最后的Final projects視頻主頁（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" 提供這個機會讓我試驗和完成這個項目。
還有特別感謝徐磊等一同開發(fā)的同事（無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 做個養(yǎng)生蝴蝶：）
關(guān)于Out put device 和 最后的Final project
我準備做一個撲翼飛行器。2 Servo Control 的蝴蝶。原因是一個朋友找到我，說要不要一起做一個類似這樣的機械蝴蝶項目
我們查到了Kazuhiko先生在Youtube上面一系列的測試和教學(xué)視頻，資料非常全面因此也想要自己來做一下試試。
相關(guān)視頻鏈接：
eMotionButterfly
Kazuhiko Kakuta：
頻道主頁
舵機測試主頁
2舵機測試視頻
RC-Groups一個飛行器論壇
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，查到的需要購買的電機和馬達：
1.實驗馬達 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)：
藍箭D03013舵機 BLADE 130X鎖尾 金屬齒舵機
6個（目前看來這個最又可能，因為它視頻發(fā)布的時間最晚，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)過昨天的分析，我覺得資料里給的鏈接可能不是很準確。
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最寬只有20mm左右
于是準備在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
Turnigy? TGY-D56MG Coreless DS/MG HV Servo 1.2kg / 0.10sec / 5.6g
但我認為我們可以再買一些扭矩更大，反應(yīng)時間更快的同類舵機
摳圖
我準備用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。
首先我切了個小一點的翅膀，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，然后打印拼起來拼起來
于是解決鏈接問題：
我們本來想用速干的AB膠來鏈接骨架，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鐵絲先綁定骨架結(jié)構(gòu)，增加穩(wěn)定性。
但實在是太麻煩了，所以最后還是去買了AB膠回來測試。（最后的事實也證明502膠太脆，還是AB膠比較結(jié)實）
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)在看來可能并不是個很好的選擇）
大量查詢資料后，我發(fā)現(xiàn)在航模圈主流玩家多愛用無刷電機作為主動力驅(qū)動，并且“老鳥們”比較信奉“只要動力夠，什么都能飛”的原則。
但舵機來作為主驅(qū)動引擎還是很少的。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力和翅膀表面積的函數(shù)關(guān)系。
又因為看到Kazuhiko先生在自己的頻道里多次測試同一款舵機，不同表面積翅膀的升力拉重比。
我突發(fā)奇想：有沒有可能先用什么軟件模擬一下蝴蝶的飛行過程？
我的大概思路是先根據(jù)舵機具體參數(shù)建個模，再建幾個不同大小的翅膀模型。組裝好之后將它們放到一個重力模型里。
想想那些飛機模型的軟件，一定有現(xiàn)成技術(shù)可以做這個事情。
于是我在朋友圈發(fā)了條狀態(tài)，詢問有沒有什么合適做Simulation的軟件。
得到的反饋是以下幾種：
1.JSbsim和Yasim ：這是flightgear用的空氣動力學(xué)庫，不過是純c的庫：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，大家似乎看到過很多縮寫，比如CAE、FEM、FE、CFD、FEA等等，但從英文全程來看其實他們區(qū)別不大。比如CAE，英文全稱是ComputerAidedEngineering，即計算機輔助工程；FEM，F(xiàn)initeElementMethod，即有限元方法；FEA，F(xiàn)initeElementAnalysis，有限元分析；CFD，ComputationalFluidDynamics，計算機流體動力學(xué)。可以看出，除了CFD強調(diào)流體以外，F(xiàn)EA、CAE、FEM其實都是一個范疇的，即有限元法相關(guān)，其實CFD也是他們的一個分支。為了統(tǒng)一，我們?nèi)EA為有限元分析的簡稱。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，被廣泛運用于機械、電磁、建筑、流體等領(lǐng)域的仿真研究。可以用來分析橡膠的受力變形，不僅可以只做力場里的動力和靜力仿真，還可以耦合溫度場分析熱應(yīng)力的情況。現(xiàn)在有很多商業(yè)有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS、ADINA、HYPERWORKS等等
我準備先從ansys著手，研究一下。
另外今天通過朋友圈和勾搭，獲得了很多咨詢，在此特別感謝一下酷玩實驗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.谷歌好像有一個撲翼的開源項目
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 2.2g 或者 5g ，響應(yīng)時間最好是0.1s以下的。
5.可能會用到電調(diào)，查一下資料。
6.查一下拉重比例測量方案。
發(fā)現(xiàn)的問題：
