扑翼机教案
6第六课：认识扑翼机ppt课件
04 扑翼飞行的原理
扑翼飞行的原理
当鸟类在空中展翅滑翔时，其飞行原理与已有的固定翼 飞机的相同。除此之外，扑翼飞行方式的空气动力学特性要比
•
常规的固定翼飞机的和直升机的复杂的多。通过高速摄像机的 帮助，人们观察到鸟类和昆虫的翅膀在往复扇动和拍打过程中， 除了单纯的扇动之外，还伴随有相应的扭曲变形和旋转等运动 类型。人类尚未采用的这些运动类型对鸟类和昆虫产生升力和 作机动飞行是举足轻重的。
•
变成了向后拍动时的上翼面，同样具有一定的攻角并产生升力。 一个拍动周期中的平均气动力是垂直向上的。当前飞或后飞时， 昆虫的拍动平面是向前或向后倾斜的，这与直升机的情况相似。
读一读：
国内扑翼机发明的小故事：
首届“中国青少年科技创新奖” 第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、第 四届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛金奖、第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一 等奖、“飞向未来――国际太空探索创新竞赛”第一名、第二届全国未来飞行器设计大赛专业组一等奖、中 国航天50周年知识大赛一等奖,这些重量级的荣誉都属于南京航空航天大学一位硕士研究生——胡铃心,他 的发明是 “鸟灵”可变扑翼机。
扑翼飞行的原理
昆虫和鸟类靠拍动翅膀来飞行。翅膀近似在一个平面内拍 动，该平面称为拍动平面。这与直升机桨叶的旋转平面是相似
•
的。直升机的桨叶是绕固定方向旋转，而昆虫是作往复式旋转。 动物翅膀的拍动范围是用拍动角来衡量的，大多数动物的翅膀 拍动角约为120度。
扑翼飞行的原理
当悬停飞行时，拍动平面几乎是水平的。当翅膀向前拍动 时，翼弦与拍动平面有一定的夹角（即攻角），从而产生升力； 当翅膀向后拍动时，翅膀翻转过来，原来向前拍动时的下翼面
扑翼机(二)
一、橡筋动力扑翼机组装探究
飞行中的飞鹰号橡筋模型扑翼机 识图：共 9 步 二、按图组装： 1、骨架安装 2、摇臂安装 3、前梁安装 4、传动系统安装 5、传动系统安装 6、中梁及安全套帽安装 7、粘贴双面胶 8、粘贴薄膜 9、总装 三、学生组装，教师个别辅导。 四、橡筋缠绕方法 五、配重 六、最佳爬升角度 七、安全帽注意事项 八、试飞 九、探究扑翼机飞行奥秘 十、 回家后看谁能利用这架扑翼机改装成更 有效的飞行器， 老师选用后奖励电动坦克一 辆或仿真飞机一架，
科
目
劳
技
课
题
扑翼机（二）
探究法演示法
年
级 宋凯军
课
时
授课类型 教学目标讲练型源自教学方法授课教师授课时间
1、了解橡筋动力扑翼机的结构特征，探究扑翼机飞行技巧。 2、体验对扑翼机组装过程产生的兴趣，掌握组装技巧。
3、部分学生课下能改装扑翼机，逐步养成发明的习惯。
教学用具 教学重点 教学难点 教学环节
扑翼机样机 制作扑翼机 1、完成制作 2、探究扑翼机飞行奥秘
课后反思：
识图 探究、分步跟装
学会识图
理论实践
探究奥秘 学会发明
扑翼机
科目劳技课题扑翼机（一）年级课时 1授课类型讲述探究教学方法探究法演示法授课教师宋凯军授课时间教学目标1、了解扑翼机概念，初步探究扑翼机，与发明家对话。
2、体验探究昆虫和鸟类的扑翼飞行机理，3、经历探究扑翼机过程，感受兴趣，对扑翼机产生兴趣。
教学用具扑翼机样机教学重点产生兴趣，。
教学难点探究昆虫和鸟类的扑翼飞行机理教学环节教师活动学生活动预期效果或达到目标一、扑翼机：展示样机提问：扑翼机怎样飞ornithopter机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器。
又称振翼机。
扑动的机翼不仅产生升力，还产生向前的推动力。
中国春秋时期就有人试图制造能飞的木鸟。
15世纪意大利的达·芬奇绘制过扑翼机的草图。
1930年，一架意大利的扑翼机模型进行过试飞。
此后出现过多种扑翼机的设计方案，但由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解决，扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。
二、扑翼机的设想：扑翼机就是一种能像鸟那样搧动翅膀飞行的机器。
不过，现代人设计的扑翼机翅膀是用各种合成材料做的，古代人的扑翼机“机翼”却是用地道的鸟禽羽毛做的，而“机身”却是活生生的人。
不知道大家注意到没有，在我们的周围，常存在着一些飞来飞去的小生灵。
你看那轻盈的小燕子，时而俯冲大地；时而立定盘旋；时而直上蓝天，飞得多么自由自在啊！我们为什么不能也长一对翅膀或者做一对翅膀飞翔呢想得真好。
在遥远的古代，我们的祖先就想到了要制造像鸟一样飞的机器，帮助人们实现展翅飞翔的梦想，这其实也是现代扑翼机和滑翔机诞生的基础。
