馬東福，宋筆鋒，宣建林，年 鵬

(1. 西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院，西安 710072；2. 西北工業(yè)大學(xué)太倉長三角研究院，太倉 215400)

0 引 言

仿鳥撲翼飛行器(Bird-like flapping-wing aerial vehicle，BFAV)是一種新概念、新原理和新技術(shù)高度集成的飛行器，具有體積小、飛行效率高、隱蔽性好等諸多特點(diǎn)[1-2]，適合在城市樓群、密林等復(fù)雜環(huán)境中穿梭飛行甚至棲停，尤其適用于反恐、維穩(wěn)和特種作戰(zhàn)中[3-5]。裝有微型攝像系統(tǒng)的仿鳥撲翼飛行器加裝高能微型炸彈，可以作為一種隱蔽性很強(qiáng)的定點(diǎn)精確攻擊武器，同時(shí)，通過組網(wǎng)方式可組成微型戰(zhàn)斗群，大幅提高單體作戰(zhàn)效能[6]。自1996年美國國防高級研究計(jì)劃局(Defense Advanced Research Program Agency，DARPA)啟動(dòng)“微型飛行器”研究計(jì)劃以來[7-8]，短短20多年的時(shí)間，仿鳥撲翼飛行器的研制已經(jīng)取得諸多顯著成果，其中具有代表性的有美國馬里蘭大學(xué)的Robo-Raven[9-10]，德國Festo公司的Smartbird[11]，中國西北工業(yè)大學(xué)的“信鴿”[12]等。

仿鳥撲翼飛行器在飛行時(shí)，所攜帶能源有限，要求它在執(zhí)行任務(wù)的過程中盡最大可能節(jié)省能源。同時(shí)在此過程中，其所處任務(wù)環(huán)境復(fù)雜多變(如在偵查敵情時(shí)，要求其隱蔽在某個(gè)角落進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)控，完成監(jiān)控后再次起飛執(zhí)行下一個(gè)任務(wù))，飛行器需在任意時(shí)間和地點(diǎn)完成降落或者起飛動(dòng)作以應(yīng)對隨機(jī)發(fā)生的狀況，而這一動(dòng)作則是需要在沒有人為干預(yù)或間接干預(yù)的情況下完成，于是就要求仿鳥撲翼飛行器必須具備消耗少量能量的自主起降能力。目前仿鳥撲翼飛行器自主起降相關(guān)研究還較少，且僅有為數(shù)不多的仿鳥撲翼飛行器具備自主起降能力，如DARPA委托美國航空環(huán)境公司研制的Nano Hummingbird[13]、斯坦福大學(xué)研究中心和多倫多大學(xué)合作研制的Mentor[14]，但該兩種飛行器還均無法兼顧平飛，而對于Robo-Raven[9-10]、“信鴿”[12]等極大多數(shù)仿鳥撲翼飛行器來說，仍采用手拋起飛的方式。隨著仿鳥撲翼飛行器研究日益成熟，自主起降已經(jīng)成為其走向?qū)嵱没缆坟叫韫タ说年P(guān)鍵技術(shù)之一，并逐漸被重視起來，然而受限于結(jié)構(gòu)重量、能源動(dòng)力等諸多問題，該技術(shù)仍面臨巨大的挑戰(zhàn)[3-4]。

1 鳥類起降動(dòng)作研究

科學(xué)家們從飛鳥獲得靈感創(chuàng)造出了仿鳥撲翼飛行器，因此研究鳥類起降機(jī)理，對仿鳥撲翼飛行器自主起降研究具有指導(dǎo)意義。起飛、降落是鳥類在棲息地和空中飛行兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，需要翅膀、腿和尾巴等部位共同協(xié)作完成，是鳥類生存最重要的動(dòng)作之一，尤其是在躲避天敵時(shí)，起飛動(dòng)作直接決定了其被殺死的概率[15-17]。鳥類起飛要比在空中飛行困難且復(fù)雜得多，因?yàn)轼B類必須提供大于自身重力的升力才能離開所棲息的位置；降落時(shí)，則與起飛動(dòng)作相反，需升力小于自身重力，同時(shí)降低飛行速度[15,18]。

