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同济大学开发出3D打印机器蜻蜓|新威尼斯人

2020-08-13 22:35:02

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蜻蜓具备极为出众的飞行中性能,能忽上忽下、忽快忽慢、空中滑翔,甚至做到一百八十度的急转弯飞行中,让多数鸟类望尘莫及,故有飞行中之王的美誉。近日,同济大学研究沈海军教授团队针对一种少见的蜻蜓碧伟蜓进行了还包括计算机建模、风洞试验、扑翼机制作在内的一系列仿生研究工作,并于本月初顺利利用3D打印机技术顺利研制出了一架仿生微型电动遥控机器蜻蜓,同时展开了可行性首飞。

  据理解,这只机器蜻蜓的设计制作过程如下:首先,研究团队分析了蜻蜓的身体结构,然后使用CAD软件对其展开了3D数字建模,最后通过3D打印机打印机出有了其3D实体模型。    在设计阶段,研究人员根据蜻蜓的体态特征修改了翅膀、翅脉、头部、足部、胸部以及腰身部。他们融合扑翼飞机特点,设计并绘制出有了适当的仿照蜻蜓飞机的机翼、机身、起落架、发动机架等部件CAD模型;其中,蜻蜓的尾端被精妙地设计出了飞机的方向舵。

有了CAD模型,将其转化成为STL文件格式,之后可依序在3D打印机中打印机出仿蜻蜓飞机的头部、翅膀、脚以及身体等扑翼机部件。  给蜻蜓扑翼机配备动力和电子装备十分最重要。根据以往的经验,研究人员精心挑选出了7mm直径的有刷电机和适当的滑行组作为动力,3.7伏特的的锂电池作为能源;升空/接管装备自由选择红外二通掌控。

其中,一个地下通道掌控蜻蜓机翼的扑打频率,即飞行高度与速度,另一地下通道掌控蜻蜓的航向。蜻蜓的方向舵搭配制做的4mm线圈直径的微型电磁舵机。   将上述3D打印机的蜻蜓部件、动力和电子装备装配一起,并在蜻蜓翅脉上铺设0.1mm的聚乙烯塑料薄膜,一个遥控的机器蜻蜓之后基本已完成,闻图2。已完成后的机器蜻蜓总重15克,翼展15cm,身长16cm。

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在加电和遥控下,蜻蜓的一对翅膀交互敲打,产升力和拉力;尾部的电磁舵可左右自如转动,掌控蜻蜓的航向。  为了保证动力系统与气动性能相匹配,安装了动力系统的3D打印机机器蜻蜓在同济大学微小飞机实验室的风洞中展开了吹风实验。测试结果显示,该动力系统可产生十余克的升力和拉力,符合蜻蜓飞行中的动力拒绝。这里,值得一提的是,本次实验所用于的风洞很尤其,是不久前该实验室1:1顺利复原的100余年前莱特兄弟所用于的风洞。

该风洞原本的升力/阻力机械天平目前已被改为造成了精度更高的电子天平。    3D打印机机器蜻蜓展开风洞测试  在自然界千万年的演化中优胜劣汰,禽类、昆虫、飞鱼等动物苦练了高超的飞行中本领。

相比之下,人类的航空史仅有百十年,因此,人类要权利飞翔,还有许多地方必须向动物自学。目前,利用三维打印机技术,同济大学已陆续顺利研制了飞鸟扑翼机、仿生飞鱼滑翔机、机器蜻蜓等等。

三维打印机技术的经常出现,需要协助我们说明了更加多自然界中动物飞行中的奥秘,为人类探究动物飞行中减少了一种新的手段。-新威尼斯人。

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