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Diseño Mecánico y Análisis de Rendimiento de un Mecanismo de Salto Inspirado en un Gorgojo

Autores: Yu, Zhiwei; Zeng, Yifan; Guo, Ce

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Mecanismos de salto
Estructura biológica
Investigación biomimética
Gorgojo
Principio de funcionamiento
Simulaciones de prototipos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los mecanismos de salto constituyen un medio importante de resolución en aplicaciones como el cruce de terrenos irregulares y la exploración espacial. Sin embargo, el diseño tradicional utiliza principalmente el pensamiento de diseño ingenieril, pero rara vez estudia las características estructurales de los organismos mismos y carece de una base de investigación biomimética, lo que lleva a la diferencia entre el mecanismo de salto y la estructura biológica y su capacidad de salto. Por otro lado, falta un estudio en profundidad sobre el mecanismo de salto biológico desde la perspectiva de la ingeniería. El gorgojo tiene un excelente rendimiento de salto, y su estructura clave de salto está especialmente diseñada por biólogos. Para investigar el mecanismo de movimiento y el mecanismo de trabajo de los mecanismos de salto, este artículo toma al gorgojo como objeto biónico y diseña un mecanismo de salto inspirado en el gorgojo. Se diseña un prototipo en miniatura para reproducir el mecanismo de salto del gorgojo con su principio de funcionamiento y estructura anatómica para verificar cómo funcionan los mecanismos de salto del gorgojo, y resulta tener un buen rendimiento en altura de salto. Este artículo presenta la estructura anatómica y el principio de funcionamiento del mecanismo de salto del gorgojo, seguido de la explicación y análisis de su cinemática y dinámica, luego realizando simulaciones de prototipos virtuales para comparar diferentes esquemas de diseño, con resultados que guían la optimización de parámetros y someten una máquina prototipo a una prueba de altura. En comparaciones entre los mecanismos de salto existentes cuyo método de salto está inspirado en la biología, el diseño presente, que pesa 44.7 g, puede saltar hasta una altura máxima de 2 m. La presente investigación establece un principio de trabajo inspirado biológicamente y proporciona un nuevo arquetipo práctico en estudios inspirados biológicamente.

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