鳥類從棲息地到空中轉(zhuǎn)變時(shí)，最重要的是達(dá)到起飛速度[19]。對于可實(shí)現(xiàn)懸停的蜂鳥，其升力產(chǎn)生的機(jī)制和昆蟲比較相似[20]，即通過翅膀的高頻翻轉(zhuǎn)撲動(dòng)，使得其在上撲和下?lián)湫谐讨芯a(chǎn)生升力[21-22]，從而可以垂直起飛，而對其它大部分鳥類來說，則需要借助其它一些方式。跳躍作為一種短時(shí)間內(nèi)獲得高速的極為有效的方法[23]，被諸多鳥類采用。起飛時(shí)，腿部提供了主要初始加速度，當(dāng)腳離開棲息地時(shí)，翅膀承接后續(xù)運(yùn)動(dòng)。斑馬雀和鉆鴿通過跳躍可獲得90%起飛加速度，而歐洲椋鳥則高達(dá)95%[24]。但當(dāng)鳥類無法通過跳躍起飛時(shí)，則需要通過腿部奔跑和翅膀撲動(dòng)協(xié)同加速，在紅喉潛鳥水面起飛過程中，這一起飛速度為10 m/s[25]。另外當(dāng)鳥類處于樹枝、桿塔或者峭壁等較高的地方時(shí)，則選擇張開翅膀從高處下落，拍打翅膀滑翔起飛，這是一種相對省力的起飛方式。

圖1 鳥類起降Fig.1 Birds take-off and landing

鳥類從空中到棲息地轉(zhuǎn)變時(shí)，主要根據(jù)著陸點(diǎn)的特征做出相應(yīng)決策，提前將速度降低以增大著陸的準(zhǔn)確性和安全性[26]。著陸前，通過減小翅膀的撲動(dòng)頻率、撲動(dòng)幅度，調(diào)整翅膀、身體及尾巴的姿態(tài)增加飛行阻力；著陸時(shí)，翅膀和尾巴維持平衡，腿和腳則用來起支撐和緩沖的作用[18,27-28]。

由上述可知，鳥類具有原地垂直起飛(蜂鳥)、跳躍起飛、奔跑起飛、滑翔起飛四種起飛方式。原地垂直起飛時(shí)，翅膀以特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律撲動(dòng)，同時(shí)獲得升力和推力完成起飛；跳躍起飛時(shí)，通過腿部力量以一定角度起跳提供主要的起飛初始速度和加速度，腳離開棲息地的同時(shí)，翅膀快速撲動(dòng)提供升力和推力完成起飛；奔跑起飛時(shí)，通過快速奔跑產(chǎn)生向前的初始速度和加速度，同時(shí)伴隨翅膀撲動(dòng)進(jìn)行加速，當(dāng)達(dá)到起飛速度時(shí)完成起飛；滑翔起飛時(shí)，從高處躍下，同時(shí)撲動(dòng)翅膀，利用重力加速從而完成起飛。而鳥類降落時(shí)，則是通過改變翅膀的形狀及身體姿態(tài)減速，完成降落。

綜上，通過對鳥類起降方式學(xué)習(xí)，可以將其原理應(yīng)用到仿鳥撲翼飛行器垂直起降、彈跳起降、滑跑起降和滑翔起降的自主起降方案設(shè)計(jì)中。

2 自主起降技術(shù)研究進(jìn)展

在實(shí)際使用時(shí)，仿鳥撲翼飛行器通過某種特定的方式自主起飛并快速進(jìn)入飛行狀態(tài)，然后在任務(wù)需要時(shí)降落。結(jié)合鳥類起降方式和目前仿鳥撲翼飛行器自主起降研究成果，仿鳥撲翼飛行器自主起降技術(shù)可歸納為下述類型。

2.1 垂直起降技術(shù)

1)尾座式垂直起降技術(shù)

通過實(shí)驗(yàn)、仿真計(jì)算等手段，蜂鳥翅膀的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相關(guān)氣動(dòng)機(jī)理已逐漸被學(xué)者們所揭示[20-22]，模仿蜂鳥翅膀特殊運(yùn)動(dòng)使仿鳥撲翼飛行器垂直起降成為可能。如圖2(a)所示，由DARPA委托美國航空環(huán)境公司研制的Nano Hummingbird[13]，起飛總重19.0 g，撲動(dòng)頻率30 Hz，具有自主起降、懸停的能力，可實(shí)現(xiàn)6.7 m/s的最大前飛速度，航時(shí)4 min，同時(shí)還可攜帶攝像頭等任務(wù)設(shè)備。如圖2(b)所示，比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)研制的Colibri[29]，起飛總重22 g，撲動(dòng)頻率22 Hz，可實(shí)現(xiàn)垂直起降、穩(wěn)定懸停及前飛。如圖2(c)所示，中國北京航空航天大學(xué)研制的仿蜂鳥撲翼飛行器[30]，起飛總重25 g，撲動(dòng)頻率35 Hz，可實(shí)現(xiàn)垂直起降、穩(wěn)定懸停及簡單機(jī)動(dòng)。

