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A-07 仿生蝴蝶

指导教师:王冬梅 项目成员:洪轶凡、梁博、刘翔、王志傑

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项目简介

项目概述

蝴蝶是自然界中的一种美丽而独特的昆虫,其飞行能力在空气动力学和动力学方面具有独特的特点,包括复杂的翅膀运动、高度机动性和出色的稳定性。因此,将仿生蝴蝶的原理应用于机器人技术,可以为该领域带来新的突破,同时拓宽无人机应用的领域,为环境监测、救援任务、农业和科学研究等提供创新的解决方案。本项目基于2024机械设计创新大赛要求,采用“电机驱动,舵机转向”的工作模式,旨在设计出兼具轻质量,小体积,高性能于一身的仿生蝴蝶,以为该领域提供一些经验参考。


项目目标

本项目基于2024机械设计创新大赛要求,拟达成以下项目目标:

1. 轻质化:蝴蝶质量控制在50g以内。

2. 小体积:蝴蝶任意方向尺寸不超过300mm

3. 低功耗:使用电池作为原始能源,电池电压不超过24V

4. 扑翼飞行:使用电机作为原动机,通过齿轮传动传递扭矩,再通过曲柄摇杆机构实现扑翼动作。扑翼频率通过电机转速控制。

5. 转向:通过舵机旋转调节柔性绳松紧,柔性绳拉动扑翼杆控制翼面大小以改变两翼力矩差实现转向。


项目成果

经过本学期的项目开发,我们已取得以下成果:

1. 总体建模设计:我们完成了仿生蝴蝶的总体3D建模,确定了每个模块的功能特性,且针对每个模块进行了材料、零部件选型。

2. 轻质化目标达成:我们使用碳杆作为主梁承重结构和翼面骨架,同时尽可能地选取了小质量的电机、舵机等,最终使总质量稳定在35g左右,满足轻质化要求。

3. 小体积目标达成:翼面总面积控制在300mm*300mm以内,且其他部件均占微小体积,因此总体积满足小体积要求。

4. 详细结构设计:我们对电机模块的齿轮传动结构和曲柄摇杆机构进行了功能参数计算(扑翼角,升力等)和传动校核,同时对承重结构进行了强度校核,以上校核均符合预期结果。

5. 完成初步样机测试:我们根据设计阶段所确定的材料、零部件选型,进行了初步样机组装和测试,经测试蝴蝶可以进行简单的扑翼飞行,符合预期结果。


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