自主材料复合变体机翼
机器人学
2023-01-20 v1
摘要
航空研究持续寻求实现鸟类翅膀的适应性与变形性能，但在实践中，各种尺度的机翼仍沿用相同的铰接控制面形式。近期针对变形机翼与控制面的柔顺与仿生机构研究显示出 promising 结果，但这些机构往往机械复杂，或可控自由度（DOF）数量有限。为改进这些局限，我们将一种称为自主材料复合材料（Autonomous Material Composites）的新范式应用于鸟类尺度变形机翼的设计。借助该方法，我们减少了对复杂驱动与机构的需求，并允许在超材料结构内三维布置可拉伸光纤应变计（Optical Lace）。该结构以弹性体保形晶格为核心，通过对该晶格施加功能梯度化翘曲与增厚，可实现柔顺特性的局部定制以适配所需变形。结果表明，机翼在三个自由度实现高变形 morphing：扭转、弯度以及伸长/压缩，这些变形形状有效改变了机翼气动性能，如低雷诺数风洞测试所证。我们的传感器也成功展示了跨所有变形自由度的可区分趋势，为机翼未来的状态估计与控制奠定基础。
引用
@article{arxiv.2301.07859,
title = {Autonomous Material Composite Morphing Wing},
author = {Daniel Morton and Artemis Xu and Alberto Matute and Robert F. Shepherd},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.07859},
year = {2023}
}