仿生蝴蝶飞行器原理设计

机械结构 · 控制系统 · 飞行原理

🎬演示视频

整机飞行演示

整机飞行演示

仿生蝴蝶飞行器完整飞行过程展示

扑翼机构演示

扑翼机构演示

舵机驱动扑翼机构运动过程

📐设计原理

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机械结构图

扑翼机械结构

机体骨架采用"主梁-支撑杆"集中式布局,碳纤维杆件为主体材料,连接件采用 3D 打印轻质材料。重心下置布局形成钟摆效应,增强姿态回正能力。

四翼采用"碳纤骨架 + 柔性蒙皮"复合方案,前缘刚度高保证驱动力输入,后缘柔性大形成随流扭转,实现下扑增升、上挥减阻的仿生效果。

双舵机对称驱动,左右翅膀通过连杆机构实现同步反相运动。舵机角度关系:左 = 110° − 右,行程 0°~110°,中位 55°,最大振幅 55°。

碳纤骨架 柔性蒙皮 重心下置 双舵机驱动

控制系统图

控制系统

主控采用 ESP32-C3,通过 WiFi 接入云端网页平台,实现扑翼参数远程调节与传感器数据实时回传。OpenClaw 智能体在云端完成参数优化后下发至板端热更新。

ELRS CRSF 协议作为辅助通信链路,用于无网络环境下的现场手动操控与备用保障。起飞序列:CH3 拨上后自动 2 秒渐增到目标频率/振幅。

WiFi 云端主控 ELRS 辅助链路 OpenClaw AI
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飞行原理图

飞行原理

模仿蝴蝶低雷诺数飞行机理,翼面在下扑阶段充分展开增大受力面积产生主要升力,上挥阶段顺应气流收敛减小无效阻力。"刚柔耦合"的被动扭转特性是核心仿生要素。

正弦波形驱动保证运动平滑,2 秒缓启动斜坡避免机构冲击。工作频率 0~8 Hz,左右差动控制可形成滚转偏航耦合,为转向提供基础。

低雷诺数仿生 刚柔耦合 正弦波形 差动转向

🔌PCB 电路设计

PCB 主控板正面
主控板正面
PCB 主控板背面
主控板背面
PCB 电源管理板
电源管理板
PCB 整体布局
整体布局

📊技术参数

项目当前方案/目标
主控芯片ESP32-C3
云端连接方式WiFi
辅助通信方式ELRS
驱动方式双舵机扑翼驱动
扑翼开关遥控通道触发
起飞渐增时间2 s
起飞目标频率3 Hz
起飞目标振幅30°
巡航振幅范围0~55°
巡航频率范围0~8 Hz
云端平台功能参数调节、数据回传、训练监控、轨迹演示
AI 功能参数优化、训练可视化、策略辅助分析
传感器接口I2C 预留(BMI270 / BMP388 / INA3221)
网页端功能参数显示、波形观察、轨迹演示