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研究生:張維峻
研究生(外文):Wei-Chun Chang
論文名稱:嶄新拍翅機構微飛行器之設計與製造
論文名稱(外文):Design and Fabrication of the Micro Aerial Vehicle with a Novel Flapping Mechanism
指導教授:潘吉祥潘吉祥引用關係
指導教授(外文):Chi-Hsiang Pan
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:機械工程系
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:117
中文關鍵詞:拍翅機構微飛行器機翼設計
外文關鍵詞:Flapping MechanismMicro Aerial VehicleWings Design
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針對拍翼式微飛行器之研究,本文提出一嶄新拍翅機構之設計。拍翅機構是由偏心凸輪機構來帶動機翼之上下拍動,使兩機翼拍動之相位是一致的,減少飛行時左右搖擺的不平衡性,而且組裝時調整偏心凸輪之偏心量,可改變機翼之上下拍動之幅度。本文利用working model軟體進行拍翅機構之運動及結構強度模擬分析,進而產生傳動機構之較佳尺寸設計,並以環氧樹脂加工製作成品。
機翼部份設計幾款不同規格尺寸翼膜,加以探討對升力之影響,在翼膜部份使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜,翅膀骨架則採用0.8mm 碳纖維棒改良加工而成。至於機身、尾翼則採用拿普龍(EPP)製作。整台飛行器之翼展長為約25cm,機身長約為22cm,總重約12g,並做風洞試驗測量攻角與機翼等參數。控制器部分使用2.4G無線控制模組及3.7 V鋰電池搭配而成,馬達驅動電壓為DC 3.7 V,最大轉速1200 rpm及扭矩為2.55N-m。

For the research of the flapping-wing micro air vehicle, the paper presents a new design of the flapping mechanism. The flapping mechanism is that the flapping is driven by the eccentric cam, and makes the phases of the wing flapping consistent and then decreases the imbalance of vacillating in the process of flying. Furthermore, by adjusting the eccentricity of the eccentric cam in the process of assembling, we can change the flapping amplitude of the wings. This thesis simulates and analyzes the flapping mechanism by working model software to get the better size of the transmission mechanism design, and then we use epoxy to produce the finished product.
We design wing membranes with different sizes and explore their effect on lifting force. The material of the wing membrane is polyethylene terephthalate film and the framework of the wings is 0.8mm carbon fibers. The body and the tail are composed of expanded poly-propylene. The length of wingspan of the aerial vehicle is about 25 cm and the body is about 22 cm. The total weight is about 12g. We will measure the angle of attack and wing parameter under the wind-tunnel measurements. The controller is comprises of the 2.4G wireless control module and 3.7V lithium battery. The driving voltage of the motor is 3.7V DC. The maximum of rotational speed is 1200rpm and the torsion is 2.55N-m.

摘 要 I
Abstract II
誌 謝 IV
目 錄 V
表 目 錄 IX
圖 目 錄 XII
符號說明 XIX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 發展背景 2
1.3 文獻回顧 5
1.4 研究動機與目的 14
1.5 論文架構 15
第二章 飛行機制理論 17
2.1 飛行理論 17
2.2 雷諾數 21
2.3 升力 24
2.3.1 升阻比 26
2.3.2 攻角 27
2.3.3 展弦比 28
2.3.4 翼展 30
2.3.5 翼弦長 30
2.4 尺度律 31
第三章 拍翅機構設計與製造 34
3.1 拍翅作動原理 34
3.2 機構回顧 36
3.3 設計與製造 39
3.3.1 初代凸輪機構 40
3.3.2 二代凸輪機構 43
3.3.3 三代凸輪機構 46
3.3.4 四代凸輪機構 49
3.4 機構運動模擬 52
3.4.1 初代機構模擬 52
3.4.2 二代機構模擬 53
3.4.3 三代機構模擬 54
3.4.4 四代機構模擬 56
3.5 機構應力應變分析 57
3.6 材料及加工製造 61
第四章 飛行器設計與製造 66
4.1 飛行器 66
4.1.1 機身及尾翼設計 67
4.1.2 機身及尾翼製造 70
4.2 機翼 73
4.2.1 機翼設計 76
4.2.2 機翼製造 78
4.2.3 機翼測試 79
4.3 控制模組 79
