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可折叠仿生扑翼飞行器的设计的开题报告
【开题报告】可折叠仿生扑翼飞行器的设计
一、选题背景及意义
飞行器的发展不仅可以促进交通运输领域的发展，同时也拥有广阔的应用前景，例如用于农林、水利、环境等领域的监测和调查。目前市面上的飞行器大都是固定翼和直升机式飞行器，并且大多数是对空气运动的固定控制，然而生物体动力学的研究表明，许多动物的飞行原理不是靠刚性的固定控制完成的。因此，仿生学将飞行器的研究推向了全新的高度。仿生学是对生物体的结构、功能和飞行原理的模拟研究，是一种肉眼无法分辨的设计方法，通过仿生学方法，可以获取在机械结构和控制上进行改进所需的进化功能。
传统的飞行器无法根据任务需要进行形变，这限制了其在某些场合下的应用。在某些情况下，需要飞行器能够发生形变，以便适应不同的飞行需求。与此同时，一些仿生的飞行越来越受到人们的关注。从仿生飞行动物的角度来看，飞行器需要通过改变翅膀的形状进行操纵，以便适应不同的飞行需求。在有些情况下还需要调整折叠功能，以适应难以进入的场景。因此，本文将从仿生学的角度出发，设计一种可折叠仿生扑翼飞行器，以满足不同场合下的飞行需求。
二、研究目的
本文旨在针对固定翼和直升机式飞行器的限制，研究一种可折叠仿生扑翼飞行器，探索新型飞行器的形变和折叠功能，以适应不同的飞行需求。
三、研究内容及技术路线
3.1研究内容
(1)仿生可折叠扑翼机的原理：仿生学原理为飞行器提供了实现机构灵活性的理论基础，为了探索一种可折叠的飞行器结构，我们将通过仿生原理研究飞行器运动的动力学过程，并得到仿生可折叠扑翼机的设计方案。
(2)折叠机构设计：折叠机构是导致扑翼飞行器形变并适应不同的飞行需求的重要部分。我们将研究不同的互联部件并分析其特性，设计出适合可折叠仿生扑翼机的合适折叠机构。
(3)地面试验：通过地面试验，我们可以确定仿生可折叠扑翼机所需的控制模块种类和数量，并对其进行测试。
(4)多机测试：通过在不同高度和角度下的多机测试，我们可以分析飞行器性能的优点和缺点，并通过进一步的测试进行设计的优化。
3.2技术路线
(1)仿生学原理研究：对机体的构造和机构进行分析，并确定合适的仿生学原理。
(2)折叠机构设计：通过模拟和实验确定仿生可折叠扑翼机的折叠机构及其内部连接，应用3D打印和CNC加工制造折叠机构部件并进行组装。
(3)控制模块设计：编写飞行器控制模块程序，并将其与对应的操作器件进行连接。
(4)多机测试：通过实验数据分析，进行仿真模拟和优化仿生可折叠扑翼机的性能。
四、预期成果
-完成仿生可折叠扑翼飞行器的设计制造工作，再现仿生学原理及其应用；
-突破传统飞行器形状和机构的限制，设计可折叠机构，适应不同的场景；
-对仿生学原理进行探索和实践，为飞行器的未来发展提供新的思路和方向；
五、拟定计划与进度安排
时间节点：
2022.5-2022.7：仿生学原理研究
2022.8-2022.10：折叠机构设计
2022.11-2023.3：制造与装配仿生可折叠飞行器
2023.4-2023.6：通过地面测试确定控制系统
2023.7-2023.12：实现可改变形状飞行，多机测试并分析数据
2024.1-2024.3：分析数据并进行参数校正及优化
2024.4-2024.5：写论文，准备答辩
六、预期经费及人员分配
预期经费：15万
人员安排：
项目负责人：1人
教师指导：1人
研究人员：2人
材料实验人员：2人
财务管理：1人
七、参考文献
[1]孙志成,侯方伟,王军.仿生小型视觉制导飞行器的设计与实现[J].现代电子技术,2016,39(6):157-162.
[2]DavidLentink,RobertDudley.Howdofruitfliesusetheirwingstogeneratesuchrapidturns？[J].IntegrativeandComparativeBiology,2009,49(s1),e22-e22.
[3]秦猛,肖达,徐文跃等.可机动吸附的仿生飞行器及其制造方法[P].CN111103646A,2020-07-31.
[4]Miljkovic,N.,Yan,Y.,Dyson,M.,&Valentine,A.D.Skin-likepressureandstrainsensorsbasedontransparentelasticfilmsofcarbonnanotubes[J].Naturenanotechnology,2017,10(7),629-637.