扑翼飞行器(Flapping-wing MAV)是一个多学科综合性的研究项目,集成了微电子技术、柔性机构、微型动力系统等前沿科技,未来扑翼飞行器将朝着微型化、智能化方向发展,所面临的技术问题是如何实现部件的微型化以及在微型化的同时满足功能的要求。论文的第一章整理了目前扑翼飞行器的研究现状,对当前扑翼飞行器技术上的进步和不足之处进行了分析,总结了扑翼飞行器研究中的难点和关键技术,展望了未来扑翼飞行器的发展趋势。第二章基于对蝙蝠飞行方式的研究,提出了一种仿蝙蝠扑翼飞行器设计方案,并且通过单一原动件驱动,既实现了拍动和折叠的耦合协调运动,又提高了系统的单位质量功率系数；设计的对称双翼拍动机构能保证左右翅膀同步运动,为飞行器的平稳飞行提供了保证；采用凸轮机构来控制翅翼的伸展和收缩,通过调整凸轮外轮廓线和初始相位角可以控制蝙蝠翅翼的折叠状况；拍动机构和翅翼折叠机构的协调耦合,可以实现翅翼空间运行轨迹的规划；建立了翅膀拍动和折叠的数学模型,在此基础上编写了仿真程序,仿真结果达到了预期的目标。第三章针对于所提出的仿蝙蝠扑翼飞行器设计方案,对翼展为400mm的扑翼飞行器进行了优化设计,针对蝙蝠向后折叠拍动翅膀的运动方式,提出了一种翅翼折叠的数学模型,使之用于翅翼的升力计算,采用杆组法建立解翅翼拍动角速度的数学模型,采用条带理论建立翅翼气动力的数学模型,并将气动力作为优化目标函数,约束条件选择为仿生学和机构学的限制；结果表明,优化后翅翼的气动力提高了73%左右,机构的传递效率也有很大提高。第四章利用拉格朗日方程,建立了仿蝙蝠折叠扑翼飞行器的动力学方程,分析了翅翼气动阻力和转动惯量对曲柄转速的影响。首先利用流体力学原理,建立了折叠翼气动力矩的数学模型；其次,针对单自由度平面连杆机构等效动力学模型,将平面连杆机构看做是质点系和平面刚体系统所组成的混合系统,建立翅翼在拍动和折叠情况下机构等效力矩和等效转动惯量的数学表达式；最后基于拉个朗日方程建立系统的等效动力学模型,求解系统的真实运动规律,为准确计算扑翼飞行器的气动升力提供了理论基础。第五章依据仿生扑翼飞行器的尺度关系,设计了一个翼展为1500mm的仿鸟扑翼飞行器,整机重量在330g左右,并进行了试飞研究,得到了一些飞行的关键因素。