学生思考回答学生思考回答产生兴趣产生制作欲望理性与现实激励鼓励探究扑翼飞行为下节做准备1250年罗杰·培根记述扑翼机的设想，15世纪达·芬奇作出具体设计，但一直未获成功。
人类在尝试飞行的初期，一直是很直观地模仿鸟类，用各种鸟羽或其他人造物，制成翅膀，“安装”在人的身上。
在经历了许多失败之后，人类逐渐认识到单纯的利用羽翅是不能飞行的。
扑翼机一
扑翼机(一）————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:科目劳技课题扑翼机(一）年级课时1授课类型讲述探究教学方法探究法演示法授课教师宋凯军授课时间教学目标1、了解扑翼机概念,初步探究扑翼机，与发明家对话。
２、体验探究昆虫和鸟类的扑翼飞行机理,３、经历探究扑翼机过程,感受兴趣,对扑翼机产生兴趣。
教学用具扑翼机样机教学重点产生兴趣,。
教学难点探究昆虫和鸟类的扑翼飞行机理教学环节教师活动学生活动预期效果或达到目标一、扑翼机：展示样机提问：扑翼机怎样飞?ｏrniｔｈopter机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器。
又称振翼机。
扑动的机翼不仅产生升力,还产生向前的推动力。
中国春秋时期就有人试图制造能飞的木鸟。
15世纪意大利的达·芬奇绘制过扑翼机的草图。
1930年，一架意大利的扑翼机模型进行过试飞。
此后出现过多种扑翼机的设计方案，但由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解决,扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。
二、扑翼机的设想:扑翼机就是一种能像鸟那样搧动翅膀飞行的机器。
不过,现代人设计的扑翼机翅膀是用各种合成材料做的,古代人的扑翼机“机翼”却是用地道的鸟禽羽毛做的,而“机身”却是活生生的人。
不知道大家注意到没有,在我们的周围,常存在着一些飞来飞去的小生灵。
你看那轻盈的小燕子,时而俯冲大地;时而立定盘旋;时而直上蓝天,飞得多么自由自在啊!我们为什么不能也长一对翅膀或者做一对翅膀飞翔呢？想得真好。
在遥远的古代，我们的祖先就想到了要制造像鸟一样飞的机器，帮助人们实现展翅飞翔的梦想，这其实也是现代扑翼学生思考回答产生兴趣机和滑翔机诞生的基础。
12５0年罗杰·培根记述扑翼机的设想,15世纪达·芬奇作出具体设计,但一直未获成功。
人类在尝试飞行的初期,一直是很直观地模仿鸟类，用各种鸟羽或其他人造物，制成翅膀,“安装”在人的身上。
扑翼机(一)
扑翼机(一)科目劳技课题扑翼机（一）年级课时 1授课类型讲述探究教学方法探究法演示法授课教师宋凯军授课时间教学目标1、了解扑翼机概念，初步探究扑翼机，与发明家对话。
2、体验探究昆虫和鸟类的扑翼飞行机理，3、经历探究扑翼机过程，感受兴趣，对扑翼机产生兴趣。
教学用具扑翼机样机教学重点产生兴趣，。
教学难点探究昆虫和鸟类的扑翼飞行机理教学环节教师活动学生活动预期效果或达到目标一、扑翼机：展示样机提问：扑翼机怎样飞？ornithopter机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器。
又称振翼机。
扑动的机翼不仅产生升力，还产生向前的推动力。
中国春秋时期就有人试图制造能飞的木鸟。
15世纪意大利的达·芬奇绘制过扑翼机的草图。
1930年，一架意大利的扑翼机模型进行过试飞。
此后出现过多种扑翼机的设计方案，但由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解决，扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。
二、扑翼机的设想：扑翼机就是一种能像鸟那样搧动翅膀飞行的机器。
不过，现代人设计的扑翼机翅膀是用各种合成材料做的，古代人的扑翼机“机翼”却是用地道的鸟禽羽毛做的，而“机身”却是活生生的人。
不知道大家注意到没有，在我们的周围，常存在着一些飞来飞去的小生灵。
你看那轻盈的小燕子，时而俯冲大地；时而立定盘旋；时而直上蓝天，飞得多么自由自在啊！我们为什么不能也长一对翅膀或者做一对翅膀飞翔呢？想得真好。
在遥远的古代，我们的祖先就想到了要制造像鸟一样飞的机器，帮助人们实现展翅飞翔的梦想，这其实也是现代扑翼机和滑翔机诞生的基础。
学生思考回答产生兴趣1250年罗杰·培根记述扑翼机的设想，15世纪达·芬奇作出具体设计，但一直未获成功。
人类在尝试飞行的初期，一直是很直观地模仿鸟类，用各种鸟羽或其他人造物，制成翅膀，“安装”在人的身上。
在经历了许多失败之后，人类逐渐认识到单纯的利用羽翅是不能飞行的。
于是开始寻找一种机械的方式。
扑翼飞行机器人的设计与分析方案
扑翼飞行机器人的设计与分析方案1 绪论1.1 引言目前国内外对飞行机器人的研究多集中于固定翼和旋翼类型，这两种类型的飞行机器人各有特长，但活动场所和工作环境等都受到一定的限制。
