頭錐在空天飛行器氣動外形的優(yōu)化中起著重要作用,基于蜜蜂腹部的變體機制,設(shè)計了仿生變體頭錐。利用X射線斷層掃描技術(shù)和Amira軟件對蜜蜂腹部分別進行全息無損掃描與三維重構(gòu),試驗結(jié)果表明,相鄰體節(jié)之間共有12束肌肉,通過等效將相鄰體節(jié)間的生理結(jié)構(gòu)演化為并聯(lián)機構(gòu),利用基于螺旋理論的給定末端運動約束的型綜合方法對上述機構(gòu)進一步優(yōu)化,根據(jù)變體頭錐的技術(shù)指標,選擇2(3-SPR)并串聯(lián)機構(gòu)作為變體頭錐的變形驅(qū)動機構(gòu),并進行了運動學分析。利用掃描電子顯微鏡試驗研究了節(jié)間褶的形態(tài)特征和分布規(guī)律,通過機構(gòu)異化將其演化為錐面變胞折展機構(gòu)。綜合2(3-SPR)變形驅(qū)動并串聯(lián)機構(gòu)、錐面變胞折展機構(gòu)和殼體,設(shè)計了具有分節(jié)結(jié)構(gòu)的仿生變體頭錐,以適應(yīng)空天飛行器在不同飛行階段的構(gòu)型需求。

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【部分圖文】：

圖1蜜蜂腹部節(jié)間肌肉分布規(guī)律

利用X射線斷層掃描技術(shù)對蜜蜂腹部進行全息無損掃描，通過軟件Amira6.0.1進行三維重構(gòu)。蜜蜂腹部相鄰體節(jié)之間主要是通過肌肉和節(jié)間褶連接在一起，蜜蜂腹部以殼體(或背腹板)為基體，在不同類型肌肉(牽縮肌和擴張肌)的共同作用下驅(qū)動蜜蜂腹部完成伸縮、彎曲、搖擺等各項生理活動，節(jié)間褶....

圖2節(jié)間褶的形態(tài)特征

節(jié)間褶在蜜蜂腹部的各項生理活動中扮演著重要的角色[13-14]，通過掃描電鏡試驗，得到了節(jié)間褶的分布規(guī)律和形態(tài)特征。如圖2a所示，同一體節(jié)內(nèi)及相鄰體節(jié)之間均通過節(jié)間褶相連，節(jié)間褶類似于一個彈性儲能元件，可根據(jù)蜜蜂腹部的動作完成不同的形變以滿足蜜蜂在不同狀態(tài)下的構(gòu)型要求，而且節(jié)間褶....

圖2節(jié)間褶的形態(tài)特征

圖2節(jié)間褶的形態(tài)特征2分布式變形驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計及分析

圖3分布式變形驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計及定性分析

肌肉為蜜蜂腹部各項生理活動提供了動力，在肌肉的肌原纖維中，粗肌絲和細肌絲按照一定的方式結(jié)合，通過蛋白質(zhì)的變構(gòu)作用，引起細肌絲在粗肌絲間的滑動，產(chǎn)生肌肉收縮活動[17]，粗肌絲和細肌絲之間的相對運動與機械中移動副的功能是一致的(圖3a和圖3b)。將肌肉與背、腹板的連接處等效為球副，....

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