Asansör ve Flapping Robots'ta Kanatlama Arasındaki Aerodinamik Sözleşmesi
Kanat robotları ve mikro hava araçları (MAVs) havanın kalın ve yerine getirilmemiş güçlerin hükmeddiği ölçeklerde uçuşu yeniden tanımlamak.Bu meydan okumanın kalbinde, bu platformlar, sabit olmayan ve hareketli bir robotun her yeni uzayları ve düşük seviyeli kuvvetle sınırlıyor - 102 ila 104 arasında bir araya getiren bir şekilde, bu tür bir sonraki kontrol için, bu baskı ve kaldırmayı başaran bir mücadele.
Asansör ve Microoskopik Scales: Farklı Bir Kuralları
Büyük ölçekli uçuşta, asansör, yüzlerce kameradan gelen hava akışından geliyor ve sürüklenme işlemi, frekansların artması ve akışların bozulmasıyla birlikte, normal olarak ayarlanan iki boyutlu hıza kadar da olsa da, yüksek çözünürlükte bir şekilde ortaya çıkıyor.
The Unsteady Lift Generation Toolkit
Asansör-drag darbesini anlamak için, ilk önce dört temel tarafsız mekanizmayı çırpınma kanatlarını söktüğünü anlamalı.Her mekanizma bir asansör bonus sunar, ancak her biri de ayrı bir sürüklenme imzası taşır.
Lider-Edge Vortex (LEV) Stability
Bir fıstık kanat hava yoluyla yüksek bir saldırıya uğrarken, aktı yukarı doğru soğuyan ve solun üst düzeye kadar kalan eğimli bir yüzeye kıyasla sabit bir şekilde sabitlenebilir.Ancak, aynı rotasyonel dolaşımdan farklı olarak, bu LEV, kanat ve alt basınç altındaki yüksek basınç için istikrarlı kalır.
Clap-and-Fling
En küçük uçan böceklerin çoğu -parlaklar, meyve sinekleri ve bazıları - yeni sıvıda çizim ve hızla dolaşım inşa eden bir çift sağ kanat oluşturmak için bir çırpıda.Bu mekanizma, her robot uygulama sırasında birlikte% 50 veya daha fazla yükseltilebilir.
Wake Capture
İnme optimizasyonunda, bir fıstık kanat, önceki yarı-stroke tarafından terk edilen turbülantıdan geçer.Sıtma açısı ve zamanlama doğru bir şekilde ayarlanırsa, bazı kinetik enerjileri uyandırmak, özellikle de kanat uçları ilk bölümünden itibaren hızlanırsa, robotistlerin net asansörü yukarı 10-15 oranında yükselterek, en az hassas bir akışla birlikte en az rahatsız edici bir şekilde keşfetmesini sağlar.
Rotational Asansör ve Mass Effects
Kanat pronates (düşünceler) arkadan ve yukarı doğru (düşünceli) bir akışla, ek asansör topları sağlayan hızlı dolaşım değişiklikleriyle ortaya çıkıyor.Bu, ek yükleyicileri kullanarak yüksek anlık tork etkisi olarak da bilinir.Sağda, kanatlar etrafındaki bir sıvı miktarını hızlandırıyor, özellikle de eksperatif bir şekilde karşı karşıya kalır.
Drag'i Flapping Flight'da Yeniden Yapın
Bir fıstık kanat MAV tek bir dirençli güç değil, bir parça koleksiyonu, her biri kanatın hareket ve geometrisinin farklı yönlerine karşı hassastır.
Baskı ve Form Drag
Fıtma kanatları yüksek bir saldırı ve düşük Reynolds sayılarında çalışır, aktı genellikle kanat en hızlı ve yüksek bir açıdan ayrılırken, cephe ve arka yüzeyler arasındaki ortaya çıkan baskı farkı yaratır.Bu, LEV projesi ile ölçeklenen bölge ile daha güçlü bir LEV demektir.
Vortex Wake'ten Drag
Her fıstık kanat aşağı bir yıkanır - havaya doğru doğru bir şekilde havaya doğru aktarılır, çünkü yapısal kısıtlamalar genellikle aracın ağırlığını vurmaya zorlanır.Bu indüktör sürüklenme, uçarak uçuşa ihtiyaç duyan en az iki katına çıkar.For fıstıklı kanatlar, indüklenen sürüklenme oranına karşı sürekli olarak azalır.
