微型扑翼飞行器模仿昆虫、鸟类和蝙蝠的扑翼飞行方式,噪音低、隐蔽性好、机动性高、与人接触伤害小。现有的大部分微型扑翼飞行器为仿昆虫和仿鸟飞行器,仿蝙蝠飞行器较少,已有的仿蝙蝠飞行器虽能实现翅膀的收拢展开,但还无法达到蝙蝠许多高超的飞行能力,有待继续研究与改进。本文在仿蝙蝠微型扑翼飞行器气动理论研究的基础上,完成了结构优化设计和样机研制,主要包括以下内容:首先研究了生物蝙蝠的形态特征与飞行时的运动学,从中获取指导性与启发性信息。综合考虑飞行性能、可实现性与整机质量,对蝙蝠结构进行合理简化,完成仿蝙蝠飞行器结构的总体设计,包括实现翅膀收拢展开的前肢主动变形机构、腿部主动变形机构、翅膀拍动机构和机身,确定了整机自由度布局。根据准定常气动力理论与条带理论,完成仿蝙蝠机翼的茹科夫斯基升力和综合阻力计算,得到翼面关键的形状参数,再结合气动力计算理论,以匀速飞行时的平均升力最大为目标,基于MATLAB优化工具箱完成了机翼尺寸形状和骨架布局的优化设计。内侧翼使用高弹性有机硅薄膜以适应前肢的收拢展开变形,外侧翼使用高刚度风筝布以增大升推力。完成扑翼飞行器的前肢主动变形机构、拍动机构和腿部主动变形机构的优化设计。前肢主动变形机构基于瓦特六连杆,使用微型丝杠螺母副减速传动,分析了前肢连杆的运动学,完成了多目标尺寸优化设计。基于Solid Works Simulation有限元插件完成翼膜变形非线性拉力的计算和前肢连杆强度的校核,对轴向与径向载荷并存的丝杠螺母副进行了参数计算。拍动机构基于空间曲柄摇杆机构,使用二级齿轮减速传动,给定等幅与不等幅两种拍动规律并进行尺寸优化设计,计算两翼拍动功率并对减速齿轮弯曲强度进行有限元校核。腿部主动变形机构基于四连杆,通过连杆两种工作形态的运动学分析和多目标尺寸优化,得到较为紧凑的腿部机构。完成了两代样机的研制,初代样机使用六维力/力矩传感器进行气动力测量实验,得到了无自由来流时的升推力曲线。针对初代样机出现的问题改进设计,研制了二代样机,并进行悬线抛飞和无悬线自由抛飞实验,样机可以平稳飞行,还需要进一步提高升力以实现远距离自由飞行。