仿生飞鸟机器人模仿鸟类的飞行方式,可主动适应气流环境,因而具有良好的飞行性能,能够在军用、警用、民用等方面发挥重要作用,应用前景十分广阔。与传统固定翼或旋翼无人机相比,飞鸟机器人体型小巧,质量轻,功耗低,所运行的导航和控制算法却更复杂,对飞行控制器的体积、质量和功耗提出了严格的要求,另一方面,在飞行过程中,需要实时监控飞行状态并获取有效的监测信息,需要一套地面测控系统。基于此,本文研制仿生飞鸟机器人的嵌入式飞行控制器以及地面测控系统,满足飞行控制和地面实时监控的需求。基于对仿生飞鸟机器人应用场景的分析,确定了嵌入式飞行控制器和地面测控系统的功能需求,并基于此设计了总体框架,制定了通讯协议。嵌入式飞行控制器采集飞鸟机器人的位置、姿态、角速度、加速度、翅膀扑动频率和尾翼角度等信息,并运行导航和控制算法。地面测控系统与嵌入式飞行控制器之间通过无线链路进行通信,用于对飞鸟机器人发送遥控指令,并能实时接收飞行控制器传回的状态数据。制定的通讯协议能够满足多种数据和指令传输、多鸟同时监控、软件升级和维护的要求。飞行控制器在质量、体积、功耗方面进行了优化,具有小巧、轻型、低能耗的特点。飞鸟机器人的传感器主要包括一套GPS、一套H3144E芯片和两套分别安装于机体和尾翼终端的MPU6050,其中GPS提供经纬度和高度信息,H3144E芯片采集翅膀扑动频率,MPU6050则提供姿态、角速度和加速度信息。嵌入式飞行控制器采用STM32处理器为核心,对上述传感器的测量信息进行实时采集,且能对4路电机进行控制。地面面测控系统的软件基于C#和Labview联合开发,具有随用随关的多窗口控制界面,可实时显示数据信息、绘制状态波形,并通过3D模型动态显示飞鸟姿态;提供5种模式的飞行控制指令,规划飞行轨迹,并通过百度地图显示飞行轨迹等功能。通信上,采用具有广播模式的Zigbee,能进行多鸟飞行的无线通信。在原有样机的基础上,改进了飞鸟机器人的结构,提出了一种不同时到达死点的平行四边形尾翼调节机构方案,以及可调整减速比和补偿加工误差的驱动机构方案。并制作了样机、进行了室内和室外的实验,验证了嵌入式控制器、地面测控系统的功能和性能,实验表明改进后的结构提高了飞行性能。