1、简析“Smart Bird”扑翼结构在网上看过了德国“Smart Bird”的飞行录像后，对他非常感兴趣。在本次作业中对“Smart Bird”进行简单的介绍，并运用前几节课中学习的知识对其扑翼结构的运动进行简单分析。“Smart Bird”是德国科技公司费斯托（Festo）的科学家研制出一种机器鸟，可以非常好的模拟鸟类飞行，具有很高的仿真度。智能鸟的设计富有革命性，它能够自行启动、飞行和降落，它的翅膀不仅能够上下拍动，同时还可以按特定角度扭转，因此这只机器鸟具有出色的空气动力性能和灵敏度。智能鸟通过无线电控制，也可自主飞行。它的重量只有 450 克，通过摆尾和摇头改变飞行方向。这款机器鸟的设
2、计灵感来源于海鸥，体内装有两个轮子，通过轮子的旋转带动翅膀上下拍动。这两个旋转轮与蒸汽火车的车轮类似，与牵引杆相连，通过转动为拍打翅膀提供动力。智能鸟翅膀转动的角度可以通过扭力马达进行调节，上行冲程时翅膀朝上，提高飞行高度，下行冲程时翅膀朝下。费斯托公司发言人表示：“智能鸟用料极少，结构极轻，具有很高的能效。 ” 智能鸟不仅拥有先进的性能，并且外观也与真鸟较为相似，再加上智能鸟的移动和拍翅方式与真鸟非常接近，所以可以高水准的模拟真实鸟类的飞行。技术参数躯干长度 1.07m翼展 2.00m重量 0450kg结构 轻质碳纤维结构外罩 聚氨酯泡沫挤压成型电池 2 个锂电池电源，7.4V，450mA伺
3、服驱动 2 个数字伺服单元控制首尾，3.5kg 驱动力2 个数字伺服单元扭转扑翼，0.03s 行程 45功率 23W微控制器 MCU LM3S81132 位微控制器50MHz64KB 闪存8KB RAM无线传输 868MHz/2.4GHz 双向无线传输电机 135 无刷电机传感器 电机定位 TLE4906 霍尔传感器加速度计 LIS302DLH电量管理 2 个锂电池单元与 ACS715 电压电流监控LED 驱动器 TPIC2810D以上是“Smart Bird”的简单介绍，下面就用所学知识对其扑翼结构的运动进行简单分析。扑翼的组成结构有：前后支架，翅膀主骨，翅膀副骨，翅膀外翼主骨，翅膀骨架固定
4、轴，动力齿轮，翅膀付轴，联动板，三合一连杆，支架，前缘，后缘，筋。如下图所示：“Smart Bird”的扑翼运动可以分解成三个分运动：1、主翼的扑打运动；2、副翼的扑打运动；3、主翼和副翼之间的扭转运动。这三个运动都是绕坐标轴的转动，可以画出机构构简图如下：由图中所示可以容易得出位姿变换矩阵的推导过程：在 a 点建立坐标系： ；在 b 点建立坐标系：j ；在 c 点建立坐标系：k ；在 d 点建立坐标系：l ；那么：a 到 b 的齐次变换矩阵为：= 10PRbjijib 到 c 的齐次变换矩阵为：= 10ckjkjc 到 d 的齐次变换矩阵为：= 10PRdlklk所以：a 到 d 的齐次变换矩阵为：=本次作业中对“Smart Bird”运动机构的分析非常的粗浅，只是对简化后的模型进行了理论上的变换矩阵推倒。 “Smart Bird”对于扑翼机的研发有着重要的借鉴意义，相信随着知识的积累和学习的深入，会对其有更加深入的了解和认识。参考资料：Festo 官方介绍资料Smart Bird网络材料解读德国“聪明鸟”的扑翼机构
