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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王良敬
研究生(外文):Wang, Liang-Ching
論文名稱:拍撲翼飛行機構生物力學之研究
指導教授:林聰穎
指導教授(外文):Lin, Tsung-Yin
口試委員:平新治徐道賢羅接興毛彥傑
口試日期:2011-05-20
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:機械工程碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:拍撲翼機構逆動力學生物力學
相關次數:
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分析定翼飛行(Fixed Wing)、旋翼飛行(Rotating Wing)及拍翼或振翅翼飛行(Flapping Wing)三種飛行方式,其中振翅翼飛行是以仿生學為其發展方式,在維持穩態飛行方面較為困難。而固定翼則受到翼展大小及翼端渦流效應的影響;旋翼部份以操控機構複雜且推昇效率較固定翼差,所以要達到高機動性、低耗能且能同時擁有像懸停和自由體的效果,振翅翼飛機是最好的微飛行器。
以往探討拍撲機之研究,大多以流場分析等方式來探討其飛行效能,但少以生物力學觀點進行之研究。本文藉由力量量測(水平和垂直方向)結合攝影器材量測運動數據,經逆動力學的計算方法求得各點的力和力矩的變化。實驗首先利用二台拍撲機來測試設備及分析程序的可行性,再將鴿子放入架設完成的設備中,求得翼翅在各肢段位置的力量和力矩的數據。
誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
1. 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究方法 2
1.4 文獻回顧 3
1.4.1 拍撲運動研究相關博碩士論文 4
1.4.2 拍撲運動研究相關期刊文獻 5
1.4.3 相關文獻討論 11
1.5 論文架構 12
2. 拍撲運動相關應用力學原理與介紹 13
2.1 生物拍撲運動介紹 13
2.2 逆動力學原理介紹 20
3. 量測設備建構與測試 24
3.1 軟體架構之介紹 24
3.1.1 LabVIEW軟體介紹 24
3.1.2 XCAP軟體介紹 25
3.2 測力平台之建構 26
3.2.1 荷重元之介紹 28
3.3 攝影平台之建構 29
3.3.1 高速攝影機之介紹 30
3.4 振翅資料擷取 32
3.4.1 放大器之介紹 33
3.4.2 A/D轉換介面 34
3.5 量測設備建構 35
3.5.1 垂直力量測 35
3.5.2 水平力量測 38
4. 量測結果計算與比較 39
4.1 量測前準備 39
4.2 雙翼翅拍撲機量測結果 39
4.2.1 升力量測結果 41
4.2.2 推力量測結果 42
4.3 單翼翅拍撲機量測結果 43
4.3.1 升力量測結果 43
4.3.2 推力量測結果 45
4.4 不同風速單翼翅拍撲機量測 46
4.5 比較與分析 47
4.5.1 升力量測之比較 48
4.5.2 推力量測之比較 50
4.6 單翼翅拍撲機力學量測分析 51
4.6.1 升力量測結果 52
4.6.2 推力量測結果 54
4.7 力學計算 56
4.7.1 各點受力推算 57
4.7.2 翼翅尾端受力分析 68
4.8 生物力學計算 71
5. 結論與未來研究方向 80
5.1 結論 80
5.2 未來研究方向 81
參考文獻 82
附錄A 84
單位換算表 84
自傳 86
[1]林哲旭,“振翅翼飛行載具之探討”,碩士論文,國立成功大學航空太空工程學系,台南,2005。
[2]楊振忠,“拍撲飛行逆動力學量測設備之建構與研究”,碩士論文,國防大學理工學院機電能源及航太工程學系,桃園,2010。
[3]Zeng, L., Hao, Q., and Kawachi, K., "A scanning projected line method for measuring a beating bumblebee wing,” Elsevier Science B.V., Vol. 183, No. 1, pp. 37-43, 2000.
[4]Sudo, S., Tsuyuki, K., and Kanno, K., ”Wing Characteristics and Flapping Behavior of Flying Insects,” Experimental Mechanics, Vol. 45, No. 6, pp. 550-555, 2005.
[5]Hedrick, T. L., Usherwood, J. R., and Biewener, A. A., ”Wing inertia and whole-body acceleration: an analysis of instantaneous aerodynamic force production in cockatiels (Nymphicus hollandicus) flying across a range of speeds,” Experimental Biology, Vol. 207, pp. 1689-1702, 2004.
[6]Wang, H., Yoshinobu, INADA., and Hao, LIU., ”A numerical analysis of inertial torques in the steering maneuvers of hovering Drosophila,” JSME internations Journal, Vol. 48, No. 4, pp. 499-512, 2006.
[7]Graetzel, C. F., Fry, S. N., and Nelson, B. J., ”A 6000 Hz computer vision system for real-time wing beat analysis of drosophila,” Institute of Electrical and Electronics Engineers Computer Society, Pisa, pp. 278-283, 2006.
[8]Zabala, F. A., ”Directionality Control and Flight Stability of Takeoff,” IEEE International Conference on Robotics and Automation, Japan, 2009.
[9]Walker, S. M., Thomas, A. L. R., and Taylor, G. K., ”Photogrammetric reconstruction of high-resolution surface topographies and deformable wing kinematics of tethered locusts and free-flying hoverflies,” Journal of the Royal Society interface, Vol. 6, No 33, pp. 351-366, 2009.
[10]http://people.eku.edu/ritchisong/554notes2.html
[11]http://www.ornithopter.org/how.fly.shtml
[12]Norberg, U. M., Vertebrate Flight, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 131-177, 1990.
[13]陳益志,“運用品質機能展開於拍撲機構之創意設計”,碩士論文,國防大學理工學院機電能源及航太工程學系,桃園,2009。
[14]馮國華,”拍撲式微飛行器之製作改良及其飛行訊號傳輸之整合”,碩士論文,淡江大學機械與機電工程學系,台北, 2007。
[15]歐亦泰,”振翅翼翅膀結構對升力之影響”,碩士論文,成功大學航空太空工程學系,台南, 2007。
[16]王令儀, 運動生物力學實驗手冊-測力板篇,師大書苑,台北市, 2008。
[17]胡瀞文,”應用不同人體肢段參數探討體操選手垂直跳下肢關節力矩之差翼”,碩士論文,國立體育學院運動科學所,桃園,2004。

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