仿生扑翼机的毕业设计?来自机电学部的他厉害了!


       想必不少同学都知道,大四的同学在毕业前都需要上交自己的毕业设计,它不仅关乎毕业,如果完成得出色,对于以后考研和工作都大有裨益,所以大家对自己四年的“收官之作”可谓是煞费苦心。今天文小新想要给大家介绍来自机电学部一毕业生的毕业设计作品~


大家知道这是什么吗?




“首先电机带动那个比较大的齿轮转动,而后有两个左右对称的齿轮(与曲柄摇杆机构相连接),通过曲柄摇杆机构两翼获得动力。市面上没有成型的扑翼机售卖场,而我的设计结构简单合理,价格大大低于市场,具有很好的发展前景。”


这是来自13机电学部机械设计制造及其自动化专业的鲁畅同学对自己的毕业设计作品——扑翼机的描述。

别看它体积不算大,但是用途可是十分广泛的。若是遭遇地震,它便能在工作中出一把力。一来在增加摄像系统后可以对灾后地区实施高空侦查,二来可以增加雷达生命探测系统,对灾后搜救废物下掩埋的遇难者提供及时有效的救援。在其他方面,如若将其大型化发展,便可增加机械爪,进行卸料工作;要是向小型化发展,也可用于军事侦察



        “给学生安排课题首先要调动学生的兴趣,有了兴趣就有了动力。本身仿生扑翼机就是很有意思的航模类型,大部分男同学都很喜欢。”关于此次毕业设计的选题,他的指导老师,机电学部的连迅老师如是说。事实如此,自16年12月份考完研,鲁畅便开始构思自己的毕业设计了。当老师抛出“仿生扑翼机”这个题目,他跟大多数同学一样,无外乎首先借助网络来做初步的了解,在摸索的过程中也渐渐产生了浓厚的兴趣。

只是使用网络的搜索引擎虽能对扑翼机有个一知半解,但是要将其制造出来,理论可是远远不够,总得有个实体模型供自己拆解琢磨。但是当今的市面上并无成型的扑翼机售卖,他只好借助淘宝,希望能有扑翼机成品可售,却是依然寥寥无几,而且那些淘宝店家也并不情愿向他透露扑翼机的原理。于是他选择关注一些航模爱好者的贴吧,并加入一些,向那些“航模大神”请教,最后在知网查阅了很多论文和期刊才最终确定了自己的方案。

       确定方案以后,他在淘宝网买了一些现有的零件,只是在制作过程中,他发现有很多零件要自己定尺寸设计,而后给店家加工,在安装的时候由于现有的工具有限,他就会自己想办法制作一些工具,由此也耗费了大量时间。

“(1)首先安装制作的是机身,这个地方对于尺寸的要求特别高,尺寸不对就容易造成重心不稳,会导致后期飞行的很多问题,做好机身就开始安装齿轮,安装齿轮需要同轴心,特别是齿轮与曲柄的安装,必须保证角度一致,这样才能保证两翼驱动一致,将齿轮和曲柄摇杆安装好过后我会给电机通电,看看电机与齿轮的传动情况;

(2)然后对两翼进行安装,这是我觉得最难的地方,因为安装工具需要自己制作,两翼舵机安装尺寸要一致,两侧舵机连杆要角度一致,尾翼的舵机安装也是这样要求的;

(3)将机身还有两翼安装好以后,要对扑翼机进行电子安装,这一步比较难得是走线,电子的安装不能影响整机的工作,走好线以后需要安装PC板,这就相当于整个扑翼机的大脑,是至关重要的一步,我在淘宝上购买了航模的遥控器,本来是无人机的遥控器,用在扑翼机上还是有一点难度,调控期间也多次与店家交流问了很多问题,毕竟自己还是个初学者;

(4)然后我通过网上资料的提示,在网上购买了两张1mX1m的泡沫薄板,到货后就根据知网的资料以及自己设计的需求定好了尺寸,用剪刀加工出来需要的形状,而后用航模专用胶水粘连。(说的简单其实粘连的过程还是异常艰辛)

(5)将整个扑翼机制作完成后需要对扑翼机进行平衡性调试,这是所有过程中最难的一步,对电机和4个舵机的调试就用了三天的时间,而后对两翼扑动平衡性进行调试,还要确保尾翼左右两边对称。不过过程虽然幸苦,但结果还是好的,期间我学会了自己设计零件、工具,还学会了程序的控制,对航模也有了一定的了解。”


