具有旋转几何非线性的双翅目飞行机器人系统的非线性振动

昆虫的双翅目飞行机制常被用于设计非线性飞行机器人系统。然而，具有多稳定性的非线性机器人系统点击机构的动态响应仍不明确。本文基于跃屈的多稳定性，提出了一种带有点击机构的新型双翅目机器人模型。利用 Euler-Lagrange 方程得到了非线性飞行机器人系统的运动方程。研究了非线性势能、弹性力、平衡分岔以及平衡稳定性，以展示其多稳定性特征。获得了系统参数平面内分岔的瞬态集和区域的持久集，以及相应的相图，表现出单井和双井行为的多稳定性。然后，通过三种椭圆函数的解析解定义了周期自由振动响应，并通过数值积分研究了幅频响应。基于拓扑等价方法，推导了谐波受迫机器人系统混沌振动的同宿轨道混沌阈值，以展示混沌参数条件。最后，制造了非线性扑翼机器人原型并搭建了实验系统。进行了双翅目机器人系统的非线性静态力矩曲线、周期响应和动态飞行振动实验。结果表明，测试结果与理论分析和数值模拟吻合良好。这些结果对于高效飞行机器人的结构设计具有潜在的应用价值。