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Biomechanics of smart wings in a bat robot: Morphing wings using SMA actuators

机译：蝙蝠机器人中智能机翼的生物力学：使用SMA执行器变形机翼

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This paper presents the design of a bat-like micro aerial vehicle with actuated morphing wings. NiTi shape memory alloys (SMAs) acting as artificial biceps and triceps muscles are used for mimicking the morphing wing mechanism of the bat flight apparatus. Our objective is twofold. Firstly, we have implemented a control architecture that allows an accurate and fast SMA actuation. This control makes use of the electrical resistance measurements of SMAs to adjust morphing wing motions. Secondly, the feasibility of using SMA actuation technology is evaluated for the application at hand. To this purpose, experiments are conducted to analyze the control performance in terms of nominal and overloaded operation modes of the SMAs. This analysis includes: (i) inertial forces regarding the stretchable wing membrane and aerodynamic loads, and (ii) uncertainties due to impact of airflow conditions over the resistance-motion relationship of SMAs. With the proposed control, morphing actuation speed can be increased up to 2.5Hz, being sufficient to generate lift forces at a cruising speed of 5ms 1.
机译：本文提出了一种具有变形变翼的蝙蝠状微型飞行器的设计。用作人造二头肌和三头肌肌肉的NiTi形状记忆合金（SMA）用于模仿蝙蝠飞行装置的变形机翼机制。我们的目标是双重的。首先，我们已经实现了一种控制架构，该架构允许进行精确而快速的SMA致动。该控件利用SMA的电阻测量来调整变形机翼的运动。其次，针对目前的应用评估了使用SMA驱动技术的可行性。为此，进行了实验，以分析SMA的额定和超载运行模式下的控制性能。该分析包括：（i）有关可拉伸机翼膜的惯性力和空气动力学载荷，以及（ii）由于气流条件对SMA的阻力运动关系的影响而导致的不确定性。使用建议的控制，可以将变形促动速度提高到2.5Hz，足以以5ms的巡航速度产生升力。

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