Skin Friction Drag
milimetre ölçeğinde, sınır tabakası, deri sürtünmesini azaltmak için kalındır ve vitreus oar, kanat yüzeyindeki küçük esnekliğe başvurmakta güçlük çekiyor - ultra kanatlar için% 20-30 oranında kabul edilir. Araştırmacılar, süperhidrofbik kaplamalar ve riblet kalıpları araştırır, ancak bu tedaviler kilo veya sertlik eklemeden küçük esnekliğe başvurmak zordur.
Profil Drag
Profil sürükleme, sıfırın büyük bir kısmını tutamayan form ve deri sürtünme miktarını azaltmaktadır - ortalama bir profil sürüklenme özelliğinde, toplam sürüklenmenin düştüğü bir zemin oluşturur.The smartest design, like those on the sun zeroT:0)RoboBee[D)
Coupling: Neden Asansör ve Drag Aynı Coin'in İki Tarafı
Asansör ve makyaj uçuşu arasındaki ilişki basit bir lineer ticaret değildir; hız meydanında ölçeklendirmek ve aynı zamanda frekans ile çiftleşmek için sabit kuvvet ölçeğinde eklenmiştir (örneğin, altı ila sekiz faktörle dinamik baskı artırmak, bu da en iyi frekans frekansına yakın çalışır - şaşırtıcı olmayan sayı ile karakterize edilir.
Yakın zamanda Strouhal numarası (St = fA/U, f frekansı, A inme amplitüd, ve U genellikle verimli asansör üretimi için 0,5-0.35 civarındadır. Bu aralığın çekilmesi ve ek kütle kuvvetlerine bağlı olarak yükseltilmesine yol açar.
Darbe bazen yapıcı olarak kullanılabilir. İleri uçuşta, aşağıstroke ile upstroke arasındaki hafif bir sürüklenme ve yüksek achievable asansörü her yarı-stroke boyunca kullanarak kasıtlı olarak bir yükseği üretmek için gereklidir.Bu teknik, böcek uçuşundan ödünç alan robotun da sisteme tam olarak sürüklenmesine izin verir, ancak aynı zamanda sistemdeki toplam sürüklenebilir bir şekilde maksimum bir bütçe için en yüksek bir asansörü azaltır.
Mühendislik Asansör-Drag Frontier
Darbe ortadan kalkamazken, akıllı tasarım yoluyla dışarı itilebilir. Birkaç strateji, achievable asansör-to-drag oranını yükselterek etkili kanıtlandı.
Pasif Kanat Flexability ve Morphing
Kompozit malzemelerden yapılan esnek kanatlar, erodinamik yüklerin altında camber ve bükülmeyi değiştirebilir, otomatik olarak akış koşullarına adapte edilebilir. aşağıstroke sırasında, kanatlar daha fazla camlı bir şekilde genişletilebilir, LEV ve etkili bir saldırı açısı azaltır, daha düşük basınç sürüklenir.).[Düzücükler sırasında, böcekli bir robotun saniyede kaydedilen ve robotik platformlarda kaydedilen 8 dakika boyunca L / D'yi artırabilir.
Kinematik Optimizasyon ve Kontrol
Basit sinüsoidal çırpma kullanmak yerine, gelişmiş kontrolörler, geri dönme süresine göre tuzaklar çalıştırılabilir - İnme sırasında hızlı bir şekilde artış gösteren rotasyonel fazı azaltırken, her yarı-stroke'nin sonunda yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte artış gösterir.
Aktif Akış Kontrol Kontrolü
Bazı deneysel MAV'ler küçük sentetik jetler veya dielektrik bariyeri deşarj hareketleyicileri, rüzgar tünel testlerinde yüzde 15'e yakın bir şekilde gerçekleştirilir, ancak eylemcinin erken vortex dekolmanına karşı dengelenmesi gerekir. Sub-gram robotlar için, ödeme yükün 10-20 gram aralığındaki büyük, kalıcı LEV'ler için, aktif akış kontrolün ağırlığı ve gücü tüketimi eklendi.
Biomimetic Wing Planforms
Kanat şekli kritik bir akıştır. Yüksek riskli kanatları, geniş proksimal bölümü ve darlığı ile, büyük bir fıstıklama amplitüdünü artırır, ki bu da aşağı uçarak zayıftır.
Vaka Çalışmaları: Teorik Gerçeklerle Tanışılır
Birkaç robot noktası bu ilkelerin gerçek uçuş performansına nasıl çevirdiğini gösteriyor.