随着军事、民用的发展和科学技术的进步，对于许多任务而言，固定翼和旋翼类型的机器人的飞行方式是不够的。
因此，为了适应任务的复杂性和环境的多样性，对具有更好机动灵活性的飞行方式的研究是势在必行，即要在飞行方式上进行创新。
与固定翼和旋翼类型的飞行机器人相比，扑翼飞行方式由于其具有更大的机动灵活性、更好的避障能力以及低廉的飞行费用，因而受到国内外众多研究者的广泛关注。
许多国家都已在这方面进行了研究，如美国加州大学、日本东京大学等都已经在这个领域进行了深入的研究探索工作，国内的科学家们也开始了这方面的基础研究工作。
仿生扑翼飞行机器人目前还处在一个刚刚开始和兴起的阶段，虽然取得了一些阶段性研究成果，但距离实用阶段还有很远，仍有很多理论和实践工作需要进行深入研究。
我国应利用这个有利时机，加大投入，争取在仿生扑翼飞行机器人研究的某些关键技术方面取得突破。
1.2 扑翼飞行特点及其应用前景仿生扑翼飞行机器人或仿生扑翼飞行器，既属于飞行器范畴，又属于新概念的仿生飞行机器人研究范畴，是一种模仿鸟类和昆虫飞行，基于仿生学原理设计制造的新型飞行机器人:随着对动物飞行机理的认识和微电子机械技术(MEMS)、空气动力学和新型材料等的快速发展，仿生扑翼飞行机器人在目前己成为一个新的研究热点。
仿生扑翼飞行机器人若研制成功，它便有一些飞行机器人所不具有的优点:如原地或小场地垂直起飞，极好的飞行机动性和空中悬停性能以及飞行费用低廉，它将举升、悬停和推进功能集于一扑翼系统，可以用很小的能量进行长距离飞行，因此更适合在长时间无能源补充及远距离条件下执行任务。
自然界的飞行生物无一例外地采用扑翼飞行方式，这也给了我们一个启迪，同时根据仿生学和空气动力学研究结果可以预见，在翼展小于15cm时，扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行更具有优势，微型仿生扑翼飞行机器人也必将在该研究领域占据主导地位。
夜间飞行的秘密教案 夜间飞行的秘密教案及反思【优秀8篇】
夜间飞行的秘密教案夜间飞行的秘密教案及反思【优秀8篇】（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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扑翼机教案【范本模板】
扑翼机教案教学摘要一、介绍人类早期憧憬飞翔,征服天空的漫长经历。
教师: 人类很早就憧憬像鸟儿一样在空中飞翔，15世纪的伟大艺术家、发明家达芬奇曾经设计过一种扑翼机，设想人趴在上面，用手脚带动一对翅膀飞起来，古代的中国人，希腊人，巴比伦人和印度人也都做过无数次类似的尝试.但是人没有鸟儿的肌肉和骨骼,所以他们的理想也就是没有办法实现的。
目前世界上最大的宇宙航空博物馆—-美国华盛顿的史密斯宇航博物馆的大厅里，有这样一条标语“人类最早的飞行器是中国的风筝和火箭”.1801年，英国的乔治。
凯里爵士研究了风筝和鸟的飞翔原理,在1809年试制了人类第一架滑翔机，并进行了载人飞行。
准备材料演示用的扑翼机、扑翼机套件。
一、活动介绍通过制作扑翼机模型，让学生了解扑翼机的飞行原理，同时提高他们动手实践的能力。
二、教学目标1、实践目标：了解扑翼机的飞行原理，让学生在实践中探索。
2、技能目标:通过学生自己动手操作，制作出一架简单的以橡筋为动力的扑翼模型机，锻炼动手能力，培养创新精神和实践能力。
三、教学方式1、教师引导：教师引导学生探讨扑翼机的起源及飞行原理，总结飞行原理.2、分步骤讲解扑翼机的制作过程。
3、指导制作：学生人手一份材料，动手制作扑翼机。
4、指导试飞：学生制作完毕后，集体到固定场所试飞,检验劳动成果。
5、分组调试：学生制作的扑翼机不能保证每架都能有很好的飞行效果。
针对出现的问题飞机,教师指导，学生集体讨论，分析问题来源。
然后进行调试，使扑翼机达到最佳的飞行效果。
6、教师对学生的制作情况进行评价。
四、教学过程1、引入原理扑翼机的发明起源可以追溯到欧洲文艺复兴时期鼎鼎大名的艺术家达·芬奇，最初根据鸟飞行的原量设计出了扑翼结构。
虽然在实践中没能成功，但是利用杠杆传动带动机翼上下摆动。
这一巧妙的原理,启发了后人。
我们今天制作的这架扑翼机就是利用了曲轴结构原理(是一种直线运动与典线运动相互转化机动原理）而设计的。
橡筋动力扑翼机的组装、飞行与调整
橡筋动力扑翼机的组装、飞行与调整算命橡筋动力扑翼模型飞机是属于自由飞类竞时项目的机种之一。
它以绕紧的橡筋条作为动力，带动曲轴高速旋转，使模型的两个翼面高速扇动产生升力来飞行。
这种模型构造简单、零部件小、重量轻、造价低廉，而且体积较小、携带方便，把连杆拆掉，两个翼面折叠起来就能很方便地夹在书本里带走。
这种扑翼机对飞行场地的要求很低，一块篮球场大小的空地即可，很适合在城市的中小学校开展活动。
