扑翼飞行器即通过模拟昆虫以及鸟类飞行方式制造的一种仿生飞行机器人。扑翼飞行器通过机翼拍打空气的反力作为升力及前行力，与常见的固定翼和旋翼飞行器相比，具有效率高、质量轻、机动性强、耗能低等显著优点，是飞行器发展的一个重要方向。扑翼飞行器在军事和民用方面具有巨大潜能，在军事侦察、交通管制、灾害预警及搜救、环境监测等多个领域具有一定的应用前景。

图1 国内外扑翼飞行器

研究现状

国内外各研究团队已在扑翼飞行飞行器的动力学分析、能源系统和控制系统设计等方面取得了显著的成就。目前前沿的研究成果有：美国AeroVironment公司的Nano hummingbird蜂鸟机器人、德国Festo公司的SmartBird以及蜻蜓机器人、美国哈佛大学的RoboBees扑翼飞行机器人、美国加州理工学院的蝙蝠机器人以及国内北京航空航天大学、西北工业大学、南京航空航天大学的扑翼飞行器等（如图1所示）。研究人员在理论研究和扑翼飞行器开发方面的不懈努力，使得扑翼飞行器的广泛应用成为可能。

成为焦点

2017 年2 月1 日，一款名为BatBot (B2) 的仿生蝙蝠扑翼机器人登上国际权威期刊《ScienceRobotics》封面(图2)，这也标志着仿生扑翼飞行器已然成为国内外学者在无人机前沿发展关注的焦点。

图2 Bat Bot (B2)仿生蝙蝠扑翼机器人

主要内容

为了吸引更多的人关注扑翼飞行器并对其发展状况有初步的了解，本综述主要介绍了目前世界领先的多款扑翼飞行器的特征和技术特点，分析其优劣势；接着从动力学、能源和控制等多方面阐述扑翼飞行器所涉及的关键技术并对其发展方向进行展望。

相对于旋翼和固定翼无人机而言，扑翼无人机起步较晚，各方面技术远没有其它无人机成熟，还不能大规模量化生产和投入使用。材料、结构、能源系统、控制系统等多个方面亟待完善，如何结合仿生、智能技术和模块集成等技术实现扑翼机的飞跃发展是研究人员努力的方向。希望通过这篇扑翼飞行器的综述，能激发更多人的兴趣，让更多人才加入到扑翼飞行器的研究当中。

引用格式：贺威, 丁施强, 孙长银. 扑翼飞行器的建模与控制研究进展. 自动化学报, 2017, 43(5): 685-696

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2017-5-685.htm

作者简介：

贺威  北京科技大学自动化学院教授、博士生导师。主要研究方向为扑翼飞行机器人、分布式参数系统控制和振动控制。E-mail:weihe@ieee.org

丁施强  电子科技大学自动化工程学院硕士研究生。主要研究方向为边界控制、振动控制、扑翼飞行器控制器设计。E-mail:sqiangding@163.com

孙长银  东南大学自动化学院教授。主要研究方向为智能控制，飞行控制，模式识别和最优化技术。E-mail:cysun@seu.edu.cn