4.3.1 遙控器 80
4.3.2 鋰聚合物電池 81
4.3.3 馬達 82
第五章 微飛行器組裝 84
5.1 微飛行器成品 84
5.1.1 初代微飛行器成品 84
5.1.2 二代微飛行器成品 85
5.1.3 三代微飛行器成品 86
5.1.4 四代微飛行器成品 87
5.2 飛行測試 88
第六章 風洞試驗測量 89
6.1 實驗設備介紹 89
6.1.1 低速風洞 89
6.1.2 擷取器 90
6.1.3 六軸力規 91
6.1.4 電源供應器 92
6.1.5 可變夾角夾具 92
6.1.6 風洞試驗架構 93
6.2 攻角測量 94
6.3 機翼測量 103
第七章 結論與未來展望 110
7.1 結論 110
7.2 未來展望 111
參考文獻 112
1.羅倩宜譯,Domenico Laurenza原著,2009,達文西的飛行機器(LEONARDO On Flight),世茂出版有限公司。
2.康耀鴻,李威廷,馬榮華,2011,撲翼飛行器發展及其驅動機構-文獻回顧,工程科技與教育學刊,第八卷,第四期,頁623~641。
3.http://uwmav.uwaterloo.ca/Aeroelastic%20Design%20and%20Manufacture%20of%20an%20Efficient%20Ornithopter%20Wing.pdf .
4.Weiss, Rick (2007-10-11). "Dragonfly or Insect Spy Scientists at Work on Robobugs."WashingtonPost. http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/10/08/AR2007100801434_pf.html .
5.馮國華,2006,拍撲式微飛行器之製作改良及其飛行訊息傳輸之整合,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
6.黃奕澄,2008,微飛行器拍翼軌跡即時測定之研究,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
7.Honeywell Wins FAA Approval for MAV, Flying Magazine, Vol. 135., No. 5, May,2008,p.24. http://flsvr.com/raft/index.php?title=Micro_air_vehicle
8.McMichael, J. M. and Francis, M. S., “Micro Air Vehicles - Toward A New Dimension in Flight,” Report to TTO, DARPA, Department of Defense, USA, 8 July 1997.
9.http://www.foxmod.cn/product-3035.html
10.http://www.helibest.net/rc/vh-viewarticle.asp?id=897
11.T.N. Pornsin-Sirirak, Y.C. Tai, H. Nassef, C.M. Ho, Titanium-alloy MEMS wing technology for a micro aerial vehicle application. Sensors and Actuators A: Physical, 2001, 89(1-2): 95-103
12.How Come I've Never Heard of Gustav Trouvé, Online Available: http://nfttu.blogspot.com/2006/12/how-come-ive-never-heard-of-gustav.html.
13.T.N. Pornsin-sirirak, et al.,Titanium-alloy MEMS wing technology fora micro aerial vehicle application,Sens. Actuators A: Phys. 89 (2001) 95–103.
14.T.N. Pornsin-sirirak, et al., Flexible parylene-valved skin for adaptive flowcontrol, in: Proceedings of the 15th IEEE MEMS Conference, Las Vegas,USA, 2002, pp.101–104.
15.DeLaurier, J. D., “An Ornithopter Wing Design,” Canadian Aeronautics and Space Journal, Vol. 40, No. 1, pp.10-18, March 1994.
16.Chernek, F. S. and Charles, K., Winding Device and Ornithopter Utilizing Same, U. S. Patent 6632119 B2, 2003.
17.Banala, S. K. and Agrawa,l S. K., “Design and Optimization of A Mechanism for Out-of-Plane Insect Winglike Motion With Twist,” Transactions of the ASME, Journal of Mechanical Design, Vol. 127, pp.841-844, July 2005.
18.Michael, A. and Fenelon, A., “Biomimetic Flapping Wing Aerial Vehicle,” Proceedings of the 2008 IEEE, International Conference on Robotics and Biomimetics, Bangkok, Thailand, February 21- 26, pp.1053-1058, 2009.
19.Nguyen, Q. V., Truong, Q. T., Park, H. C., Goo, N. S. and Byun, D., “A Motor-Driven Flapping-Wing System Mimicking Beetle Flight,” Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, December 19 -23, Guilin, China, 2009.