橡筋动力扑翼模型飞机是国家体育总局、教育部、中国科协、共青团中央、全国妇联等几部委联合举办的“飞向北京-飞向太空”航空模型竞赛的规定项目机型。
虽然每过几年会对模型的型号(外形)作一些调整，但竞赛规则基本相同，没什么大变化，比赛的内容都是留空时间。
尽管近几年该项目未列入省市竞赛计划，但因它价格低廉、携带方便、对场地要求不高，以及飞行速度低、不容易摔坏等优点，所以许多学校仍然保留了这个项目。
一、原理与飞行橡筋动力扑翼模型飞机结构上不同于大多数固定翼模型――仅有水平尾翼，无垂直尾翼，机翼也只是一块薄薄的膜。
它靠两个翅膀(翼面)高速扇动，产生反推力，缓慢前行、爬升;通过两个翼面的倾斜角、迎角，以及尾翼的调整，在空中爬升、左右转弯和下滑。
由于结构特殊，因此这种飞翼类软翅飞行器的调整不同于固定翼模型飞机，相对困难一些。
二、组装与改造橡筋动力扑翼模型飞机在组装时一定要保证机翼、尾翼的翼面平整、光滑，不能有皱褶出现。
先将机翼翼面整平，放于平整的桌面上，然后在翼面上粘贴双面胶并展平、拉紧，再将机翼的竹丝粘上，压紧。
而粘贴尾翼翼面时，则不能绷得太紧，以免尾翼的两根竹丝发生形变。
整机组装完成后，还须对其动力系统进行改造，以减小摩擦和不必要的消耗，充分利用动力橡筋的能量，提高飞行成绩。
在橡筋动力扑翼模型飞机的套材中，曲轴是一根钢丝，将其弯折成一定的形状，后部捏成一个圆钩，用于挂动力橡筋;前端折成90?角，用于连接连杆。
动力橡筋被扭曲后(上劲)，储存了一定的能量，一旦释放，就会带动曲轴高速旋转，再带动连杆作往复运动;而连杆使模型飞机的两片翼面在平衡点附近上下运动(扇动)，所产生的反推力驱动模型前飞。
航模活动记录
2015.3.20
活动目的
了解扑翼机的飞行原理，掌握科学组装扑翼机与飞行的关系。
活
动
过
程
一、出示扑翼机机模型。介绍原理。
二、指导制作
要求同学们以小组为单位互相帮助，合作完成每个步骤的安装，培养他们的合作精神。
三、活动小结。
活动效果
(评价)
学生能完成组装，合理性还需进一步提高。
扑翼机科技活动记录
3.悬停练习。
三、飞越障碍。
1.起飞后遥控直升飞机，保持好飞行速度；
2.控制飞机动作，按键动作要柔和；
3.保证不摔机。
活动效果
(评价)
能够初步完成，但不够熟练。
电动滑翔飞机科技活动记录
2015.10.9
活动内容
让学生初步认识电动滑翔机模型机飞行原理。
活
动
过
程
一、介绍人类探索飞行历史。
二、认识电动滑翔飞机，了解飞机的飞行原理。学生动手，体验飞机的飞行原理。
2015.12.4
活动目的
重点突破电动滑翔机的转弯练习。
活
动
过
程
一、教师演示转弯飞行。
二、地模拟操纵练习。
三、体验性飞行练习。
四、活动小结。
。
活动效果
还需不断练习才能熟练。
电动滑翔飞机科技活动记录
2015.12.18
活动目的
综合前边训练方法和技巧，进行复杂飞行。
活
动
过
程
一、回顾飞机的操纵技法。
二、学生主动操纵练习：1.有保护的自主练习；2.4.多模式的操纵练习。
2014.6.5
活动目的
通过介绍认识遥控直升机实物，了解飞行原理，学会组装和各种按键功能。
机器人作业参考--扑翼飞行机器人设计与分析
机器人机构分析与综合——扑翼飞行机器人的设计与分析姓名：班级：学号：日期：扑翼飞行机器人的设计与分析摘要仿生扑翼飞行机器人是一种具有新颖移动方式的、集多种前沿技术于一体的新概念仿生飞行器，目前己成为国际上的研究热点之一，无论在军事还是民用领域都有着广阔的应用前景。
本文在总结了国内外最新研究成果基础上，围绕仿生扑翼飞行机理、仿生翼运动模型以及扑翼驱动系统展开了研究与探索。
首先介绍了仿生扑翼飞行的研究背景，分析了仿生扑翼飞行的特点及其可观的应用前景；阐述了仿生扑翼飞行机器人的研究现状，探讨了目前和将来研究中所遇到的一些关键技术。
基于空气动力学理论，对仿生扑翼飞行机器人的可行性进行了分析；探讨了动物飞行方式及其尺度律对仿生扑翼飞行机器人设计的启发，指出采用扑翼布局是解决在低雷诺数下飞行难点的一种可行方案；重点研究了动物扑翼飞行机理，为研制仿生扑翼飞行机器人设计提供了理论依据。
根据动物扑翼系统特点，探讨了仿生翼设计的一些重要因素;重点提出了扑式和洗式运动模型的概念，并分析比较了两者的特点，详细探讨了扑式运动模型的实现。
根据动物飞行尺度律，确定了样机设计参数；就基于连杆机构的扑翼驱动机构设计方案进行了分析比较，探讨了扑翼驱动机构的实现途径和方法，并针对基于四杆机构的扑翼驱动机构进行了优化设计；根据样机功率需求，选择了适合扑翼样机的动力装置、能源，设计了减速机构和控制系统。
对飞行方向控制、扑翼姿态以及柔性翅的模仿提出了自己独特新颖的观点，并把这些观点应用在扑翼式飞行机器人的设计之中。
根据设计参数建立三维模型，并对模型进行了运动仿真和受力分析，得到了较好的仿真和分析结果。
本文所有工作都取得了预期效果，相信随着研究工作的深入及相关技术的完善，仿生扑翼飞行机器人的研究必将取得突破性的进展。
