机械工程学报

作者：隋峻浩, 赵宏哲, 杨浩, 于靖军

单位：1. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院 北京 100191;2. 空间物理重点实验室 北京 100076

关键词：仿生设计,蜜蜂蜂腰,3(3-RSR)机构,运动学分析,实验验证；

空天飞行器的头锥构型对其各个飞行阶段的最佳气动外形有着重要的意义。观察发现蜜蜂蜂腰的结构变化与空天飞行器的变体头锥变形需求一致，因此可以借鉴蜜蜂蜂腰的变形来设计仿生变体头锥结构。通过对蜜蜂蜂腰的变形运动进行观察与分析，可以得到蜜蜂蜂腰的最大伸缩率与弯曲角度，并设计一种性能优于蜜蜂蜂腰结构的变体头锥机构。基于3-RSR并联机构的运动学特性，设计3(3-RSR)串并联机构，并对其进行运动学的理论计算与虚拟样机仿真分析。加工制造3(3-RSR)变体机构物理样机并设计外壳，进行运动学实验验证。实验证明本变体机构的最大伸缩率可达38.87%，最大弯曲角度可达60.172°，伸缩运动的定位精度可达2.25 mm，重复定位精度可达±0.49 mm。该样机的结构伸缩率与最大弯曲角度均优于蜜蜂蜂腰结构，并具有与蜜蜂蜂腰结构类似的分节结构，可满足空天飞行器不同阶段的最佳气动外形。

来源：2025年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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