具有增强气动效率的缩比自主变形车辆原型
机器人学
2026-01-06 v1
摘要
道路车辆产生了大量温室气体（GHG）排放。通过主动调整其外部形状以适应气动环境，是提升其气动效率并减少排放的潜在策略。在本研究中，我们提出了一种缩比变形车辆原型，能够主动与气动环境交互以提高燃油经济性。变形通过加装由内置电机主动驱动的可变形结构来实现。该变形车辆原型集成了一个优化算法，可自主识别使气动阻力最小化的结构形状。通过在大型风洞设施中进行的大量实验，研究了该变形车辆原型的性能。自主优化算法识别出一种最优变形形状，可使平均阻力降低8.5%。我们的实验提供了一个全面的数据集，验证了形状变形的效率，表明随着车辆从次优形状过渡到最优形状，阻力呈现出明确且一致的下降。从缩比模型实验中获得的见解为全尺寸变形车辆的设计提供了宝贵指导，有望带来可观的能源节约和温室气体排放减少。本研究凸显了在代表真实道路环境的条件下实时形状变形的可行性与益处，为实现具有增强气动效率和降低温室气体排放的全尺寸变形车辆铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2503.22777,
title = {A reduced-scale autonomous morphing vehicle prototype with enhanced aerodynamic efficiency},
author = {Peng Zhang and Branson Blaylock},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.22777},
year = {2026}
}