最后的Final projects視頻主頁(yè)（可能需要翻墻）
Video：https://vimeo.com/276011671
特別需要感謝我的公司 "奧美科技部-K1ND" 提供這個(gè)機(jī)會(huì)讓我試驗(yàn)和完成這個(gè)項(xiàng)目。
還有特別感謝徐磊等一同開發(fā)的同事（無(wú)線電控制部分主要都是他的功勞）還有中途幫忙的各位朋友。
Idea 做個(gè)養(yǎng)生蝴蝶：）
關(guān)于Out put device 和 最后的Final project
我準(zhǔn)備做一個(gè)撲翼飛行器。2 Servo Control 的蝴蝶。原因是一個(gè)朋友找到我，說(shuō)要不要一起做一個(gè)類似這樣的機(jī)械蝴蝶項(xiàng)目
我們查到了Kazuhiko先生在Youtube上面一系列的測(cè)試和教學(xué)視頻，資料非常全面因此也想要自己來(lái)做一下試試。
相關(guān)視頻鏈接：
eMotionButterfly
Kazuhiko Kakuta：
頻道主頁(yè)
舵機(jī)測(cè)試主頁(yè)
2舵機(jī)測(cè)試視頻
RC-Groups一個(gè)飛行器論壇
一些值得注意的信息和資料：
1.how do you know which chip/bridge to be used?
I used NEWGLDAB of a gliding device.
資料Kazu-Kaku發(fā)布和記錄資料的論壇：RC-groups
2.Kazuhiko在2年前回答關(guān)于Servo的問(wèn)題： Yes, this needs more power. I will use 8.4V high voltage Servo
從資料分析，查到的需要購(gòu)買的電機(jī)和馬達(dá)：
1.實(shí)驗(yàn)馬達(dá) 鏈接
Motor: Turnigy 1811 Brushless Indoor Motor 3800kv
2.servo : KST MS320
3.推薦：HSB-9370TH
700 mAh, 7.4 volts鋰電池。
4.替代品BLS25HV 0.09s 70.5g
Turnig? BLS25HV Brushless DS/MG Servo 25kg / 0.09Sec / 70.5g
參數(shù)：
藍(lán)箭D03013舵機(jī) BLADE 130X鎖尾 金屬齒舵機(jī)
6個(gè)（目前看來(lái)這個(gè)最又可能，因?yàn)樗曨l發(fā)布的時(shí)間最晚，并且是成功的）
Blue Arrow High Speed Digital MG Micro Servo 20T 0.5kg / .06sec / 3g*2
視頻
勾搭
經(jīng)過(guò)昨天的分析，我覺得資料里給的鏈接可能不是很準(zhǔn)確。
上述Servo大小都在40x20x38mm左右（太大而且很貴）
但視頻里看作者用的舵機(jī)最寬只有20mm左右
于是準(zhǔn)備在FB上面勾搭一下：
Hello Dr. thanks for accept my facebook request. I found your by your amazing ornithopter project: 2 servo butterfly on youtube.
My name is Dian, say Hi to you from Fablab Beijing China and I'm running my Fab academy this year (it's a kind of online maker course).
I connect you is because I decite to make a 2 servo butterfly ornithopter as my Final-project . but I cannot found right servo (I thought it may be the most important part of the project).
I learned a lot by your youtube channel, It's amazing work!!
But maybe it's because I didn't do any plain or aircraft projects before, the servos I buy didn't work very will.
If the information I found isn't wrong, the servos you used on that project is about 20x10x5mm right?
Do you have any suggestion？
Hope I didn't disturb your and look forward to your reply.