          对于鲁畅同学的毕业设计,连迅老师也给予了充分的肯定,并从设计难点和创新点来分析了作品的优势。连老师认为它的设计难点在于:1、计算仿生鸟翼各个零件的结构参数,使之更符合空气动力学要求。2、仿生扑翼机的驱动设计。不仅要实现左右翼完全对称扑动,而且要在上、下扑动阶段实现鸟翼的相对折叠运动。3、加工、装配和整机调试。这需要细心、耐心和大量时间才能做好。创新点在于:1、优化了仿生鸟翼的结构设计,减轻了不需要的零件,对多个零件进行合并取代,减轻了整机重量。2、对仿生扑翼机的实际应用做了大胆探索:加装专用机械手,进行特殊物质的运送;加装摄像头进行空中侦察,这些都是符合行业发展趋势的实际应用。



虽得老师大力嘉奖,鲁畅对自己的设计还是抱有些许遗憾:


    (1)没有选择好鸟翼外壳,还有材料的选取。最后飞行效果一般,飞得不高


    (2)设计鸟翼过程中由于知识水平不够没有将空气动力学考虑进去,这也是飞不高的重要原因之一


    (3)由于时间的关系,虽然论文中设计出摄像系统,但是实物样机中没有实施


     虽有瑕疵,不过能做出如此作品,对一个本科毕业生来说实属不易,提及自己做毕业设计的心得,他是这样回答的:“首先要选择合适的老师,因为每个老师的侧重点不一样,适合别人却不一定适合自己;  而后在和老师商议过后确定自己的题目,私下去图书馆知网查阅相关资料,对自己的论题要有大概的认识,千万不能盲目选题,不然最后可能会得不偿失;最后看你是选择做实物出来还是就是书面研究,两者的区别还是比较大的,实物比较侧重于对模型的制作,模型制作差不多了,才可以书写自己的论文。”


“扑翼机调试成功的时候,我也非常高兴,迫不及待就把调试视频发到了教师群里。”

           

        做毕业设计是个漫长的过程,要确保同学们能保质保量完成任务,连老师认为教师们便很有必要去定期跟踪学生的进度,了解各个设计阶段出现的问题,并给出具体解决方案,不能完全让学生自行解决,毕竟只是学生,有问题解决不了很正常。这时候老师就要发挥作用,协助他们渡过难关,那么这个过程也有利于加深师生关系。


对于毕业设计,连老师也给出了自己的建议:

       1)真题真做是非常值得推广的教学方式。能大大调动学生的工作积极性,也能考验和提高学生的实际动手能力。无论是用人企业或是高校导师都非常看重这一点,因此对考研或找工作的同学而言,都具有现实意义。因此,我希望看到更多的学生都参与到真题真做中来。

       2)学生应该主动参与选题工作中来。指导老师设定的题目,不一定符合学生本人的想法,与其勉强为之,还不如与指导老师充分沟通想法,主动提出自己希望做的课题。只要具备可行性,老师都是会同意的。做毕业论文的机会只有一次,为什么不做自己想做的东西呢?

       3)毕业设计的题目难度大,综合性强,涉及到多项学科知识。有些甚至指导老师也不懂,这很正常。这就要考验学生的自学能力了。你可以请教其他专业的老师,也可以在知网上查询高水平论文,还可以查找国内外专利资料。只要思想不滑坡,办法总比困难多。能做到这一点的同学,我就认为你已经具备研究生的基本素质了。


“鲁畅动手能力很强,肯吃苦,肯专研。去年我带他参加湖北省机械创新大赛的时候,很多零件的加工、打磨、装配都是靠他,因此在同学中有“鲁大师”的称号。很多实训中心的老师对鲁畅的动手能力也是赞赏有加。他的学习能力也很强,具有独立思考问题和解决问题的能力,关键时刻能沉得住气,冷静的发现问题,找到解决问题的方法。仿生扑翼机在户外试飞的过程中,出现了很多问题,翅膀连接关节摔坏多次,都是靠鲁畅用专用胶水细心粘合起来,才确保了最后的试飞成功。我甚至认为,他的这种‘坚持到底,绝不放弃’的精神,也直接成就了他考研的成功。”这是连迅老师对鲁畅本人的评价。

  出色地完成了毕业设计,并如愿考上了武汉科技大学的研究生,他在自己的专业领域持续领跑。不过他在大一时其实是信息学部的,由于兴趣所在,自己偏爱机械这一行,便在大一下转到机电学部。机械是个比较重视动手能力的专业,从实训楼金工实习便可知。

“机械不仅让我的动手能力得到长足进步,因为在实训楼的时候或多或少都会接触各个专业的人,同时也增强了我与人交流的能力。”


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采访|陆建南

文字|冯一璇

图片|鲁畅

编排|曹馨月

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