记梦馆3D打印蜻蜓 哆啦A梦的竹蜻蜓带你飞
记梦馆2016/03/12机械与工具 IP:湖北
你见过3D打印的蜻蜓吗,借助3D打印技术,针对一种常见的蜻蜓---碧伟蜓,同济大学研究团队开展了计算机建模、风洞试验、蜻蜓扑翼机制作等一系列仿生研究工作,并成功研制了一架仿生微型电动遥控机器“蜻蜓”,同时进行了初步试飞。
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为了设计该仿蜻蜓微型扑翼机,研究团队先深入了解了蜻蜓的身体构造。他们采用CAD软件对碧伟蜓进行了几何实体建模,然后通过3D打印机打印出了该蜻蜓的三维实体模型。




接着,参照碧伟蜓的特征,研究人员简化了蜻蜓的翅膀、翅脉、头部、足部、胸部以及腰身部。他们结合扑翼飞机特点,设计并绘制出了相应的仿蜻蜓飞机的机翼、机身、起落架、发动机架等部件CAD模型;其中,蜻蜓的尾端被巧妙地设计成了飞机的方向舵。有了CAD模型,将其转化为STL文件格式,便可依次在3D打印机中打印出仿蜻蜓飞机的头部、翅膀、足以及身体等扑翼机部件。
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给蜻蜓扑翼机选配动力和电子装备非常重要。根据以往的经验,研究人员精心挑选了7mm直径的有刷电机和相应的减速组作为动力,3.7伏特的的锂电池作为能源;发射/接收装备选择红外二通控制。其中,一个通道控制蜻蜓机翼的扑打频率,即飞行高度与速度,另一通道控制蜻蜓的航向。蜻蜓的方向舵选用自制的4mm线圈直径的微型电磁舵机。
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将上述3D打印的“蜻蜓”部件、动力和电子装备组装起来,并在”蜻蜓”翅脉上铺设0.1mm的聚乙烯塑料薄膜,一个遥控的机器“蜻蜓”便基本完成,见图2。完成后的机器“蜻蜓”总重15克,翼展15cm,身长16cm。在加电和遥控下,蜻蜓的一对翅膀交互拍打,产升力和拉力;尾部的电磁舵可左右自如偏转,控制蜻蜓的航向。




为了确保动力系统与气动性能相匹配,加装了动力系统的3D打印机器“蜻蜓”在同济大学微小飞机实验室的风洞中进行了吹风实验。测试结果显示,该动力系统可产生十余克的升力和拉力,满足“蜻蜓”飞行的动力要求。这里,值得一提的是,本次实验所使用的风洞很特别,是不久前该实验室1:1成功复原的100余年前莱特兄弟所使用的风洞。该风洞原来的升力/阻力机械天平目前已被改造成了精度更高的电子天平。
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在自然界千万年的进化中优胜劣汰,禽类、昆虫、等动物练就了高超的飞行本领。相比之下,人类的航空史仅有百十年,因此,人类要自由翱翔,还有许多地方需要向动物学习。目前,利用三维打印技术,同济大学已相继成功研制了飞鸟扑翼机、仿生飞鱼滑翔机、机器蜻蜓等等,为人类探究动物飞行增加了一种新的手段。
来自:仪器与装备 / 机械与工具
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~~空空如也
west_0830
8年1个月前 IP:广东
812096
科创和别的网上一些提到的技术文章,很多都提到了利用三D技术 …………现在我更关心的是为三D技术而研究的人们。他们为技术的进步提供了方便之门
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bdlbbpp
7年11个月前 IP:北京
819661
可打印材质丰富起来,3d打印技术无可限量
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gmcg
6年8个月前 IP:广东
838770
仿生学做的越来越厉害了!到时候飞过的不知道真假了,不小心用手拍下来中科院这么贵的东西我都不好意思了
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HXKRRRR
6年8个月前 IP:北京
838782
引用 gmcg:
仿生学做的越来越厉害了!到时候飞过的不知道真假了,不小心用手拍下来中科院这么贵的东西我都不好意思了
你徒手拍蜻蜓?
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