Thanks
很開心Kakuta很快回復(fù)了～
最后他給我推薦了這款舵機(jī)
Turnigy? TGY-D56MG Coreless DS/MG HV Servo 1.2kg / 0.10sec / 5.6g
但我認(rèn)為我們可以再買一些扭矩更大，反應(yīng)時(shí)間更快的同類舵機(jī)
摳圖
我準(zhǔn)備用PS摳圖試一下
我們決定先做黃色的butterfly，直接把屏幕截圖等比打印出來(lái)。
首先我切了個(gè)小一點(diǎn)的翅膀，像是這樣
隨后發(fā)現(xiàn)一張A3紙?zhí)×耍?/p>
便又將圖片切開成了2張，然后打印拼起來(lái)拼起來(lái)
于是解決鏈接問(wèn)題：
我們本來(lái)想用速干的AB膠來(lái)鏈接骨架，但恰巧AB膠用完了。
于是我們嘗試用502膠試一下。
于是我們嘗試用那個(gè)鐵絲先綁定骨架結(jié)構(gòu)，增加穩(wěn)定性。
但實(shí)在是太麻煩了，所以最后還是去買了AB膠回來(lái)測(cè)試。（最后的事實(shí)也證明502膠太脆，還是AB膠比較結(jié)實(shí)）
由于AB膠不粘金屬，將銅鉑紙墊在下面的方法很好用。
PS后面的測(cè)試顯示，為了保證位置固定，還是需要纏繞銅絲固定。
終于一整支的翅膀完成。
隨后我們選用了纖維膜作為翅膀材料，原因是它單位面積質(zhì)量比較輕（但現(xiàn)在看來(lái)可能并不是個(gè)很好的選擇）
大量查詢資料后，我發(fā)現(xiàn)在航模圈主流玩家多愛用無(wú)刷電機(jī)作為主動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，并且“老鳥們”比較信奉“只要?jiǎng)恿?，什么都能飛”的原則。
但舵機(jī)來(lái)作為主驅(qū)動(dòng)引擎還是很少的。這更為我們的工作添加了一份不確定性。
于是我繼續(xù)查詢資料，發(fā)現(xiàn)有鳥類和撲翼飛行器的研究在探索動(dòng)力和翅膀表面積的函數(shù)關(guān)系。
又因?yàn)榭吹?a target="_blank" rel="nofollow">Kazuhiko先生在自己的頻道里多次測(cè)試同一款舵機(jī)，不同表面積翅膀的升力拉重比。
我突發(fā)奇想：有沒(méi)有可能先用什么軟件模擬一下蝴蝶的飛行過(guò)程？
我的大概思路是先根據(jù)舵機(jī)具體參數(shù)建個(gè)模，再建幾個(gè)不同大小的翅膀模型。組裝好之后將它們放到一個(gè)重力模型里。
想想那些飛機(jī)模型的軟件，一定有現(xiàn)成技術(shù)可以做這個(gè)事情。
于是我在朋友圈發(fā)了條狀態(tài)，詢問(wèn)有沒(méi)有什么合適做Simulation的軟件。
得到的反饋是以下幾種：
1.JSbsim和Yasim ：這是flightgear用的空氣動(dòng)力學(xué)庫(kù)，不過(guò)是純c的庫(kù)：YASim is one of the two most commonly used FDMs in Flightgear. JSBsim is the other popular FDM used by the Flightgear community.
2.仿真：
在有限元分析領(lǐng)域，大家似乎看到過(guò)很多縮寫，比如CAE、FEM、FE、CFD、FEA等等，但從英文全程來(lái)看其實(shí)他們區(qū)別不大。比如CAE，英文全稱是ComputerAidedEngineering，即計(jì)算機(jī)輔助工程；FEM，F(xiàn)initeElementMethod，即有限元方法；FEA，F(xiàn)initeElementAnalysis，有限元分析；CFD，ComputationalFluidDynamics，計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)?？梢钥闯?，除了CFD強(qiáng)調(diào)流體以外，F(xiàn)EA、CAE、FEM其實(shí)都是一個(gè)范疇的，即有限元法相關(guān)，其實(shí)CFD也是他們的一個(gè)分支。為了統(tǒng)一，我們?nèi)EA為有限元分析的簡(jiǎn)稱。介紹鏈接
有限元分析（Finite Element Analysis） ，又叫有限元方法（Finite Element Method）。是解偏微分方程的數(shù)學(xué)方法，被廣泛運(yùn)用于機(jī)械、電磁、建筑、流體等領(lǐng)域的仿真研究。可以用來(lái)分析橡膠的受力變形，不僅可以只做力場(chǎng)里的動(dòng)力和靜力仿真，還可以耦合溫度場(chǎng)分析熱應(yīng)力的情況?，F(xiàn)在有很多商業(yè)有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS、ADINA、HYPERWORKS等等
