Nonlinear vibration of a dipteran flight robot system with rotational geometric nonlinearity

要約

昆虫の双翅目飛行機構は、非線形飛行ロボット システムの設計によく使用されます。
しかし、多重安定性を備えた非線形ロボットシステムのクリック機構の動的応答はまだ不明である。
本論文では,スナップスルー座屈の多重安定性に基づいて,クリック機構を備えた新しい双翅目ロボットモデルを提案した。
非線形飛行ロボットシステムの運動方程式はオイラー・ラグランジュ方程式を用いて求められます。
非線形位置エネルギー、弾性力、平衡分岐、および平衡安定性を調査して、多重安定特性を示します。
システムパラメータ平面内の分岐の一時的なセットと領域の永続的なセット、および対応する位相ポートレートは、単一および二重ウェルの挙動の複数の安定性を使用して取得されます。
次に、周期的な自由振動応答を 3 種類の楕円関数の解析解によって定義し、振幅周波数応答を数値積分によって調べます。
トポロジカル等価法に基づいて,調和強制ロボットシステムのカオス振動に対するホモクリニック軌道のカオス閾値を導出し,カオスパラメトリック条件を示した。
最後に、非線形羽ばたきロボットのプロトタイプを製作し、実験システムをセットアップします。
双翅目ロボットシステムの非線形静的力曲線,周期応答および動的飛行振動を解析した。
試験結果が理論解析および数値シミュレーションとよく一致することが示された。
これらの結果は、効率的な飛行ロボットの構造設計に応用できる可能性があります。

要約(オリジナル)

The dipteran flight mechanism of the insects is commonly used to design the nonlinear flight robot system. However, the dynamic response of the click mechanism of the nonlinear robot system with multiple stability still unclear. In this paper, a novel dipteran robot model with click mechanism proposed based on the multiple stability of snap-through buckling. The motion of equation of the nonlinear flight robot system is obtained by using the Euler-Lagrange equation. The nonlinear potential energy, the elastic force, equilibrium bifurcation, as well as equilibrium stability are investigated to show the multiple stability characteristics. The transient sets of bifurcation and persistent set of regions in the system parameter plane and the corresponding phase portraits are obtained with multiple stability of single and double well behaviors. Then, the periodic free vibration response are defined by the analytical solution of three kinds of elliptical functions, as well as the amplitude frequency responses are investigated by numerical integration. Based on the topological equivalent method, the chaotic thresholds of the homo-clinic orbits for the chaotic vibration of harmonic forced robot system are derived to show the chaotic parametric condition. Finally, the prototype of nonlinear flapping robot is manufactured and the experimental system is setup. The nonlinear static moment of force curves, periodic response and dynamic flight vibration of dipteran robot system are carried out. It is shown that the test results are agree well with the theoretical analysis and numerical simulation. Those result have the potential application for the structure design of the efficient flight robot.

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