圖2 仿蜂鳥撲翼飛行器Fig.2 Hummingbird-like flapping-wing aerial vehicle

采用尾座式垂直起降技術(shù)，使仿鳥撲翼飛行器具有了良好的自主起降性能，但同時(shí)也帶來了載重小、航時(shí)短等其他問題。對一般仿鳥撲翼飛行器來說，在飛行過程中，其撲動(dòng)平面幾乎時(shí)刻保持豎直狀態(tài)，撲動(dòng)頻率和撲動(dòng)幅度相對較低；而由于采用該技術(shù)，在起降期間，機(jī)翼的撲動(dòng)平面幾乎水平，同時(shí)撲動(dòng)頻率和撲動(dòng)幅度均較大，飛行器功耗較高，若持續(xù)以該姿態(tài)前飛，那么將對飛行器的航時(shí)十分不利，因此起降、平飛之間的轉(zhuǎn)換尤為重要。

然而這一轉(zhuǎn)換過程，仍存在諸多問題。起降階段，機(jī)翼高頻、大幅撲動(dòng)，同時(shí)為使飛行器擁有較為合理的穩(wěn)定性和操縱性能，需要將重心布置在機(jī)身后部適當(dāng)遠(yuǎn)離機(jī)翼焦點(diǎn)的位置；平飛階段，則是需要機(jī)翼以較小的幅度和頻率撲動(dòng)，同時(shí)要將重心適當(dāng)接近機(jī)翼的焦點(diǎn)。目前大多數(shù)仿鳥撲翼飛行器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律[3-4]，這種撲動(dòng)參數(shù)的變化和重心位置的變化對機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出新挑戰(zhàn)；與此同時(shí)，仿蜂鳥撲翼飛行器控制研究，也主要集中在懸停等單一飛行狀態(tài)下，因此不同飛行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換控制也需要進(jìn)一步突破[31-33]。

2)混合布局垂直起降技術(shù)

旋翼飛行器最大的特點(diǎn)便是可實(shí)現(xiàn)垂直起降，這也為仿鳥撲翼飛行器垂直起降帶來另外一條解決思路。

圖3 微型撲旋翼飛行器Fig.3 Flapping-rotor wing micro aerial vehicle

目前旋翼+撲翼的布局形式主要有兩種，一種是撲旋翼，如圖3(a)所示，其通過一對繞中心軸旋轉(zhuǎn)的撲動(dòng)翼上下?lián)鋭?dòng)產(chǎn)生水平力矩驅(qū)動(dòng)撲動(dòng)翼被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在撲動(dòng)翼撲動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生升力，可實(shí)現(xiàn)垂直起降[34-35]。如圖3(b)所示，由英國克蘭菲爾德大學(xué)、中國北京航空航天大學(xué)以及北京理工大學(xué)的撲旋翼研究團(tuán)隊(duì)合作制作的機(jī)械式撲旋翼，實(shí)現(xiàn)了該類布局飛行器的首次垂直起降飛行[36]。該種飛行器從布局到飛行方式都與本文所研究的仿鳥撲翼飛行器相去甚遠(yuǎn)，其對仿鳥撲翼飛行器自主起降技術(shù)研究指導(dǎo)性意義不大，因此不再過多敘述。

另一種布局形式類似于旋翼固定翼復(fù)合式無人機(jī)[37-39]，在這里將它稱為混合布局。文獻(xiàn)[40]詳細(xì)介紹了一種三旋翼混合布局形式，如圖4(a)所示，在該設(shè)計(jì)中，仿鳥撲翼飛行器的尾翼被三旋翼的尾槳替代用來縱向配平和操縱，通過旋翼和撲翼的混合布局，使其兼具垂直起降、懸停和快速平飛的能力。文獻(xiàn)[41-42]則是設(shè)計(jì)了一種四旋翼混合布局的仿鳥撲翼飛行器，如圖4(b)所示，兩對螺旋槳體對稱安裝在仿鳥撲翼飛行器中，以滿足起降和懸停的任務(wù)要求，而平飛由撲翼模式完成，目前其原理樣機(jī)雖已制作出來，但還未進(jìn)行相關(guān)飛行實(shí)驗(yàn)。