关键词：仿生，扑翼飞行机器人，动物飞行机理，尺度律，扑翼驱动机构，优化设计，三维建模，运动仿真，应力分析The Design and Analysis of BionicFlapping-wing Aerial RobotAbstractBionic Flapping-wing Aerial Robot(BFAR) is a aerial vehicle with new concept, which has novel locomotion method and involves and involves advanced technologies. BFAR becomes a hotspot of research recently, and has extensive application in military and civilian. On the basis of summarizing al lkinds of latest research achievements on this field, the flapping-wing flight mechanism、the movement model of bionic wings and the flapping-wing drive system are studied in this paper.Firstly, the research background of BFAR is introduced; the characteristics and the application prospects are analyzed. It is also concluded that flapping-wing flight has higher efficiency and bigger miniature degree, and the BFAR is the tendency of flight robot. This thesis reviews the development and current research situation of BFAR, also discusses key technologies of BFAR.Based on the aerodynamics theory, the feasibility of BFAR is analyzed. The design inspiration of BFAR, which comes from the flight mode and scaling rule, is probed into. It is proposed that flapping-wing flight is a doable scheme to solve the difficulty of flight under low Renaud. The flapping-wing flight mechanism of animal is investigated in particular, and the results provide a theory foundation for developing BFAR.According to the characteristics of animal's flapping-wing system, some important factors of the bionic wing, design flapping-wing and washing-wing are discussed. A new concept of the locomotion is brought forward, and their characteristics analyzed respectively. The approach to realize the flapping-wing mode is studied in details.On the foundation of animal flight scaling rule, the design parameters of the prototype are worked out. The design of flapping-wing actuators, based on linkage mechanism, is analyzed, the methods and ways of realizing the actuators are also discussed, the design of actuators based on the four-linkage mechanism is optimized. In conformity to the demand power, the motive equipment and