請用此 Handle URI 來引用此文件:
http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/82345
標題: | 仿蝴蝶飛行器機構設計與模擬飛行測試 Design and Test of Butterfly-inspired Flapping Wing Mechanism |
作者: | Chien-Ying Hung 洪千茵 |
指導教授: | 楊鏡堂(Jing-Tang Yang) |
關鍵字: | 蝴蝶飛行,仿生機構,機構設計,俯仰運動,粒子影像測速法, butterfly flight,bionic flapping-wing micro air vehicles,mechanism design,pitch motion,particle image velocimetry, |
出版年 : | 2021 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 本研究設計製作仿大白斑蝶(Idea leuconoe)運動之撲翼機構,利用伺服馬達準確控制拍撲、掃掠以及腹部動作,並測試機構之旋轉中心,使得機構達到被動俯仰的效果,真實的模擬以及呈現蝴蝶運動的樣貌,以應用於俯仰動作對飛行性能之影響、拍撲飛行周遭流場的分析。 本研究利用三台高速攝影機擷取蝴蝶前飛影像,透過特徵點的標記以及分析,解析大白斑蝶的運動動態,包含翅膀拍撲、翅膀掃掠以及腹部運動,並以此作為機構設計以及控制上的參考。機構之設計製作採用5顆伺服馬達進行左右翅的拍撲、掃掠動作以及腹部動作的驅動,並且利用Arduino uno同步控制5顆馬達,此設計方式與連桿式機構相比,更能有效達到精準控制動作函數的目的,並且使得各個運動的參數改變更加彈性,將可使研究更加全面,而不侷限於仿真實蝴蝶動態的分析。 蝴蝶的飛行模式相較於其他昆蟲而言相當特殊,比起利用複雜的雙翅運動達到飛行控制的效果,蝴蝶是利用獨特的身體動作控制飛行。本研究透過實驗找尋機構合適的旋轉中心,並設計一旋轉支架將機構架於其上,使得機構能以指定位置為軸心旋轉,達到與真實蝴蝶相近的俯仰效果。 本文利用機構分別裝配剛性及撓性翅進行實驗,確認兩者俯仰動態相當一致,對兩者之研究建立在同樣基礎上,不受其他變因影響。本文進而利用粒子影像測速法觀察並分析兩者對流場的影響。以下拍階段產生的翼前緣渦漩而言,撓性翅膀在0.27週期產生穩定翼前緣渦漩,並良好的貼附在翼面上直到下拍結束;而剛性翅膀雖在0.3週期也逐漸形成明顯的翼前緣渦漩,卻始終無法良好的貼附在翼面上。 本研究設計並製作能產生與蝴蝶相近俯仰效果的機構,克服以往機構相關研究中因固定於特定角度而失真的現象,並且不需要利用模擬的複雜計算,只要更換不同材質的翅膀即可對翅膀撓性進行研究,為仿蝴蝶飛行器相關研究提供一簡易且靈活的研究方式。 |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/82345 |
DOI: | 10.6342/NTU202101632 |
全文授權: | 同意授權(全球公開) |
電子全文公開日期: | 2023-07-30 |
顯示於系所單位: | 機械工程學系 |
文件中的檔案:
檔案 | 大小 | 格式 | |
---|---|---|---|
U0001-2107202116035100.pdf | 6.54 MB | Adobe PDF | 檢視/開啟 |
系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。