仿生扑翼飞行以其优越的机动性和气动效率,已成为微型飞行器研究中备受关注的新驱动模式。目前已有仿生扑翼飞行器研制成功的案例,但相关论文大多从结构或气动等局部视角入手,对扑翼飞行器的设计制作缺乏系统性指导。本论文从扑翼飞行器的仿生原型即自然界的飞行生物入手,以仿生学原理制定扑翼飞行器的总体设计目标,把系统划分为驱动与传动模块、扑动翼模块、中控模块;对各模块分别进行设计制作,并对多模块进行整合研究,力求展现仿生扑翼飞行器设计与制作的全貌。总体设计中,依据扑翼飞行的特有模式,根据尺度率原理,确定扑翼飞行器的整体参数,为运动和气动模型的建立以及样机研制提供依据。驱动与传动模块中,在分析驱动与传动模块组成的基础上,对扑翼飞行器的整机能耗进行估算,结合尺寸、重量等因素,进行电源选型;在计算功率和扭矩需求的基础上,进行电机选型;设计并制作了“同向耦合减速机构”,与等效输出的传统二级减速器相比尺寸减少64%,重量减轻31%。扑动翼模块中,依据尺度率原理确定扑动翼及尾翼的参数;根据仿生学原理及鸟类扑翼的运动规律,建立仿生扑翼运动模型;利用叶素理论建立扑翼气动力模型,并借助Matlab进行气动力分析;同时利用Xflow对扑翼飞行器进行计算流体建模,分析其外流演化及气动特性。中控模块中,设计半自主飞行控制方案,以姿态控制为目标,进行姿态解算、运动控制、无线传输等功能的软硬件设计与制作;同时进行了图像采集载荷的设计与制作。论文整合以上模块得到完整的扑翼飞行器后,设计搭建气动测力平台,进行整机气动力测试。测试结果显示扇翅平均角仅能影响扑翼合力矢量的方向,而扇翅频率仅能影响扑翼合力矢量的大小,表明扇翅平均角和扇翅频率相结合会在扑翼飞行器的纵向机动控制中发挥作用;最后对样机进行室内悬挂飞行测试及户外遥控飞行测试。论文设计与制作了两代样机:第一代样机空间尺寸840×260×100mm,起飞总重280g,翼载荷41.7N/m~2,最小功率速度5.2m/s,适合于飞行空间不受限制、飞行速度较大、负载要求较高及机动性要求不高的场合;第二代样机空间尺寸400×140×300mm,起飞总重30g,翼载荷22.6N/m~2,最小功率速度3.2m/s,适合于飞行空间有所限制、飞行速度较小及机动性要求较高的场合。