「 机器人 」利用冲程对称性调节实现仿生飞行器姿态与方向控制

前言

        在仿生扑翼飞行器中，通过改变冲程对称性这一技术手段，可以在上冲与下冲两个阶段引入不对称性，进而产生额外的力或力矩，用于实现俯仰或其他姿态方向的控制。以下从原理、在仿生飞行器中的应用和典型实验示例等方面进行梳理与阐述。

1. 冲程对称性原理

1.1 概念：上冲与下冲对称

        • 当机翼的上冲（上行运动）与下冲（下行运动）轨迹在幅度、速度及时序上完全对称时，时间平均气动力仅形成纯推力，不会额外引入明显的俯仰或偏航力矩。

        • 例如，在一个理想的对称运动中：

        上冲幅度 = 下冲幅度,
        上冲速度 = 下冲速度.

1.2 打破对称：额外力和力矩

        当刻意改变上冲与下冲的运动幅度、速度或时序，使它们不再对称时，机翼所产生的气动力在俯仰或其他轴向可能出现净力或净力矩。典型方式包括：

        • 上冲幅度较小而下冲幅度较大；

        • 上冲速度较快而下冲速度较慢；

        • 调整相位差，让上冲和下冲时间分布不均。