2米以上翼展仿生飞行机器人：HIT-Hawk与HIT-Phoenix

本文主要探讨了大中型鸟类启发下的2米以上翼展拍翅飞行机器人的设计与开发。研究团队在哈尔滨工业大学深圳校区机械与动力工程学院和机器人与系统国家重点实验室合作，针对大中型鸟类如鹰和凤凰的飞行特性，研发了两款名为HIT-Hawk和HIT-Phoenix的机器人。这些机器人的设计过程充分借鉴了生物力学和空气动力学原理，特别是基于薄翼理论对飞行控制进行建模。 首先，文章详细回顾了大中型鸟类的飞行机制，包括其翅膀结构、飞行姿态控制以及动力来源，以此为基础进行仿生设计。研究者们重点考虑了如何在保持飞行稳定性的同时，实现高效的飞行性能，这涉及到机械结构的设计，如翼展的长度和角度、重心位置等，以确保机器人在飞行中的横向和纵向稳定性。 在控制系统方面，文章提出了自主飞行控制方法，该方法在机载控制器中实现了高度集成，同时满足了在小型化、轻量化以及低能耗方面的严格要求。通过实验验证，HIT-Hawk的翼展为2.0米，重量1.15千克，使用3SLiPo电池可以实现65分钟的最大稳定续航时间；而HIT-Phoenix的翼展稍大，为2.3米，重量更轻，为0.86千克，但续航时间相对较短，为8分钟，使用3S LiPo电池。尽管这两款机器人都具有较强的抗风能力，能够抵抗4级风力，但与模仿小型昆虫或小鸟的拍翅飞行器相比，它们在载荷能力、抗风能力和续航时间上表现出更强的优势。 本文不仅展示了仿生智能与机器人技术在大中型鸟类飞行模式上的应用，还强调了在复杂环境中模拟自然生物飞行特性的实用价值，这对于未来无人机设计、环境监测、搜索与救援等领域具有重要意义。通过这种研究，科研人员有望推动拍翅飞行机器人技术的发展，使之在功能和实用性上进一步提升。