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仿生机械鸟-2013年10月-北京工业大学-李清清

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发表于 2013-10-9 17:31:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  视频已被删除,没有存。

  仿生机械鸟具有高仿生度的双关节扑翼,副翼上下扑动的同时具有扭转功能。可以通过扭转控制左右扑翼的平衡,以及实现很小半径的转弯。操作简单,外形逼真。

  一个晴朗的下午,北京工业大学机电学院主楼前的空地上突然热闹起来,一只正在空中展翅翱翔的大鸟吸引了人们的目光,只见它双翼有力地上下扑动,时而激越地冲向高空,时而自如地调头转向,飞得又平又稳,不知什么时候,大鸟的身边聚集起十多只小鸟,围着它叽叽喳喳地叫着,似乎在问:“你是谁,你的飞行本领为什么这么高?”

  地面上,一个清秀的青年熟练地扳动遥控器上的手柄,大鸟从天而降,稳稳地落在草坪上。这只鸟双翼展开足有1.6米,再仔细看,原来这是只机械鸟,只是它飞翔的样子完全模仿鸟类,不经意就会把它当做一只真鸟。这只仿生机械鸟的制作者就是北京工业大学机电学院研一学生李清清。

  网上视频激发研究冲动

  说起对机械鸟的关注,李清清说,2011年他在网上看到一段介绍德国人研制成功仿生飞行器的视频,发现他们竟然能让飞行器完全模仿鸟飞行时的动作实现双关节扑翼,这正是他一直在思考却没有完成的。“我当时非常兴奋,因为据我所知,当时全世界能实现双关节扑翼的飞行器仅此一家。”李清清说,鸟飞翔时翅膀扇动得很有效率,用人来比喻,相当于肩关节带动肘关节,两个关节都在动,而以前的研究只能让肩关节动,这样的话即使上下扑动的频率很快,还是不能实现长时间远距离地飞行和自如转向,而且这种单关节的扑翼动作看上去也不像鸟。

  自此,李清清全身心地投入到双关节仿生机械鸟的研制,他一遍一遍地观看那个视频,字幕是德文的,没有中文翻译,他就尽量通过图像中的信息,结合自己学过的机械原理猜测其中的意思。同时他还常常潜在一些航模论坛上,通过与发烧友探讨从而挑选自己制作仿生鸟所需要的材料。电脑建模、出图、实体加工、装配、调试,每一步都富有极大的挑战性。

  制作一年试飞超过千次

  采访中,那个能自由翱翔于蓝天的仿生鸟就放在李清清实验室的书桌上,“鸟”的净重只有380克,掂一掂很轻。李清清说,这只“鸟”理论上能飞四五百米高,一两公里远,除对风的大小有所要求外,对空间条件几乎没有限制,广袤的天空、逼仄的教室,它都能飞,而且它性能稳定,成本只有1600元左右,“改进工艺后,成本还会大幅度降低。”

  举着他的仿生鸟,李清清详细地给记者做介绍,鸟的皮肤是用一种特殊的泡沫制成,骨架用的是碳纤维,与遥控器相联系的接收模块被装在鸟的身体里,通过指挥鸟身上的电机带动鸟的“肩部”运动,再用连杆传动的原理带动鸟的“肘部”连动,而当操纵遥控器上的拉杆时,鸟的双翼会有不同幅度的扭动,就像飞机起降时机翼的变化,鸟的尾巴上也有玄机,它能控制鸟的飞行方向。

  李清清表示,实现仿生鸟的双关节扑翼是非常难的,不仅要求制作材料要轻,还要求截面的形状要准确,就连鸟翼的面积分布都要经过精确计算,非反复试飞不足以实现最佳效果。此外鸟重心的位置也很重要,由于它飞起来时因不断扑动翅膀,重心移来移去,因此要考虑动平衡的问题,也得不断地测试。

  另一个难点来自鸟皮肤的材料,最早选用保鲜膜,因为它够轻,但又不够硬,后又用纸板,但是太沉太硬了,还试过玻璃纤维布,但不易加工。与航模论坛里的网友交流时别人建议他用一种德国的超薄泡沫板,这种材料特别漂亮,但价格较贵,李清清下了血本一下买了5张,却发现虽然鸟外形很美但飞不起来,“我觉得我的方向错了,材料是为功能服务的,材料再漂亮,功能实现不了又有何用。”经过不断尝试,最终李清清锁定一种超薄泡沫,这种材料满足了他的所有要求,试飞的效果证明,目前只有这种材料才能让仿生鸟飞得又高又稳。

  “我算了一下,仿生鸟的整个制作过程持续了一年多时间,期间试飞次数超过1000次。”李清清说。

  仿生鸟的

  应用很广泛

  目前李清清手里只有一只用于展示的仿生鸟,但他很自信,所有的材料网上均可买到,只需一周时间一个人能做出十多只,将来随着鸟身上的部分零件采用3D打印材料替换,成本还可大大降低。



  说到仿生鸟的应用,李清清胸有成竹,一口气给记者说出了七八条,除在鸟身上装备小型摄像头作侦察、探测等记者能想到的功能外,还有“装扬声器模仿鸟叫用于机场驱鸟”、“乔装头鸟引领掉队候鸟归队”、“双关节扑翼功能对大型扑翼飞机的借鉴作用”、“观赏性更强更具启智作用的玩具”等很多用途。

  有着超强动手能力的李清清告诉记者,他的梦想是带领志同道合的团队去设计发明更多的智能机械服务于人类
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匿名  发表于 2013-10-14 18:15:04
这不是原创吧 山寨才是吧,做这个中国已经好多人了
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匿名  发表于 2013-10-14 18:17:11
这不是原创吧,山寨才是吧,做这个中国已经好多人了
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匿名  发表于 2013-10-14 18:19:54
这不是原创吧,山寨吧,做这个的中国已经好多人了
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发表于 2013-10-14 18:25:35 | 显示全部楼层

不错啊,做的很好,简洁大方,挺佩服你的,你也挺喜欢扑翼机啊,鄙人也是,之前我也做过,不过制作成了内部骨架,你也可以看看我的帖子 http://www.puyiji.com/forum.php?mod=viewthread&tid=340

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发表于 2013-10-29 14:15:12 | 显示全部楼层
看不了
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发表于 2014-1-5 20:25:06 | 显示全部楼层
最近对扑翼机很感兴趣,没想到中国已经有人做出这么好的扑翼机了!而且是大学生!真是佩服,希望向大家多多学习,多多探讨扑翼机的原理
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发表于 2014-7-5 03:11:05 | 显示全部楼层

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发表于 2015-11-29 21:36:34 | 显示全部楼层
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