飞行之王 同济大学研发3D打印机器蜻蜓

（原标题：飞行之王 同济大学研发3D打印机器蜻蜓）

【中关村在线办公打印频道原创】蜻蜓具有出色的飞行性能，尤其在闷热的夏季，我们经常会见到三五成群的蜻蜓在空中飞舞，它像一架飞机，但飞行技巧却远远高于飞机，能忽上忽下、忽快忽慢地飞行，它微微抖动翅膀就能来个180°的大转弯，还能悬在空中不移动位置，这时它的翅尖每秒钟要挥动30-50次，作长“8”次运动。就这一手，大多数以飞翔著称的鸟类也望尘莫及。它可以长途飞行，一小时飞行六七十公里而不着陆；也能突然降落，停在一个尖尖的枝梢上，瞬间又飞得无影无踪，唐诗中“蜻蜓飞上玉搔头”，生动地描写了这种“特技”表演。

日前，针对一种常见的蜻蜓——碧伟蜓，借助3D打印技术，同济大学航空航天力学学院教授沈海军团队开展了计算机建模、风洞试验、蜻蜓扑翼机制作等一系列仿生研究工作，并于本月初成功研制了一架仿生微型电动遥控机器“蜻蜓”，同时进行了初步试飞。

为了设计该仿蜻蜓微型扑翼机，研究团队先深入了解了蜻蜓的身体构造。他们采用CAD软件对碧伟蜓进行了几何实体建模，然后通过3D打印机打印出了该蜻蜓的三维实体模型。

随后，研究人员参照碧伟蜓的特征，简化了蜻蜓的翅膀、翅脉、头部、足部、胸部以及腰身部，结合扑翼飞机特点，设计并绘制出了相应的仿蜻蜓飞机的机翼、机身、起落架、发动机架等部件CAD模型。

其中，蜻蜓的尾部被巧妙地设计成了飞机的方向舵。有了CAD模型，将其转化为STL文件格式，就可依次在3D打印机中打印出蜻蜓飞机的头部、翅膀、足以及身体等扑翼机部件。

在蜻蜓扑翼机动力方面，研究人员采用了7mm直径的有刷电机和相应的减速组作为动力，并以3.7伏特的锂电池作为能源。发射/接收装备选择红外二通控制。其中，一个通道控制蜻蜓机翼的扑打频率，即飞行高度与速度，另一通道控制蜻蜓的航向。蜻蜓的方向舵选用自制的4mm线圈直径的微型电磁舵机。

组装完毕以后，研究人员在“蜻蜓”翅膀上铺设0.1mm的聚乙烯塑料薄膜，一个遥控的机器“蜻蜓”便基本完成。完成后的机器“蜻蜓”总重15克，翼展15cm，身长16cm，高4cm。在加电和遥控下，蜻蜓的一对翅膀交互拍打，产升力和拉力；尾部的电磁舵可左右自如偏转，控制蜻蜓的航向。

随后，同济大学微小飞机实验室进行了吹风试验，以测试动力系统与气动性能，测试结果显示，该动力系统可产生十余克的升力和拉力，满足“蜻蜓”飞行的动力要求。目前，利用3D打印技术，同济大学已经相继成功研制出了飞鸟扑翼机、仿生飞鱼滑翔机、机器蜻蜓等等。