微型扑翼飞行器是一种以昆虫和鸟类为仿生对象的新概念飞行器,在低雷诺数下飞行具有很高的气动效率和灵活性,还具有体型微小、飞行隐蔽的特点,在军、民领域有重要的应用价值和前景,成为国内外研究的热点。微型扑翼飞行器远小于常规飞行器,负载能力有限。由于其尺寸和重量限制,在扑翼飞行器的微型化进程中续航能力不足的问题较为突出。将能量回收技术在扑翼飞行器上应用无疑有助于这一问题的解决。本文提出采集翅膀振动能量从而持续供能的能量采集方案。在分析国内外能量采集技术及在飞行器上的应用的基础上,提出了一种集成结构支撑、力传感等功能于一体的柔性压电能量采集翅翼。选取PVDF压电薄膜材料作为扑翼飞行器的翼膜,根据实验结果进行优化,制成异形悬臂梁结构的、柔性压电翅翼。这种能量回收翅翼的突出优点是不增加飞行器额外负载,也不影响翅膀的被动变形。从而保证在不影响飞行性能的前提下为飞行器回收能量。本文介绍了压电输出与形变、压电输出与升力的数学模型推演过程,结合等效电路理论提出影响输出电压和功率的关键因素并在实验中进行了验证。并根据压电材料特性和应用场景特点尝试解释不符合数学模型的情形。文中研制了单自由度扑翼平台进行初步测试,验证压电翅翼基本输出能力;研制了参数可调的三自由度扑翼实验台,具有复杂运动轨迹输出能力;建立了变形与升力和输出电压的数学关系,分析了压电输出理论模型和实验结果差异的原因。一般振动能量采集装置的输出特性取决于自身结构和激振参数两方面。本文实验从以上两点出发,分别研究翅翼能量提取结构和扑动参数对压电输出的影响。同时,研究气动升力的变化,探讨压电能量收集与气动升力产生的相互关系。得到了适于扑翼飞行器飞行和能量采集的压电翅翼结构参数、运动参数。根据实验结果推理限制功率输出提高的原因,研究不同位置压电信号的幅值和相位特点,进而提出了“L”形振动能量采集结构,有效提高了输出能力。在效果测试中,将14粒组成“JLU”形状的LED灯点亮。