20.Satnews Daily, AeroVironment... A Major Milestone For A Wee One(UAS/UAV), Online Available:
http://www.satnews.com/ cgi-bin/story.cgi? number=1037929962, 2011.
21.Aerodynamic Lightweight Design with Active Torsion, Online Available: http://www.festo.com/net/SupportPortal/Downloads/46270/Brosch_SmartBird_en_8s_RZ_110311_lo.pdf, 2011.
22.康耀鴻,江浩偉,2012,“日行者無人飛行載具設計”,2012台灣無人飛機設計競賽,初階電動拍翅翼競賽組,日行者隊。
23.何仁揚,2005,拍撲式微飛行器之製作及其現地升力之量測研究,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
24.施宏明,2007,結合PVDF 現地量測之拍撲式微飛行器製作,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
25.徐振貴,2008,拍翼式微飛行器之設計、製造與測試整合,淡江大學機電工程學系,博士論文。
26.高敏維,2008,微拍翼機可撓翼之氣動力實驗,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
27.高崇瑜,2009,應用精密模造技術於微飛行器套件組之設計與製造,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
28.廖俊瑋,2009,翼展10 公分之拍翼式微飛行器研製,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
29.房柏廷,2009,應用合拍機製於微飛行器之研製,淡江大學機電工程學系,碩士論文。
30.廖偉翔,2006,微型飛行裝置,中華民國專利094213261號。
31.徐孟輝、陳雪玉、洪承德,2009,飛行器,中華民國專利096131886號。
32.楊龍杰,2009,微型飛行器,中華民國專利098212548號。
33.楊龍杰,2009,拍翼軌跡呈8字型之仿生微型飛行器,中華民國專利097101553號。
34.Lee, J., Yoo, C., Park, Y-S., Park, B., Lee,S.J., Gweon, D.G., Chang, P.H. “Anexperimental study on time delay control of actuation system of tilt rotor unmanned aerial vehicle,” Mechatronics, In Press, Corrected Proof, Available online 15 February 2012.
35.Abdelkader, A., Abdelhamid, T. “Formation control of VTOL Unmanned Aerial Vehicles with communication delays,”Automatica, Vol. 47, Issue 11, November 2011, pp. 2383-2394.
36.http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1511111606748
37.多爾頓(Stephen Dalton )編著,蔡承製翻譯,書名『飛行的奧秘』,圖龍文化事業公司出版。
38.夏樹仁編著,書名『飛行工程概論』,全華科技圖書股份有限公司。
39.W. Shyy, M. Berg, and D. Ljungqvist, “Flapping and flexible wings for biological and micro air vehicles,” Progress in Aerospace Sciences, Vol. 35, pp. 455-505, 1999.
40.姜伯昇,2010,低雷諾數下表面粗糙對於機翼氣動力過渡現象之實驗研究,國立成功大學航空太空工程學系,碩士論文。
41.陳杏圓,葉盛清,劉美青,微飛行器的製作,逢甲大學自動控制工程學系,專題論文。
42.Lissaman, P. B. S., “Low-Reynolds-Number Airfoils,” Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 15, pp.223-232, 1983.
43.歐陽毓誠,2008,微飛行器低雷諾數薄翼之氣動力特性分析,國防大學中正理工學院兵器系統工程研究所,碩士論文。
44.Laitone,E.V.,“Aerodynamic Lift at Reynolds Numbers Below 7×〖10〗^4,”AIAA Journal,Vol.34,No.9,pp.1941-1942,September,1996.
45.Watkins,S.,“Development of a micro air vehicle,” Aeronautical Journal,Vol.107, pp.117-123,2003.
46.http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%87%E9%98%BB%E6%AF%94
47.http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%94%BB%E8%A7%92
48.http://mail.knu.edu.tw/mgyin/doc/course/09601/Introduction%20to%20Aeronautical%20%20Engineering/flight-2-Biofluiddynamics.pdf
49.http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BF%BC%E5%BC%A6
50.Weis-Fogh, T., “Quick Estimates of Flight Fitness in Hovering Animals, Including Novel Mechanisms for Lift Production,” The Journal of Experimental Biology, Vol.59, pp.169-230, 1973.
51.Sane, S. P., “The Aerodynamics of Insect Flight,” The Journal of Experimental Biology, Vol.206, pp.4191-4208, 2003.
