基于蜜蜂腹部变体机制的空天飞行器仿生变体头锥设计

发布时间：2024-04-15 02:22

　　头锥在空天飞行器气动外形的优化中起着重要作用,基于蜜蜂腹部的变体机制,设计了仿生变体头锥。利用X射线断层扫描技术和Amira软件对蜜蜂腹部分别进行全息无损扫描与三维重构,试验结果表明,相邻体节之间共有12束肌肉,通过等效将相邻体节间的生理结构演化为并联机构,利用基于螺旋理论的给定末端运动约束的型综合方法对上述机构进一步优化,根据变体头锥的技术指标,选择2(3-SPR)并串联机构作为变体头锥的变形驱动机构,并进行了运动学分析。利用扫描电子显微镜试验研究了节间褶的形态特征和分布规律,通过机构异化将其演化为锥面变胞折展机构。综合2(3-SPR)变形驱动并串联机构、锥面变胞折展机构和壳体,设计了具有分节结构的仿生变体头锥,以适应空天飞行器在不同飞行阶段的构型需求。

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【部分图文】：

图1蜜蜂腹部节间肌肉分布规律

利用X射线断层扫描技术对蜜蜂腹部进行全息无损扫描，通过软件Amira6.0.1进行三维重构。蜜蜂腹部相邻体节之间主要是通过肌肉和节间褶连接在一起，蜜蜂腹部以壳体(或背腹板)为基体，在不同类型肌肉(牵缩肌和扩张肌)的共同作用下驱动蜜蜂腹部完成伸缩、弯曲、摇摆等各项生理活动，节间褶....

图2节间褶的形态特征

节间褶在蜜蜂腹部的各项生理活动中扮演着重要的角色[13-14]，通过扫描电镜试验，得到了节间褶的分布规律和形态特征。如图2a所示，同一体节内及相邻体节之间均通过节间褶相连，节间褶类似于一个弹性储能元件，可根据蜜蜂腹部的动作完成不同的形变以满足蜜蜂在不同状态下的构型要求，而且节间褶....

图2节间褶的形态特征

图2节间褶的形态特征2分布式变形驱动机构设计及分析

图3分布式变形驱动机构设计及定性分析

肌肉为蜜蜂腹部各项生理活动提供了动力，在肌肉的肌原纤维中，粗肌丝和细肌丝按照一定的方式结合，通过蛋白质的变构作用，引起细肌丝在粗肌丝间的滑动，产生肌肉收缩活动[17]，粗肌丝和细肌丝之间的相对运动与机械中移动副的功能是一致的(图3a和图3b)。将肌肉与背、腹板的连接处等效为球副，....

本文编号：3955587