我準(zhǔn)備先從ansys著手，研究一下。
另外今天通過(guò)朋友圈和勾搭，獲得了很多咨詢，在此特別感謝一下酷玩實(shí)驗(yàn)室的健哥給了我很多啟發(fā)和幫助
一些其他research 和可能的方向
1.谷歌好像有一個(gè)撲翼的開源項(xiàng)目
2.翅膀材料可以嘗試用航模熱縮膜，拿電熨斗熨一下？
3.學(xué)習(xí)一下ansys
4.推薦的小舵機(jī) 2.2g 或者 5g ，響應(yīng)時(shí)間最好是0.1s以下的。
5.可能會(huì)用到電調(diào)，查一下資料。
6.查一下拉重比例測(cè)量方案。
發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題：
1.翅膀&舵機(jī)鏈接件。強(qiáng)度不夠，最好尋找替代品
2018.4.25 down
通過(guò)關(guān)鍵詞 Cyberbotics Webots
搜到了Webots這個(gè)軟件，下載安裝
下午KST-MS320舵機(jī)到了，我們準(zhǔn)備測(cè)試一下舵機(jī)的性能
首先準(zhǔn)備了一個(gè)紙盒，然后掏了2個(gè)洞，將舵機(jī)安裝好
我們準(zhǔn)備測(cè)試它轉(zhuǎn)動(dòng)的最快頻率，根據(jù)MS320 Technical Specification 我們選定了
7.4V
+-100度 500-2500us
delay 8000ms
如圖：
效果很不錯(cuò)，但是8000ms的時(shí)間并不能讓舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到60度，差不多45度左右
隨后我們決定加一個(gè)滑動(dòng)變阻器，用來(lái)它來(lái)控制舵機(jī)的煽動(dòng)頻率。
并且把60度改成90度。
見視頻：滑動(dòng)變阻器
隨后我們加上了之前做好的翅膀，和舵機(jī)的連接處是大量的AB膠。一開始煽動(dòng)的效果并不理想，前后兩段翅膀總是分離，但很快我們就改進(jìn)了結(jié)構(gòu)，將兩段翅膀鏈接了起來(lái)。
隨后便沒(méi)有再出現(xiàn)兩片翅膀分離的現(xiàn)象。
測(cè)試視頻見：
確定好正確的角度之后，我們就想把舵機(jī)按照這個(gè)角度（30度）牢牢的固定好。為了盡量精確，我們用金屬?gòu)澱哿艘粋€(gè)30度的斜角出來(lái)。用來(lái)固定舵機(jī)。
隨后再用AB膠粘好蝴蝶的身軀，再于身軀的1/3處粘一個(gè)固定用的支架。
2018.4.27
我今天我們的蝴蝶測(cè)試飛行成功，但是總是飛著飛著就歪了，平衡保持的不好。
發(fā)現(xiàn)原來(lái)是重量不平均的問(wèn)題。
前后的重量平衡是靠蝴蝶的身體，舵機(jī)和電池。
而左右是靠翅膀，所以一定要爭(zhēng)取做到重量和平衡完全一樣。
我們接下來(lái)的計(jì)劃是將Arduino控制板綁到蝴蝶的身上，用它來(lái)控制電機(jī)煽動(dòng)。
并且需要一個(gè)藍(lán)牙模塊 + 滑動(dòng)變阻器來(lái)控制舵機(jī)的實(shí)際煽動(dòng)頻率。
然后爭(zhēng)取飛一下試試。
經(jīng)過(guò)思考最后選定的方案是：
2.4g模塊+4個(gè)button，原因是藍(lán)牙的距離可能不太夠，而滑動(dòng)變阻器的模擬量數(shù)據(jù)會(huì)比較大。
現(xiàn)在我們的目標(biāo)是用遙控器無(wú)線控制兩個(gè)舵機(jī)煽動(dòng)。
我們?cè)O(shè)置
C：open D：close
A：Up B：Down
測(cè)試舵機(jī)速度 ：
150us 延遲 最快
400us 延遲 最慢
400-150=250 因此規(guī)劃為 每按一次，up 延遲增加10us.
但因?yàn)槲覀冎坝玫难舆t函數(shù)為Delay(),因此在延遲期間程序會(huì)無(wú)法接受到關(guān)機(jī)的指令。即程序無(wú)法做別的事情，只能等待delay（）函數(shù)處理完——安全隱患嚴(yán)重。
因此我們改用millis();函數(shù)來(lái)完成延遲的功能Delay和millis的區(qū)別
組裝完成后的第一次試飛視頻：
2018.4.28
因?yàn)榈谝淮卧囷w效果并不理想...