energy system areselected; the gear-down transmission system and control system are framed.I have put forward my own unique and innovative ideas on direction control, flapping gestures and flexible wings, at last, I use these views in the design of flying robots.According to the designed parameters, I have built a three-dimensional model, made motion simulation and stress analysis of the model. At last, I got a good simulation and analysis result.All the work of this thesis shows a good achievement. With the development of research work, we think firmly that the research of BFAR will make a breakthrough in the future.Key words: Bionics, Flapping-wing aerial robots, Flight mechanism of animals, Scaling rule, Flapping-wing actuators, Optimized design, 3D modeling, motion simulation, stress analysis目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 扑翼飞行特点及其应用前景 (1)2 扑翼飞行机器人的研究现状 (3)2.1早期研究情况 (3)2.2国外研究现状 (3)2.3国内研究现状 (8)3 扑翼机器人研制的关键技术 (10)3.1空气动力学问题 (10)3.2飞行动力和能源问题 (10)3.3仿生翼、扑翼机构和材料 (11)3.4通信和控制系统 (11)4 两类扑翼式飞行方式的比较 (13)4.1鸟类的飞行机理 (13)4.2昆虫的飞行机理 (15)4.2.1昆虫飞行的非定常特性 (15)4.2.2昆虫翅膀的形状和结构 (16)4.2.3昆虫飞行的非定常高升力机理 (17)5 扑翼飞行机器人的设计及分析 (20)5.1扑翼运动机构的选择 (20)5.2动力装置与能源的选择 (24)5.2.1动力装置 (24)5.2.2能源的选择 (25)5.3齿轮减速机构的设计 (25)5.4扑翼四杆机构的优化设计及运动分析 (26)5.5仿生翼、机身、尾翼和控制系统 (29)6 扑翼飞行机器人的建模 (31)6.1机架 (31)6.2动力源 (32)6.3运动机构 (33)6.4飞行方向控制系统 (34)6.5扑翼 (36)6.6控制系统 (37)6.7扑翼机器人整体结构 (38)7 机构运动仿真分析 (39)8 扑翼受力分析 (45)结论 (52)参考文献 (54)1 绪论1.1 引言目前国内外对飞行机器人的研究多集中于固定翼和旋翼类型，这两种类型的飞行机器人各有特长，但活动场所和工作环境等都受到一定的限制。
仿生扑翼机器人
达芬奇扑翼飞机设想图
后人根据设想图制作模型
一.背景引言
1929 年，德国人 Alexander Lippisch 成功制 造出了一架大型载人扑翼飞机
设计的人力模式扑翼飞机
设计的混合模式扑翼飞机
5
一.背景引言
1903 年莱特兄弟发明了世界上 第一架飞机——飞行者 I 号
螺旋桨飞机
喷气式飞机
6
一.背景引言
五.意义期望
扑翼飞行器的意义
军事
用于侦察，观测，电子干扰，目标追踪， 核生化取样，甚至防御和采取进攻。
民用
用于监测，摄影，搜救，巡视，测绘， 调查和搜查等。
娱乐
简单的低空飞行器可生产成玩具
谢谢大家！
飞行器的材料及翼型问题
仿生翼必须轻而坚固，保证在高频的振动下不会断裂，能够提供 足够的升力和推进力，具有很强的灵活性等。这就要求从材料和 翼型等方面进行分析。现如今已研究出在驱动结构设计中，使用 压电陶瓷和化学肌肉等智能材料。
四.问题突破
飞行控制和通信问题
目前比较有前景的控制方式是在微型飞行 器的表面分布微气囊和微型智能自适应机 构，通过微流动控制实现对微型飞行器的 飞行控制。此外，扑翼式飞行器在飞行过 程中往往要飞离操纵者，这就意味着飞行 器必须具备灵敏的通信系统，来传递和控 制飞行器。研制适合的 GPS 接收机和地 面匹配系统是目前较为前沿的通信方式。 随着电子和计算机技术的飞速发展，通信 系统将更加完善和进步。
