大壁虎低預(yù)壓黏附和快速脫附的力學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、仿生爬壁機(jī)器人在民用、航天、軍事等很多領(lǐng)域都具有廣泛的需求，而仿生爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于其黏附系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。自然界中的大壁虎具有三維空間無(wú)障礙運(yùn)動(dòng)能力，其分層體系的腳趾結(jié)構(gòu)為仿生爬壁機(jī)器人黏附系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供了極佳的仿生原型。大壁虎優(yōu)異的黏附系統(tǒng)可使其在幾乎任何表面實(shí)現(xiàn)低預(yù)壓黏附和快速無(wú)沖擊脫附，但是該機(jī)制尚不明確。為了揭示大壁虎黏附系統(tǒng)的奧秘，優(yōu)化現(xiàn)有仿生爬壁機(jī)器人黏附系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本文開(kāi)展了如下創(chuàng)新性工作。
　　1.

2、采用傳統(tǒng)的生物力學(xué)研究方法，采用冰凍切片技術(shù)以及顯微表征等手段獲取和量化了大壁虎腳趾黏附系統(tǒng)中腳趾和皮瓣的形態(tài)，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)書(shū)籍獲得各種生物組織的力學(xué)性質(zhì)。
　　2.建立皮瓣和腳趾的三維模型，對(duì)大壁虎腳趾和皮瓣跨層級(jí)模型，以及皮瓣和剛毛跨層級(jí)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)有限元分析，揭示了皮瓣在大壁虎腳趾黏附系統(tǒng)中的次級(jí)調(diào)控作用——通過(guò)肌腱末端收縮牽拉皮瓣，可以調(diào)控剛毛的黏附角度，服從于整個(gè)腳趾的外翻脫附和內(nèi)收黏附過(guò)程。
　　3.通過(guò)現(xiàn)