圖4 混合布局垂直起降仿鳥撲翼飛行器Fig.4 Hybrid vertical take-off and landing BFAV

混合布局垂直起降技術(shù)，最大的特點(diǎn)是以旋翼垂直起降和懸停的優(yōu)勢彌補(bǔ)了仿鳥撲翼飛行器自主起降功能缺陷，另外當(dāng)在任務(wù)過程中，撲翼功能失效時(shí)，還可利用旋翼模式使飛行器繼續(xù)飛行，從而提高了飛行器的生存力，雖然目前尚未出現(xiàn)利用該技術(shù)成功飛行的仿鳥撲翼飛行器，但其仍是一種較為可行的技術(shù)方案。引入旋翼后，其布局成為關(guān)鍵，不同的布局形式所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)重量、功耗、控制策略等均有所差異，這與旋翼固定翼復(fù)合式無人機(jī)有諸多相似地方，但在細(xì)節(jié)上又存在巨大差異?；旌喜季址馒B撲翼飛行器主要運(yùn)動(dòng)為機(jī)翼上下?lián)鋭?dòng)，旋翼與撲翼之間相互氣動(dòng)耦合影響仍不清晰，旋翼模式與撲翼模式狀態(tài)的轉(zhuǎn)換控制也需要進(jìn)一步研究。

2.2 彈跳起降技術(shù)

將彈跳技術(shù)用于仿鳥撲翼飛行器上，使其起跳到一定高度并獲得初速度完成自主起飛，逐漸成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。Hudson等[43-44](見圖5(a))、中國江西理工大學(xué)熊康太[45](見圖5(b))，從仿生學(xué)角度對鳥類起降過程進(jìn)行細(xì)致分析，分別設(shè)計(jì)了不同結(jié)構(gòu)的彈跳機(jī)構(gòu)，通過建模、仿真初步校驗(yàn)了仿鳥撲翼飛行器彈跳起飛技術(shù)的可行性；英國曼徹斯特大學(xué)Sivalingam[46]以仿鳥撲翼飛行器彈跳起飛為目標(biāo)，設(shè)計(jì)、制作了一種直壓式彈簧彈跳機(jī)構(gòu)(見圖5(c))，通過測試其已具備一定彈跳性能，但仍需在體積、結(jié)構(gòu)重量等方面進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化；中國東南大學(xué)Zhang等[47]基于多平行四邊形機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)、制作了一種彈跳與撲翼多模式復(fù)合運(yùn)動(dòng)的仿鳥撲翼飛行器(見圖5(d))，但尚未成功起飛。

圖5 彈跳起降模型Fig.5 The model of jumping take-off and landing

由于諸多彈跳機(jī)器人所表現(xiàn)出的超強(qiáng)彈跳性能[48-50]，使得彈跳依舊為仿鳥撲翼飛行器自主起降問題的重要解決途徑。目前，彈跳機(jī)器人在設(shè)計(jì)、制作等方面已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗(yàn)[51-52]，彈跳滑翔機(jī)器人[53-56]實(shí)現(xiàn)了空中姿態(tài)調(diào)整和減小落地沖擊，仿蝗蟲彈跳機(jī)器人[57-58]初步實(shí)現(xiàn)了彈跳-撲翼復(fù)合運(yùn)動(dòng)，這些部分成果均可直接應(yīng)用于仿鳥撲翼飛行器彈跳起降技術(shù)。值得注意的是，應(yīng)用于仿鳥撲翼飛行器后，彈跳僅是作為輔助飛行器自主起降的一個(gè)功能，而飛行才是飛行器的主要任務(wù)，因此這就要求彈跳機(jī)構(gòu)在滿足起降性能的基礎(chǔ)上，其重量仍不影響飛行器的正常飛行，然而就目前來看，這已成為制約該技術(shù)發(fā)展的最大障礙，亟需攻克。

2.3 滑跑起降技術(shù)

