Aerobat 平台上通过机翼连杆调制实现的推力调节：压电滑移粘附驱动调节器开发

Aerobat 是一种受蝙蝠启发的扑翼机器人，其机翼步态由计算结构生成，该结构是由单个电机驱动的碳纤维连杆平面连杆机构。这种设计最大限度地减轻了重量，但将两个机翼耦合到一个共享的输入电机上，消除了独立的推力控制并阻碍了非对称机动。本论文研究了通过修改计算结构中第一半径连杆 $R_1$ 的有效长度来实现推力调节。在 3、4 和 5 Hz 扑翼频率下，使用三种长度（28.58、29.33 和 30.08 mm）的 FDM 打印 $R_1$ 连杆进行的静态实验表明，长度增加 1.5 mm 使峰值升力增加了 37%，并改变了下扑过程中的峰值力时机。此外还进行了使用绳索驱动调节器机构的附加实验。评估了进一步的驱动方法：亚克级微型伺服电机和压电滑移粘附。在绳张紧和微型伺服驱动方法分别因结构杆件柔度和电机脆弱性而失败后，选择了 TULA-50 压电滑移粘附驱动器。对多种力放大机构进行了原型设计，最终形成了一种直驱变长机构。该最终机构在初步台架测试中进行了演示，尽管由于力输出不足而未能在扑翼期间进行动态测试。这项工作确立了通过嵌入式滑移粘附驱动进行连杆长度调制，作为独立机翼推力控制的可行方法。