了不同中吻撸⑶揖哂卸字图形位移、旋转和缩放不敏感的特点。同时运用此方法建立了中瘟饲吖旒5缱油计卓狻擞靡呀⒌字形连杆曲线轨迹电子图谱库进行了微扑翼飞行器翅翼机构的设计,为微扑翼飞行器提供了一种新的设计方法,并给出了一个新型翅翼机构。诙怨谕夥嵌ǔFΦ难芯糠治觯隽艘桓鲂碌挠糜谖⑵艘飞行器气动力研究的空气动力学模型。运用此模型研究了气动特性与翅翼拍打频率及风速的关系。
第滦髀引言西南交通大学硕士研究生学位论文第从古至今,人们从来没有停止过对自由翱翔的渴望。对鸟类等大型飞行生物的研究,使人们获得灵感制造了飞机。昆虫与鸟相比,具有更大的机动灵活性,它独特的飞行方式引起了人们的广泛关注。对昆虫生理结构和飞行机理的研究,将仿制出具有更大飞行灵活性和自由度的新型飞行器,其潜在的实用价值是巨大的。最近几年,在昆虫空气动力学和电子机械技术快速发展的基础上,各国纷纷开始研究扑翼飞行的飞行器,使得微扑翼飞行器成为机器人研究最为活跃的前沿领域。昆虫是整个动物界最早获得飞行能力的动物。昆虫的飞行能力和飞行技巧的多样性大半是来源于它们翅膀的多样性和微妙复杂的翅膀运动模式。昆虫可以快速改变运动方向,保持完美的高度和速度控制。它们能够垂直起飞或着陆、悬停飞行、前飞后飞,几乎无所不能,同时消耗很少的能量。像蜻蜒、苍蝇一样的昆虫,它们的翅膀不是像飞机一样的流线型,而是类似的平面薄膜结构。按照传统的定常空气动力学理论分析,昆虫飞行产生的升力不足以承载它自身的重量。但是,昆虫通过翅膀拍打可以产生局部不稳定气流,并利用气流产生的涡流使自己上升。这种非定常空气动力学引起了很多科学家的兴趣。对于研制像昆虫一样飞行的微扑翼飞行器,由于其特征尺度已远小于传统的飞行器,许多传统的飞行器设计理论和方法将不再适用。飞行器的微型化将面临诸多的来自科学和技术上的挑战。仿生微扑翼飞行器还处在一个刚刚开始和兴起的阶段,虽然取得了一些阶段性的研究成果,但距离实际应用还有很远,仍有很多理论和实践工作需要进