13、气动双摆与柔性指间关节设计研究

气动双摆与柔性指间关节设计研究

1. 气动双摆的能量收集潜力

气动双摆是一种具有潜在能量收集能力的装置。其运动方程如下：
[
\begin{cases}
(J_1 + ml_1^2)\ddot{u} + ml_1l_2\cos(h - u)\ddot{h} - ml_1l_2\sin(h - u)\dot{h}^2 = -VCl_1C_d(\alpha)\sin(u + l_1\dot{u} + r\cos(h - u)\dot{h}) - VCl_1C_l(\alpha)\cos(u + r\sin(h - u)\dot{h}) - ju - j_3u^3 - d\dot{u}\
(J_2 + ml_2^2)\ddot{h} + ml_1l_2\cos(h - u)\ddot{u} + ml_1l_2\sin(h - u)\dot{u}^2 = -rVC_d(\alpha)\sin(h + r\dot{h} + l_1\cos(h - u)\dot{u}) + VrC_l(\alpha)(-\cos(h + l_1\sin(h - u)\dot{u})) + V^2C_m(\alpha)
\end{cases}
]
对于对称翼型，(C_l(0) = C_m(0) = 0)，所以(u = h = 0)是摆的平衡位置。为了收集流动能量，摆需要进行周期性运动，这意味着稳定的平衡状态是不希望出现的。

在数值模拟中，我们选择以下无量纲参数值：
|参数|值|
| ---- | ---- |
| (l_1) | 2 |
| (l_2) | 2 |
| (r) | 2 |
| (m)