微型扑翼飞行器（FWMAV）由于在低雷诺数环境及非定常流体中的良好飞行性能使其在小尺度时相比固定翼和旋翼飞行器拥有更多优势,当前对于微型扑翼飞行器的成功研究主要集中在两翼仿鸟微型扑翼机上,而相关研究表明四翼对拍扑翼可以产生更多且更稳定的升力,机身起伏波动更小,更加适合搭载视觉传感器、图像视频传输设备等,具有更大的飞行载荷、更好的飞行能力及更复杂的任务执行能力。本文在前人研究基础上,受自然界飞行生物高难度多姿态飞行动作启发,展开了一种对拍扑翼多姿态微型飞行器的机构设计及优化工作,主要包括以下内容:首先,基于仿生学公式确定了所研究的对拍多姿态FWMAV各飞行参数作为设计时的参考指标,通过分析确定了所研究的FWMAV包括俯仰、偏航及滚转在内的多姿态飞行控制机制并设计了相应二面角控制机构和尾翼控制机构,通过分析当前已有FWMAV驱动方式、传动方式及翼结构确定了所采用的扑翼机构类型并进行了初步设计,完成了仿真测试,最后根据当前已有的扑翼研究成果及仿生学参考指标确定了对拍扑翼的翼型及翼尺寸。其次,根据初步确定的对拍扑翼机构建立了机构运动学及动力学模型,由运动学模型给出了基于曲柄转角的扑翼机构各杆角度、角速度、角加速度计算方法,由动力学方程建立了驱动力矩与对拍扑翼气动力矩之间的关系,接着提出了两种扑翼气动分析方法并确定利用流体仿真方法及实验手段来分别进行飞行器的对拍扑翼机构优化及对拍扑翼翅脉优化,给出了仿真时的具体方法及步骤、设计了气动力及能耗测量实验平台。再次,以提升对拍扑翼飞行器悬停时的平均升力为目标进行了对拍扑翼机构包括杆长及运动参数在内的优化工作。利用CFD软件进行了对拍扑翼运动参数对气动特性的影响及单扑翼运动仿真实验,基于该结果进行了对拍扑翼机构参数优化工作,在给定机构部分设计参数及机构满足许用传动角的条件下得到了最大行程速比系数与扑翼角幅值间的关系曲线,基于此进行流体仿真,得到了平均升力为最大值时的对拍扑翼机构杆长及运动参数,对比原方案优化后的扑翼运动升力得到明显提升,基于此更新了对拍扑翼机构模型。最后,进行了对拍扑翼多姿态微型飞行器翅脉优化工作。通过分析确定了对拍扑翼所用翼面及翅脉材料,利用设计制造的扑翼飞行器气动力测试实验平台及能耗测试方法,在翼型及翼尺寸已确定的前提下利用实验方法分析比较不同翅脉布局下对拍扑翼升力、能耗及升力/能耗比曲线,以提高升力降低能耗为目标进行对拍扑翼翅脉优化工作,得到了对拍扑翼翅脉最优布局及翅脉尺寸方案,最后基于本文研究结果进行了样机研制工作,并进行了相应测试,结果表明样机重量及尺寸满足预期设计要求,FWMAV各姿态控制机制及控制机构合理可行,平均升力实验结果与流体仿真结果较为吻合,垂直于机身方向的力得到了有效抑制,有益于悬停飞行。