用于高速高效蝴蝶式游动软体扑翼机器人的 snap-through 机理
应用物理
2022-04-13 v1
摘要
自然选择已使许多不同物种的飞行与游动动物调谐到共享同一狭窄设计空间，以实现最优高效与节能的运动，例如，它们将扑动频率、振幅与前进速度关联起来的无量纲斯特劳哈尔数 St 在峰值推进效率时落于 0.2 < St < 0.4 范围内。由于自然界中观测到的狭窄最优设计空间以及软体的柔顺性，要实现兼具快速与高效且性能可与海洋动物媲美的软体游动机器人相当具有挑战性。此处，受飞行与游动动物翼或鳍扑动运动的生物启发，我们报道利用双稳和多稳柔性预弯曲翼中 snap-through 失稳的通用原理，研制高性能、蝴蝶式游动、软体扑翼机器人。该软体游动机器人轻量（2.8 克），并展现出创纪录的 3.74 体长/秒速度（比已报道最快软体游动者快 4.8 倍）、高效（0.2 < St = 0.25 < 0.4）、低能耗代价以及高机动性（157°/s 的高转弯速度）。其高性能大幅超越最先进的软体游动机器人，甚至可与生物对应体相媲美。
引用
@article{arxiv.2204.05987,
title = {Snapping for high-speed and high-efficient, butterfly swimming-like soft flapping-wing robot},
author = {Yinding Chi and Yaoye Hong and Yao Zhao and Yanbin Li and Jie Yin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.05987},
year = {2022}
}