南京航空航天大学的扑翼飞行机器人研究 团队深入研究了仿鸟复合扑动扑翼的气动 特性，并研制了了几种不同尺寸和布局形 式仿鸟扑翼机器人样机，于 2002 年试飞 成功，其技术指标已经达到美国 “Microbat”的水平。
航模教案(汇编15课时)
涪陵十四中航模活动小组教案一、飞行相关物理知识和航空知识（第一课时）教学目标：⑴简要介绍飞机发展史和认真分析飞机基本构造。
⑵通过测量分析图形增强学生的识图能力，在动手操作中锻炼其动手能力，通过放飞，培养学生发现问题和解决问题的能力。
⑶激发兴趣，培养合作精神。
学情分析本活动主要针对初一、初二学生。
处于这个年龄段的学生正值喜欢探索事物，勇于挑战，愿意动手，他们同时也具备了一定的知识能力，但缺少展现自我和动手制作的机会。
另外，随着人类航天事业的发展，越来越多的学生开始感兴趣于航天事业，针对学生这些特点，我们开设这项活动。
活动方式教、学相互交流探讨，学生分组合作。
活动重点、难点飞机基本构造重点：机翼的打磨及固定位置难点：机翼打磨的程度活动材料、工具木条、木板、木片、锯、铅笔、锉、钢尺、砂纸、美工刀、101胶水。
材料工具图活动过程组织设计情境导入→了解原理→动手制作→放飞→总结一、情境导入教师讲解飞机发明人（莱特兄弟）的小故事，然后请学生谈谈感想？教师思考：利用古人发明飞机的故事，激发学生在当前情况下，想要创作的激情，培养他们的挑战精神，使他们在目标驱动下更好的进行学习。
二、了解原理教师引导学生观察鸟飞行图，请学生分析其结构特征。
然后再引导学生观察航模示意图，并分析其机构，两者对比分析，更明确飞机的基本组成部分：机身、机翼、尾翼（包括水平尾翼和垂直尾翼）。
鸟空中飞行图翘翼航模示意图总结各部分的作用：机身：固定连接机翼、尾翼和起到承载作用机翼：为飞行提供动力尾翼：控制飞机飞行方向和保持飞机飞行平衡一、涪陵十四中航模活动小组教案一、飞行相关物理知识和航空知识（第二课时）教学目标：⑴简要介绍飞机发展史和认真分析飞机基本构造。
⑵通过测量分析图形增强学生的识图能力，在动手操作中锻炼其动手能力，通过放飞，培养学生发现问题和解决问题的能力。
⑶激发兴趣，培养合作精神。
学情分析本活动主要针对初一、初二学生。
处于这个年龄段的学生正值喜欢探索事物，勇于挑战，愿意动手，他们同时也具备了一定的知识能力，但缺少展现自我和动手制作的机会。
初中综合实践活动《动技术14.生活中的仿生设计》优质课教案_7
活动课程设计
三、主体实践（探究、实践、指导）
四、目标达成（展示、分享、提升）思考与探究
动手体验
讲解工具的使用方法
适当指导学生制作模型
模型飞机的调试
讲解演示解疑
模型飞机的放飞
（比赛）
1、认识扑翼机结构
每一部分有什么作用？教师
引导学生观察模型，请学生
结合模型分析它的结构特征。
2、学生讨论各部分的作用
3、了解扑翼机的飞行原理
视频演示讲解飞行原理
学生动手组装扑翼机
扑翼机制作
1、认识工具
2、认识套材
3、进行模型制作
1、检视模型；
2、重心调整；
3、小动力飞行；
4、大动力飞行。
在放飞的过程中，指导学生应
用所学知识调整飞行姿态，
使飞机达到最佳飞行姿 ^态。
使学生认识扑翼机结构。
了解扑翼机飞行原理。
鼓励学生识图并参照图
纸完成模型制作。
培养学
生自信心。
在制作过程中，小组学生
相互合作，共同探讨，教
师适当点拨。
通过制作使学生进一步
认识扑翼机结构。
检验学生的动手成果，引
导学生将掌握的知识进
行迁移，在试飞中能够发
现问题，通过分」析和同
伴的交流研究，找到解决
问题的方法，］提高解决
问题的能力。
让学生根据自己的制作
体会和经验，通过自己的
思考分析找到调试模型
飞机的方法，树立严谨的
科学态度。
扑翼机
1930年，一架意大利的扑翼机模型进行过试飞，它重约22.7公斤，装有一台0.37千瓦（0.5马力）的发动机。 扑翼机的设计方案中，有的形如蝙蝠，具有薄膜似的扑动翼面；有的装有带缝隙和活门的扑动翼，具有类似飞鸟 翅膀的作用。
扑翼机
航空器
01 发展历程
03 困难之处
目录
02 制造方法 04 启示启发
基本信息
扑翼机（ ornithopter ）是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器，又称振翼机。扑 动的机翼不仅产生升力，还产生向前的推动力。中国春秋时期就有人试图制造能飞的木鸟。15世纪意大利的 达·芬奇绘制过扑翼机的草图。 1930年，一架意大利的扑翼机模型进行过试飞。此后出现过多种扑翼机的设计 方案，但由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解决，扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。
然后对于现在仿生扑翼飞行器，其困难表现在以下几个方面：
