仿昆撲翼微飛行器（Flapping Wing Micro Aerial Vehicle，F(xiàn)WMAV）是一類昆蟲尺度的空中飛行機(jī)器人。通過模仿飛行昆蟲的高頻往復(fù)式變攻角撲翼翅運(yùn)動(dòng)模式，它能夠?qū)崿F(xiàn)與飛行昆蟲相似的懸飛能力和機(jī)動(dòng)性。該尺度的微小型撲翼飛行器具有眾多較大尺度的撲翼飛行器無與倫比的優(yōu)點(diǎn)，其個(gè)體小、重量輕、噪聲低、功耗低、制造成本低、機(jī)動(dòng)靈巧，能協(xié)同工作。其在未來的軍民領(lǐng)域中擁有廣闊的應(yīng)用前景，如交通、環(huán)境監(jiān)視和監(jiān)管、狹窄空間的災(zāi)難搜救、農(nóng)作物授粉、民用安防、軍事偵察和定點(diǎn)投放以及干擾等，目前有關(guān)仿昆FWMAV的研究已成為國內(nèi)外部分重要科研機(jī)構(gòu)和研發(fā)單位的熱門研究課題。
　　雖然仿昆FWMAV有眾多優(yōu)點(diǎn)，但因其研制涉及多學(xué)科的交叉和融合——即復(fù)合材料設(shè)計(jì)和微加工、功能材料驅(qū)動(dòng)技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)、低雷諾數(shù)三維非穩(wěn)態(tài)空氣動(dòng)力學(xué)、先進(jìn)的機(jī)器人自主控制技術(shù)（如智能控制理論、同步定位建圖技術(shù)（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）、航跡規(guī)劃技術(shù)）、電子工程學(xué)（如超大規(guī)模集成電路、低功耗電源電路、電子神經(jīng)系統(tǒng)）、計(jì)算機(jī)科學(xué)（如協(xié)同算法、人工智能算法）等學(xué)科，所以其研制難度極具挑戰(zhàn)性。針對(duì)仿昆FWMAV的研究勢必帶動(dòng)并促進(jìn)相關(guān)學(xué)科和關(guān)聯(lián)技術(shù)的進(jìn)步。
　　本書系統(tǒng)開展了有關(guān)仿昆FWMAV的懸飛氣動(dòng)力分析、氣動(dòng)參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)和樣機(jī)微加工制造等科學(xué)與工程問題的論述和研究，以期為仿昆FWMAV的氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級(jí)概念設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)性理論框架；同時(shí)為仿昆FWMAV未來自主飛行姿態(tài)控制機(jī)制中涉及的翅拍動(dòng)力學(xué)和翅膀被動(dòng)扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)問題提供一些見解。本書涉及的主要研究內(nèi)容具有一定的理論原創(chuàng)性和實(shí)踐性，可用于指導(dǎo)仿昆撲翼微飛行器的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力的理論預(yù)測、翅運(yùn)動(dòng)軌跡的可調(diào)控策略設(shè)計(jì)、氣動(dòng)參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)、樣機(jī)的微加工制造和裝配以及測試。
　　本書共九章：第一章闡述了本書的研究背景和工程意義。隨后敘述了雙翅目類昆蟲翅拍模型的研究概況和仿昆FWMAV的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，從中提煉出了本書在從事仿昆FWMAV的工程設(shè)計(jì)時(shí)將面臨的重要工程問題和學(xué)術(shù)問題，即厘清了本書的研究動(dòng)機(jī)和需解決的關(guān)鍵問題；第二章概述了當(dāng)前流行的昆蟲撲翼飛行的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）的建模理論和數(shù)值求解算法；第三章介紹了撲翼飛行氣彈性噪聲的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)論述了不同撲翼飛行物種的發(fā)聲機(jī)制和降噪機(jī)制。第五章和第六章分別開展了基于第四章提出和建立的擴(kuò)展的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力和慣性力及力矩模型的撲翼懸飛翅拍動(dòng)力學(xué)問題和撲翼懸飛能耗最小時(shí)的翅膀幾何學(xué)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的單獨(dú)或組合優(yōu)化研究；第七章基于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)力模型和集總參數(shù)化線性模型建立了撲翼懸飛概念設(shè)計(jì)框架；第八章闡述了懸飛仿昆FWMAV的設(shè)計(jì)、制造和測試；第九章簡述了本書的工作總結(jié)和主要研究內(nèi)容以及對(duì)未來研究方向的展望。