仿生扑翼飞行机器人(或称其为微型扑翼飞行器)是基于生物扑翼飞行原理设计和制造的微型飞行器，在民用和军事领域有着十分广阔的应用前景。随着微型扑翼飞行器研究的不断深入，有关仿生扑翼飞行机器人的飞行机理及其翅翼驱动方式的研究正成为这一领域的研究热点。 本文围绕仿生扑翼飞行机器人研究中的突出问题，以仿生扑翼飞行机器人的飞行机理及其驱动方式为重点，在“昆虫飞行高升力机理”、“柔性翅”、“柔性楔形效应”、“翅翼驱动方式”、“电致伸缩器”等方面进行了理论和试验研究，旨在对攻克目前仿生扑翼飞行机器人研究中的一些突出难题有所贡献。论文由八个章节组成，约10万字。 绪论部分简述了仿生飞行的历史与进展、仿生扑翼飞行机器人的特点和应用，论述了仿生扑翼飞行机器人研究中的几大突出难题及论文涉及的有关研究，对仿生扑翼飞行机器人飞行机理及翅翼驱动方式的研究现状进行了综述，叙述了课题研究意义及论文主要研究内容。 有关微型扑翼生物的飞行高升力机理问题，第二章对现有“昆虫飞行高升力机理”进行了认真研究，提出了现有“昆虫飞行高升力机理"研究成果中存在的一些值得商榷的问题。第三章提出一种基于“柔性楔形效应”的生物扑翼飞行高升力机理新解释。用“柔性楔形效应”解释昆虫飞行高升力，有别于很多研究者们目前对昆翅柔性变形的理解。昆翅柔性变形对高升力的影响，最主要的不是改变了面积，而是改变了气流的路径。 有关刚性翅和柔性翅的问题，第三章和第四章的研究表明：翅变形所改变的不仅是有效面积，最重要的是影响了升阻比的大小，对产生高升力有很大的贡献。根据研制扑翼飞行机器人过程的有关试验研究结果和生物活体研究的结果，提出在研究仿生扑翼飞行机器人飞行机理时将昆翅视为柔性翅的新观点。基于柔性翅的观点，第三章提出：翅翼在自适应变形状态下施以简单的节律运动将是仿生扑翼飞行器翅翼驱动方式的发展趋势，研究重点将转向翅翼的材料、结构和变形。第七章中对翅膜变形进一步研究的问题进行了论述。 将昆翅视为柔性翅，第四章从翅的结构、翅变形的测量、翅变形对导流角的影响、翅变形对升力系数的影响、翅变形与涡流作用、翅反向时的马格纳斯效应、翅反向时的尾流捕捉等方面对昆虫飞行时有关运动和力的一些关键问题进行了分析。对这些问题的正确认识，有助于理解柔性翅优于刚性翅的观点，有助于理解仿昆翅只需采取简单节律运动的观点。用翅变形观点分析昆虫飞行时的运动和力，强调昆翅具有柔性、飞行时产生变形从而获得高飞行力。提出等效的方法，建立柔性翅研究和刚性翅研究的内在联系。 依据柔性翅的观点对昆翅运动进行的分析和对柔性翅气动力进行的分析，不同于传统的昆翅运动分析和对刚性翅的气动力分析，但又利用了目前刚性翅试验研究的成果，有助于对柔性翅进行进一步的深入研究。有关微型翅翼驱动问题，第五章基于仿生扑翼飞行机器人翅翼驱动方式采取简单节律运动的观点，对实现翅翼节律运动的方式进行了研究。分析了在样机研制过程中进行过研究的几种驱动方式各自的特点，对一种新的驱动方式——采用电致伸缩器驱动仿生扑翼飞行机器人的翅翼运动，进行了深入研究。理论与试验都表明，电致伸缩器结构简单、制造方便，若材料选择适宜，将能有较好的驱动力和较大的直线位移且自重较小，适用于生物器件的驱动，如仿生扑翼飞行机器人的扑翼运动。对电致伸缩器在仿生扑翼飞行机器人中的潜在应用进行了分析。将电致伸缩器应用于仿生扑翼飞行机器人，通过控制电致伸缩器的“缩”和“伸”，能实现翅翼在一定角度范围内的上、下拍动。这种驱动方式，能减小驱动器的启动功率和整个系统的冲击载荷；当驱动两翼的电致伸缩器所施加的电压不同时，可使两翼拍动幅值不同，从而实现不同的飞行动作，具有较高的灵活性。 有关微型动力源的问题，第六章提出了微型飞行机器人动力源的两大研究趋势。第七章提出了仿昆扑翼飞行机器人课题研究中值得思考的若干问题。有关低雷诺数问题，提出以动量定理为基础分析昆虫翅翼产生高飞行升力方法具有合理性的观点；有关非定常微分方程问题，提出非定常微分方程并非解决一切问题之关键的观点；有关翅变形问题，提出采用柔性翅模型进行研究和利用有关刚性翅研究成果的观点；有关试验进一步研究的问题，提出集中有效资源和研究力量进行仿生扑翼飞行机器人样机和试验平台的试验研究的观点。 本研究得到的新理论的核心是“柔性翅更适合仿生飞行”和“用翅柔性变形简化扑翼运动”。第六章对于刚性翅和柔性翅的拍翅模型在课题组共同研制的气动力测量试验平台上进行了气动力试验，得到了合适刚度对气动力性能明显有益、飞行生物的翅存在柔性对升力明显有益的试验结果。该试验结果是论文“柔性翅更适合仿生飞行”这一观点的实验基础。仿生运动的模拟越简单越容易稳定地实现，课题组设计制作的第一代柔性翅仿生扑翼飞行机器人样机，在试飞中初步证实了“用翅柔性变形简化扑翼运动”的理论正确、方法可行。