1.翅膀&舵機鏈接件。強度不夠，最好尋找替代品
2018.4.25 down
通過關(guān)鍵詞 Cyberbotics Webots
搜到了Webots這個軟件，下載安裝
下午KST-MS320舵機到了，我們準備測試一下舵機的性能
首先準備了一個紙盒，然后掏了2個洞，將舵機安裝好
我們準備測試它轉(zhuǎn)動的最快頻率，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，但是8000ms的時間并不能讓舵機轉(zhuǎn)動到60度，差不多45度左右
隨后我們決定加一個滑動變阻器，用來它來控制舵機的煽動頻率。
并且把60度改成90度。
見視頻：滑動變阻器
隨后我們加上了之前做好的翅膀，和舵機的連接處是大量的AB膠。一開始煽動的效果并不理想，前后兩段翅膀總是分離，但很快我們就改進了結(jié)構(gòu)，將兩段翅膀鏈接了起來。
隨后便沒有再出現(xiàn)兩片翅膀分離的現(xiàn)象。
測試視頻見：
確定好正確的角度之后，我們就想把舵機按照這個角度（30度）牢牢的固定好。為了盡量精確，我們用金屬彎折了一個30度的斜角出來。用來固定舵機。
隨后再用AB膠粘好蝴蝶的身軀，再于身軀的1/3處粘一個固定用的支架。
2018.4.27
我今天我們的蝴蝶測試飛行成功，但是總是飛著飛著就歪了，平衡保持的不好。
發(fā)現(xiàn)原來是重量不平均的問題。
前后的重量平衡是靠蝴蝶的身體，舵機和電池。
而左右是靠翅膀，所以一定要爭取做到重量和平衡完全一樣。
我們接下來的計劃是將Arduino控制板綁到蝴蝶的身上，用它來控制電機煽動。
并且需要一個藍牙模塊 + 滑動變阻器來控制舵機的實際煽動頻率。
然后爭取飛一下試試。
經(jīng)過思考最后選定的方案是：
2.4g模塊+4個button，原因是藍牙的距離可能不太夠，而滑動變阻器的模擬量數(shù)據(jù)會比較大。
現(xiàn)在我們的目標是用遙控器無線控制兩個舵機煽動。
我們設(shè)置
C：open D：close
A：Up B：Down
測試舵機速度 ：
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.
但因為我們之前用的延遲函數(shù)為Delay(),因此在延遲期間程序會無法接受到關(guān)機的指令。即程序無法做別的事情，只能等待delay（）函數(shù)處理完——安全隱患嚴重。
因此我們改用millis();函數(shù)來完成延遲的功能Delay和millis的區(qū)別
組裝完成后的第一次試飛視頻：
2018.4.28
因為第一次試飛效果并不理想...
分析原因感覺是因為電池太重，因此我們換了另一個小一點的電池。
從視頻上來看，同樣也懷疑翅膀的結(jié)構(gòu)強度不夠，并且重量太重。
因此決定換一個翅膀材料。
同時加固支架。
很幸運，我們之前買的用來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,(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，加了一個長長的尾翼～
試飛視頻：
5.2號
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7.5v的電池，還有2個3v的紐扣電池。
因此今天急需要解決的問題是如何通過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。
減重成功，但并沒有飛起來，事后分析我們認為是翅膀的骨架太軟了，導(dǎo)致2個翅膀的升力不夠。因此決定重新做一版。
5.3號 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（可能需要計算和測量一下）
2.潛在問題：轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定性?。。。ú坏粝聛恚┖茈y。
3.上反角：20度左右（需要測量參數(shù)）
測量輸出扭矩：
機翼攻角：40度左右，升力較大。（炮彈夾角，射度遠）
重心決定攻角！非常重要！
可能需要測量的參數(shù)：
撲翼幅度是多少？
頻率速度是多少？
測量撲翼度頻率。（貼個亮片）用頻率儀器測試。
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，只有一個最優(yōu)的數(shù)值。
5.制作建議：
尋找到電機機械效率最佳的那個點（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？？）
材料沒準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：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
基本上試飛成功了，但因為場地限制，我們愚蠢的把試飛成功的機身撞斷了..現(xiàn)在做了第二版的嘗試。
試飛成功視頻：
舵機是靠PWM信號控制。
通過學(xué)習(xí)和搜索資料，我們發(fā)現(xiàn)了一個重要的提升升力的關(guān)鍵點，在于翅膀的末梢。鳥類翅膀很大的升力來自于末梢柔軟且堅韌的羽毛。
于是我們將原來的骨架，末梢部分削薄。
減輕重量，也提高了很大的升力
Update 控制部分
最新的蝴蝶飛行測試已經(jīng)可以平穩(wěn)的飛行200M了，但限制于場地大小和氣流的影響，總是撞墻。
因此我們需要一個更好的控制系統(tǒng)
我們最后選用了NRF24L01 2.4g無線通信模塊，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 但是因為要同時給2.4g模塊和Arduino控制板供電。所以電流可能會超。
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板子上原來的芯片，搞定了這個問題。RT0913參考這個文檔
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，在某個位置的時候，最后它終于飛起來了。