自然界中鳥類奔跑起飛比較常見，其通過快速奔跑并撲動(dòng)翅膀來達(dá)到起飛條件。應(yīng)用于仿鳥撲翼飛行器上，可在機(jī)腹安裝輪式起落架，將機(jī)身支撐起最優(yōu)的起飛角度，起飛時(shí)，撲動(dòng)機(jī)翼推動(dòng)機(jī)身在地面滑跑，當(dāng)達(dá)到起飛速度時(shí)，完成起飛。起飛后也可收起起落架以減小阻力，降落時(shí)重新放下。

美國加利福尼亞大學(xué)Peterson等[59]利用起落架使仿鳥撲翼飛行器BOLT成功滑跑起飛，如圖6(a)所示，飛行器翼展28 cm，撲動(dòng)頻率18 Hz，起飛重量11.4 g，當(dāng)滑跑速度達(dá)到2.5 m/s時(shí)可在光滑的木板上起飛，滑跑距離為2 m。韓國國防發(fā)展局Jong-Heon等[60]對加裝了起落架的仿鳥撲翼飛行器進(jìn)行了性能測試，如圖6(b)所示，該飛行器翼展50 cm，撲動(dòng)頻率12.25 Hz，起飛重量210 g，當(dāng)機(jī)翼撲動(dòng)推動(dòng)機(jī)身在光滑地面上滑跑速度達(dá)到7.23 m/s時(shí)，飛行器成功起飛，滑跑距離為11.22 m。

圖6 滑跑起降仿鳥撲翼飛行器Fig.6 Taxiing take-off and landing BFAV

仿鳥撲翼飛行器滑跑起飛時(shí)，通過機(jī)翼的撲動(dòng)同時(shí)產(chǎn)生升力和推力，從靜止加速到起飛速度需要一定的滑跑距離，這對起飛場地平整程度提出了較高要求，因此這也限制了該技術(shù)的應(yīng)用。而在撲動(dòng)滑行過程中，機(jī)翼周期性上下?lián)鋭?dòng)會(huì)造成機(jī)身振動(dòng)，這對前進(jìn)時(shí)機(jī)輪指向穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響[60]，需要克服。

2.4 滑翔起降技術(shù)

仿照鳥類滑翔起降，為仿鳥撲翼飛行器加裝棲停裝置，首次起飛時(shí)手拋起飛，當(dāng)需要降落時(shí)，使其可以像鳥兒一樣棲停在屋頂、電線桿或者樹枝等較高的地方，當(dāng)再次起飛時(shí)，只需從棲停地滑落，進(jìn)入滑翔模式獲得起飛速度完成起飛。文獻(xiàn)[61]以此起降技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)，如圖7所示，該棲停裝置為一對仿生機(jī)械鳥爪，通過視覺導(dǎo)航單元和運(yùn)協(xié)調(diào)處理器共同作用來完成仿鳥撲翼飛行器的起降動(dòng)作。

圖7 撲翼仿生起落架系統(tǒng)Fig.7 Bionic undercarriage system of BFAV

滑翔起降技術(shù)更為仿生，然而其技術(shù)要求也更高，在該技術(shù)中，如何完成精準(zhǔn)降落成為最重要的問題。為滿足精準(zhǔn)降落，仿鳥撲翼飛行器首先必須擁有近乎懸停的能力[61]；其次，不但需要研究輕量化的棲停裝置，更需要研究智能環(huán)境感知和控制系統(tǒng)，如棲停過程中障礙物及棲停位置的精確識別、棲停裝置的收放、棲停過程抗擾動(dòng)的穩(wěn)定控制、運(yùn)動(dòng)模式之間的轉(zhuǎn)換控制等。而就目前技術(shù)的發(fā)展來看，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際使用的要求，仍需要相關(guān)技術(shù)的突破才有可能實(shí)現(xiàn)真正意義的仿生棲停和滑翔起降[62-65]。

綜上所述，結(jié)合鳥類起降方式和目前仿鳥撲翼飛行器自主起降研究成果，仿鳥撲翼飛行器自主起降可分為四大類五個(gè)技術(shù)，如圖8所示。針對不同的技術(shù)，研究者們已經(jīng)開展了部分研究，但各技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在諸多關(guān)鍵技術(shù)需要突破。

圖8 仿鳥撲翼飛行器自主起降技術(shù)總結(jié)Fig.8 Summary of autonomous take-off and landing technology of BFAV