52.歐亦泰,2007,振翅翼翅膀結構對升力之影響,國立成功大學航空太空工程研究所,碩士論文。
53.何炫璟,黃國展,2012,微拍翅型陸空交通工具之研製,國立勤益科技大學機械工程系,專題報告。
54.楊龍杰,2012,微型飛行器技術,國立勤益科技大學演講簡報,頁13~39。
55.Spencer, P. H. and Monica S., Toy Airplane, U.S. Patent 2859553, 1958.
56.Michelson, R. C., Entomopter and Method for Using Same, U.S. Patent 6082671, 2000.
57.Kinkade, A. S., Ornithopter, U. S. Patent 0173217A1, 2002.
58.Kim, Seung-Woo et al., Power-Driven Ornithopter, U. S. Patent 6769949B2, 2003.
59.Zdunich, P., Bilyk, D., MacMaster, M., Loewen, D., DeLaurier, J., Kornbluh, R., Low, T., Stanford, S. and Holeman, D., “Development and Testing of the Mentor Flapping-Wing Micro Air Vehicle,” Journal of Aircraft, Vol.44, No.5, pp.1701-1711, 2007.
60.http://www.stratasys.com/
61.Zachary John Jackowski, Design and Construction of an Autonomous Ornithopter, Department of Mechanical Engineering, May 7, 2009.
62.王耀男,伍國豪,賴景昌,2012,“電動拍翼式微飛行器設計”,2012台灣無人飛機設計競賽,初階電動拍翅翼競賽組,超級鳥設計團隊。
63.Mark Groen, Bart Bruggeman, Bart Remes, Rick Ruijsink, Bas van Oudheusden, Hester Bijl, “Improving flight performance of the flapping wing MAV DelFly II”, Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology, Kluyverweg 1, 2629 HT Delft, The Netherlands.
64.Lung-Jieh Yang , Cheng-Kuei Hsu, Jen-Yang Ho, Chao-Kang Feng,2007, “Flapping wings with PVDF sensors to modify the aerodynamic forces of a micro aerial vehicle”,ScienceDirect,Sensors and Actuators ,A 139 ,95–103.
65.施瀚博,微飛行器之傾角研究,淡江大學機電工程學系,專題報告。
66.徐湘坤,陳羿韶,拍翼式微飛行器產品化及產學合作,淡江大學機電工程學系,專題報告。
67.楊龍杰,2012,20公分翼展以下之拍翼式微飛行器的縮小化與減重研究第3年研究成果報告完整版,行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告,計畫桿件: NSC 98-2221-E-032-025-MY3。

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1. 22. 張家欽、劉世鈞、何緯倫,2005,“淺談全球環境變遷與能源教育”,國教之友,56卷,2期,p3-7。
2. 26. 莫冬立、劉國棟,2003,“溫室氣體盤查議定書的發展與應用”,工業污染防治,第88期。
3. 28. 黃國寶,2008,“ISO 14000環境管理系列標準動態暨ISO 14064之應用討論”,永續產業發展,第39期,頁9-19。
4. 10. 許淑麗、林家弘、王珮蓉,“建構企業低碳經營策略路徑之探討--由溫室氣體盤查、產品碳足跡到低碳生產/碳中和”,永續產業發展,NO.49 頁55-62。
5. 7. 蕭錫錡、鍾瑞國、黃文勇,1997,“國民中學融入式教材教學實驗之研究”,能源季刊,第4期,第129-140頁。
6. 11. 周淑婉,2011,“我國產業溫室氣體盤查與自願減量管理機制研訂現況”,永續產業發展,NO.54頁20-27。
7. 6. 許晃雄,2007,“台灣也暖化了嗎?”,科學人,第67期,第50-51頁。
8. 32. 許淑麗、林家弘、王珮蓉,2010,“建構企業低碳經營策略路徑之探討─由溫室氣體盤查、產品碳足跡到低碳生產/碳中和”,永續產業發展,NO.49,頁55-62。
9. 29. 黃雪娟,2010,“ISO溫室氣體系列國際標準趨勢介紹”,永續產業發展,NO.53第29-39頁。
10. 2.康耀鴻,李威廷,馬榮華,2011,撲翼飛行器發展及其驅動機構-文獻回顧,工程科技與教育學刊,第八卷,第四期,頁623~641。
 
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