分析原因感覺是因?yàn)殡姵靥?，因此我們換了另一個(gè)小一點(diǎn)的電池。
從視頻上來(lái)看，同樣也懷疑翅膀的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠，并且重量太重。
因此決定換一個(gè)翅膀材料。
同時(shí)加固支架。
很幸運(yùn)，我們之前買的用來(lái)做翅膀的新材料和電熨斗今天也到了。
首先我們將之前的纖維布扯下來(lái),(之前的翅膀材料重 20g)蝴蝶身體重80g
然后是加固翅膀
接著用熨斗燙，熨燙出一張完整的翅膀。
裁剪出需要的形狀。
我們?yōu)榱孙w行中的平衡，加了一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的尾翼～
試飛視頻：
5.2號(hào)
我們現(xiàn)在的重量是130g+
因此我們決定先減重。減重到我們的結(jié)構(gòu)不能再減少為止。
因此我們首先想到的是電池
目前我們有一個(gè)7.5v的電池，還有2個(gè)3v的紐扣電池。
因此今天急需要解決的問(wèn)題是如何通過(guò)分壓把紐扣電池去掉。
我們的解決方法是直接用電源給5.5V的Arduino供電，然后再用
分壓出來(lái)的3.3V電壓給2.4g模塊供電。
另外之前的電壓不穩(wěn)，導(dǎo)致濾波模塊也燒壞了，換了一個(gè)。
減重成功，但并沒(méi)有飛起來(lái)，事后分析我們認(rèn)為是翅膀的骨架太軟了，導(dǎo)致2個(gè)翅膀的升力不夠。因此決定重新做一版。
5.3號(hào) microduino調(diào)研和收獲
今天朋友圈發(fā)的小視頻得到了回應(yīng)，去朋友的公司拜訪了一位做撲翼飛行器的前輩，得到了很多很有啟發(fā)的信息。重要的是得到了“翔哥”2012年開發(fā)類似項(xiàng)目的資料：
1.推重比（拉重比） 是重要參數(shù)！??！
越大越好（可能需要計(jì)算和測(cè)量一下）
2.潛在問(wèn)題：轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定性?。。。ú坏粝聛?lái)）很難。
3.上反角：20度左右（需要測(cè)量參數(shù)）
測(cè)量輸出扭矩：
機(jī)翼攻角：40度左右，升力較大。（炮彈夾角，射度遠(yuǎn)）
重心決定攻角！非常重要！
可能需要測(cè)量的參數(shù)：
撲翼幅度是多少？
頻率速度是多少？
測(cè)量撲翼度頻率。（貼個(gè)亮片）用頻率儀器測(cè)試。
4.一些公式：
頻率和升力關(guān)系：f 正比于 V^2
即和頻率^2 成正比；面積成正比 ，并且成非線性關(guān)系，只有一個(gè)最優(yōu)的數(shù)值。
5.制作建議：
尋找到電機(jī)機(jī)械效率最佳的那個(gè)點(diǎn)（大功率，大電池）
重心一般在幾何中心位置：
DOE（Design of Experiments）
結(jié)構(gòu)：
航模紙膜，（硫酸紙？？）
材料沒(méi)準(zhǔn)可以去宣武的科技館找找。
撲翼飛行器的推力在后下方，
操控方式：加速上升，減速下降。
首先為了減輕重量，我們換了全新的控制器和2.4g模塊
然后做了一版更大的翅膀，翼展達(dá)到了950mm
5.7 調(diào)研和學(xué)習(xí)
我們最后選擇了風(fēng)箏紙，蝴蝶一下就變得漂亮了許多
并且我們成功的把翅膀重量降到了每只17g?，F(xiàn)在的總參數(shù)如下：
舵機(jī)：KST MS320
電池：7.4V/1.33Wh 50c 180mAh
總重：110g
翅膀重量：17g/只
身體：75g
5.10
5.8-5.9號(hào)
基本上試飛成功了，但因?yàn)閳?chǎng)地限制，我們愚蠢的把試飛成功的機(jī)身撞斷了..現(xiàn)在做了第二版的嘗試。
試飛成功視頻：
舵機(jī)是靠PWM信號(hào)控制。
通過(guò)學(xué)習(xí)和搜索資料，我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的提升升力的關(guān)鍵點(diǎn)，在于翅膀的末梢。鳥類翅膀很大的升力來(lái)自于末梢柔軟且堅(jiān)韌的羽毛。
于是我們將原來(lái)的骨架，末梢部分削薄。
減輕重量，也提高了很大的升力
Update 控制部分
最新的蝴蝶飛行測(cè)試已經(jīng)可以平穩(wěn)的飛行200M了，但限制于場(chǎng)地大小和氣流的影響，總是撞墻。
因此我們需要一個(gè)更好的控制系統(tǒng)
我們最后選用了NRF24L01 2.4g無(wú)線通信模塊，加上了推桿和按鈕。
5.22 飛行調(diào)試
今天試飛的途中我們的Arduino mini pro 板子燒了，經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)是Arduino用的穩(wěn)壓芯片燒了。
芯片額定電流為0.3A,最大為9V 而我們的電池是7.5V 但是因?yàn)橐瑫r(shí)給2.4g模塊和Arduino控制板供電。所以電流可能會(huì)超。
穩(wěn)壓芯片參數(shù)
最后我們用了一款500mA額定電流的穩(wěn)壓芯片，替換掉Arduino mini板子上原來(lái)的芯片，搞定了這個(gè)問(wèn)題。RT0913參考這個(gè)文檔
隨后我們還換了蝴蝶的頭部結(jié)構(gòu)。
另外關(guān)于升力，我們發(fā)現(xiàn)這和所開縫隙的大小很有關(guān)系，在某個(gè)位置的時(shí)候，最后它終于飛起來(lái)了。