[FONT:0]Harvard RoboBee[[Dönetici] – Biz sadece 80 miligram, bu böcek ölçekli robot, pastanın kendi ağırlığı artı küçük bir güneş hücresi veya sensör kullanmak için bağımsız olarak kontrol edilen iki kanat kullanır. platform, yüksek çözünürlükte bir deneyi elde etmek için ilk robottur.
[FONT:0]DelFly Nimble[[DDDDelFly Nimble[DelFly Nimble[DelFly Nimble[DDDDDDDDDDDelFly Nimble[D) – Bu kuyruksız kanat MAV, bir elmas şeklinde X-wing konfigürasyonu kullanır ve 360 derece geri dönüşümlü bir yük - kamera ve iletişim modülü dahil olmak üzere olağanüstü bir yetenek gösterdi - sınıfı için bir rekor.
[FONT=0]DARPA Nano Air Vehicle (Nano Hummingbird)[[Dönetici: 1) AeroVironment tarafından inşa edilmiş, bu 19-gram robot, kendi bataryasını taşımak ve kamerasını taşımak için iki çırpıcı kullanır ve akıtır, kamera ve avansiyonun başına ilk kamerayı gerçekleştirmek için MAV'yi dengelemek için dengelemek için ilk kameraya sürükleyerek kontrol eder.
Coupling için C ⁇ ve Deneysel Yöntemler
Modern analiz araçları asansör ve sürüklenme etkileşimleri anlayışımızı derinleştirdi. Immersed Limit hesaplama akışkan dinamikleri (CFD) çözücüler, verilen bir fıtrasepsiyonun tam üç boyutlu sıkıştırılması ve milyonlarca ağla çalışan bir çırpıcı kanat dağılımını düzeltebilir. Bu simülasyonlar, yüksek çözünürlükte parametrik süpürücükürücüklerin sadece bu optik devrelerin sabitlenmelerini ve doğrulayıcıların doğru şekilde kontrol etmesini sağlar.
Sınırlar: Unfinished Agenda
Önemli ilerlemeye rağmen, asansör-drag ticaret-off pratik fping kanat MAV'ler için merkezi engel olmaya devam ediyor. Üç sınır yoğun araştırma dikkat çekiyor.
[[Düzücüler:0) İleri Malzemeler ve İmalat[Döneticiler)[Döneticileri) - Üst boyutlu yapılarla üst düzey kanatlar oluşturmak için çok sayıdaki baskıyı mümkün kılar, ancak aerodinamik pürüzsüzlüğün hala zor olduğunu ima etmeden gerçek zamanlı olarak üretime olanak sağlayabilir.Po-up MEMS (mikroelectroelectromechanical systems) aktif üç boyutlu yapılarda camer kontrol için gerekli olan büyük deformasyonlar sağlayabilir.
[FONT:0] Closed-Loop Aerodynamic Control with Machine Learning) ile kontrol edin – Future MAVs muhtemelen simülasyonda ve birkaç tezgah prototipinde gömülü olan mikro su basıncı sensörleri ile ilgili algılanacaktır, ancak alt-gramlı bir deney aracı çalıştırılan bir destek aracı, daha sonra, bir kumandanlığı korumak için en aza indirmek için gerçek zamanlı olarak, bu yaklaşım simülasyonda ve birkaç tezgah prototipinde doğrulanacaktır.
[FONT:0] Tam Üç boyutlu animasyonlar (Dönetici) ile ilgili olarak, doğru üç boyutlu etkiler (örneğin, LEV, vortex roll-up ve kanat-body müdahalesi) ile ilgili olarak, tam olarak analiz veya azaltıcı modellere güvenerek, bu modelleri geliştirmek, tasarımcılara daha doğru bir şekilde ve doğru bir şekilde yol açmanızı sağlamak için, üç boyutlu etkiler.Örneğin, aşırı yükleme işlemiş, aşırı sağ kanatlara yol açmaz.
Batarya enerjisinin iyileştirilmesi ve hafif elektronik küçülme gibi, fıstıklı kanat MAV tasarımının vurgusu, pratik, uzun vadeli işlemlere ulaşmak için sadece hava yoluyla değişecektir.Bu bağlamda, her miliwatt daha iyi bir asansör-drag ilişkisi aracılığıyla kurtarılabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Asansör ve makyaj kanat robotları ve mikro hava araçları arasındaki ilişki, aynı kinematik parametreleri ile sürekli olarak gösterilen bir yükleyici sistemdir.The relationship between Asansör and drag in fping kanat robotları ve mikro hava araçları, clap-and-fling, and catch, but each mekanizması, nonlinen the same kinematic parameter-frets, amplity systems, and return.