空气动力学基础：因为昆虫和鸟类的翅膀不像飞机机翼一样具有标准的流线型，而是类似的平面薄体结构， 翅膀拍动过程中伴随着快速且多样性的运动，产生很多局部不稳定气流，这种非定常的空气动力学效应很复杂。
飞行动力能源问题：早期的仿生扑翼飞行器的研究经验靠人体肌肉的力量驱动扑翼飞行器是无法实现持续飞 行的，由于微型扑翼飞行器要求外形较小、质量轻、能耗少，这就要求我们对于能源系统有着很严格的要求。就 目前趋势来看，在今后的研制过程中，电池和微小型电机应该是相当长一段时间内的首选对象。
扑翼机的设想由来已久。在我国西汉时期，曾经有人用大鸟的羽毛制做了两个特大翅膀，然后这人搧动着翅 膀从高楼飞下。他只飞了几百步远，虽然没有成功，却是一种可贵的尝试。也不知道是多少年后，在英国、阿拉 伯、土耳其也有人做过类似的试验。不过，这几个人并不都是那么幸运。据说，除了一个土耳其人飞行了好几公 里远外，另外的人要么摔断了腿，要么坠地而死，酿成了悲剧。
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扑翼机教案
教学摘要
一、介绍人类早期憧憬飞翔，征服天空的漫长经历。
教师：人类很早就憧憬像鸟儿一样在空中飞翔，15世纪的伟大艺术家、发明家达芬奇曾经设计过一种扑翼机，设想人趴在上面，用手脚带动一对翅膀飞起来，古代的中国人，希腊人，巴比伦人和印度人也都做过无数次类似的尝试。
但是人没有鸟儿的肌肉和骨骼，所以他们的理想也就是没有办法实现的。
目前世界上最大的宇宙航空博物馆——美国华盛顿的史密斯宇航博物馆的大厅里，有这样一条标语“人类最早的飞行器是中国的风筝和火箭”。
1801年，英国的乔治.凯里爵士研究了风筝和鸟的飞翔原理，在1809年试制了人类第一架滑翔机，并进行了载人飞行。
准备材料
演示用的扑翼机、扑翼机套件。
一、活动介绍
通过制作扑翼机模型，让学生了解扑翼机的飞行原理，同时提高他们动手实践的能力。
二、教学目标
1、实践目标：了解扑翼机的飞行原理，让学生在实践中探索。
2、技能目标：通过学生自己动手操作，制作出一架简单的以橡筋为动力的扑翼模型机，锻炼动手能力，培养创新精神和实践能力。
三、教学方式
1、教师引导：教师引导学生探讨扑翼机的起源及飞行原理，总结飞行原理。
2、分步骤讲解扑翼机的制作过程。
3、指导制作：学生人手一份材料，动手制作扑翼机。
4、指导试飞：学生制作完毕后，集体到固定场所试飞，检验劳动成果。
5、分组调试：学生制作的扑翼机不能保证每架都能有很好的飞行效果。
针对出现的问题飞机，教师指导，学生集体讨论，分析问题来源。
然后进行调试，使扑翼机达到最佳的飞行效果。
6、教师对学生的制作情况进行评价。
四、教学过程
1、引入原理
扑翼机的发明起源可以追溯到欧洲文艺复兴时期鼎鼎大名的艺术家达·芬奇，最初根据鸟飞行的原量设计出了扑翼结构。
虽然在实践中没能成功，但是利用杠杆传动带动机翼上下摆动。
这一巧妙的原理，启发了后人。
我们今天制作的这架扑翼机就是利用了曲轴结构原理(是一种直线运动与典线运动相互转化机动原理)而设计的。
2、介绍扑翼机的构造及飞行原理。
构造
机身：固定连接机翼。
机翼：为飞机提供向上的升力。
尾翼：操作飞机仰俯和偏转，保证飞行能平稳飞行。
原理：扑翼机是按照仿生物原理设计，模拟鸟类真实飞行的新型航空模型器材，能在空中扑翅飞行，具有较高的趣味性和培养青少年动手能力的特点。
3、教师讲解扑翼机的制作过程，并指导学生制作。
步骤
(1) 首先我们取出传动件中的摇臂“Z”形钢丝和橡皮管，先将钢丝穿入摇臂小孔，然后用橡皮管沿钢丝走向将钢丝与摇臂套为一体。
(2) 将最长的毛竹插入摇臂的孔中，毛竹一端可造当用细砂纸批磨，使之能插到摇臂孔底。
(3) 将最短的毛竹插入机头中间的孔内，然后将传动杆的其中一根装入机头钢丝并连接左边的摇臂。
并用类似方法完成另一根传动杆的安装。
装好后用手顺时针摇几下，观察摇臂组件是否能自如且对称
地上下摇摆。
最后将小红帽套入摇臂组件的钢丝上，主要是起到固定传动杆位置及增强模型安全稳定的作用。
(4) 完成骨架后，我们要给“飞鸽”穿上漂亮的“衣裳”了，即将机翼和尾翼的薄膜用双面胶粘
贴至毛竹上，在粘贴过程中，可借用一些重物或毛巾沾湿薄膜正面并将其附着于桌面，使膜在充分舒展的
情况下粘贴。
粘贴完薄膜后，我们将尾翼插入尾钩的槽内，并将尾钩与机身连接，最后将动力像筋绕8—9圈后套在机头与尾钩上。
注意，橡筋结就置于尾钩附近。
4、指导试飞
做好一架扑翼机后应该知道如何去调整它，使它变的更完美。
要看：(1)薄膜是否全面绷挺;(2)毛竹与薄膜间是否紧密粘贴;(3)传动部分在摇动时是否感觉顺畅。
调整模型到位后，我们选择无风或微风的环境，顺时针绕橡筋50圈左右，一手扶住机头，另一手拿住机身，先松机头，等扑翼上下扑动后放飞，观察其飞行姿态。
最佳姿态是以30度左右的角度爬升，然后在空中以10米左右的直径盘旋。
爬升角度可通过调整尾翼上下来调整，盘旋半径可通过在翼尖加配重块来调整。
五、根据学生制作情况和试飞情况进行及时评价。