針對上述總結(jié)的方案，在不同的技術(shù)背景之下，各技術(shù)方案的優(yōu)劣程度也不同，但就仿鳥撲翼飛行器自主起降這一問題來看，無論對于何種技術(shù)方案，關(guān)注的性能、指標(biāo)卻是大致相同的。

就目前技術(shù)背景下，從方案的結(jié)構(gòu)重量、功耗、控制系統(tǒng)難易程度、可靠性、仿生程度等評判指標(biāo)出發(fā)，混合布局垂直起降技術(shù)或是最優(yōu)方案，彈跳起降技術(shù)具有較大的發(fā)展?jié)摿?，滑跑起降技術(shù)較差，而尾座式垂直起降技術(shù)及滑翔起降技術(shù)仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

3 總結(jié)與展望

近年來，仿鳥撲翼飛行器已經(jīng)從概念設(shè)計(jì)逐步走向了實(shí)用化研究，自主起降功能缺失成為橫亙在其實(shí)用化道路上的障礙，這也是開始重視仿鳥撲翼飛行器自主起降技術(shù)研究的重要原因。就當(dāng)前的研究來看，其才剛剛起步，仍有很長的路要走。

仿鳥撲翼飛行器是目前微型飛行器發(fā)展的一種顛覆性的技術(shù)和熱點(diǎn)方向，在未來的研究中，一個(gè)自主程度更高、載荷能力更強(qiáng)、適應(yīng)范圍更廣、接近甚至超過自然飛行生物的智能飛行器是研究人員的目標(biāo)。針對仿鳥撲翼飛行器自主起降發(fā)展問題，本文從下述四個(gè)方面提供了一些研究思路。

1)輕便高效是仿鳥撲翼飛行器自主起降設(shè)計(jì)的基本要求。仿鳥撲翼飛行器的根本目的在于執(zhí)行特定任務(wù)，引入自主起降功能模塊勢必會(huì)減小飛行器的有效載荷、增加飛行器的功耗。因此對自然界飛行生物起降方式研究仍是十分有必要的，如針對鳥類靈活且強(qiáng)有力的后肢進(jìn)行深入研究，為仿鳥撲翼飛行器自主起降設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和設(shè)計(jì)思路。同時(shí)還需引入納米制造技術(shù)和人工肌肉等智能材料技術(shù)，為發(fā)展出微小、輕量、高效的起降裝置做支撐。將起降裝置進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，針對不同的任務(wù)可進(jìn)行拆裝，從而使其應(yīng)用更加靈活。

2)多模態(tài)運(yùn)動(dòng)為仿鳥撲翼飛行器自主起降設(shè)計(jì)的根本。發(fā)展仿鳥撲翼飛行器自主起降技術(shù)的根本目的就是為了增加仿鳥撲翼飛行器的環(huán)境適應(yīng)性，因此可結(jié)合其他機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探索仿鳥撲翼飛行器跑、跳、起飛、著陸和棲停等運(yùn)動(dòng)模式之間的過渡轉(zhuǎn)換及控制方法。

3)高度仿生仍是仿鳥撲翼飛行器自主起降設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。仿鳥撲翼飛行器仿生的飛行方式及外觀使其在任務(wù)中更加隱蔽，從而發(fā)揮出更大的作用，因此設(shè)計(jì)的自主起降裝置無論是從動(dòng)作還是外形都應(yīng)仿生地與飛行器系統(tǒng)融合。

4)高度智能為仿鳥撲翼飛行器自主起降設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。目前仿鳥撲翼飛行器只能進(jìn)行一些簡單環(huán)境的應(yīng)用，因此針對未來復(fù)雜任務(wù)環(huán)境，還需研究智能識別、自主避障、智能路徑規(guī)劃等人工智能技術(shù)在仿鳥撲翼飛行器中的應(yīng)用，使其具備環(huán)境感知及應(yīng)變能力，從而真正走向?qū)嵱谩?/p>

自主起降作為仿鳥撲翼飛行器的一個(gè)關(guān)鍵功能，無論采取何種方式，其都必須無縫地融合到整個(gè)飛行器系統(tǒng)中，使仿鳥撲翼飛行器無論從外形還是功能上都高度仿生化。未來擁有環(huán)境感知能力和多模態(tài)運(yùn)動(dòng)方式的高智能仿鳥撲翼飛行器將在國防軍事和民用領(lǐng)域大放異彩。