壁虎墻面和虎紋捕鳥蛛地面運動步態(tài)與反力的測試與分析.pdf

1、大壁虎能夠在全空間自由運動，而蜘蛛可以在崎嶇的地面穩(wěn)定運動。通過深入了解它們爬行過程中腳掌與不同表面之間接觸力的變化規(guī)律，研究其運動的步態(tài)特征，可以為步足機器人的設計和制造提供依據和有益啟示，同時加深對生物運動的理解。
　　 本文采用以三維力傳感器為核心的動物運動力測試系統(tǒng)，測試壁虎在垂直墻面運動過程中（向上、向下、橫向運動），腳掌與表面接觸時產生的三維接觸力，同時采用高速攝像系統(tǒng)同步記錄壁虎的運動過程。另外分別運用高速攝像系統(tǒng)

2、和力學測試平臺測試虎紋捕鳥蛛的運動步態(tài)及反力。
　　 壁虎運動速度主要依靠步頻的提高來提高運動速度，隨著速度的提高支撐時間線性降低，向上和向下爬行時腳掌的負荷因素也線性降低，橫向爬行時負荷因素與速度的線性關系不顯著，粘附時間和脫附時間與速度沒有線性關系。
　　 壁虎在向上和向下運動中，在身體上方的腳掌受負法向力作用將身體拉向墻面，下方腳掌法向力方向在運動中發(fā)生變化；側向力指向身體外側。橫向運動中，身體上方的腳掌受到側向力

3、大于下方腳掌的側向力；前腳驅動力的方向在運動中發(fā)生變化，后腳的驅動力單向；在法向力方面，身體上方的腳掌受負法向力作用，將身體拉向墻面，下方腳掌受正法向力作用。墻面運動中，上方腳掌的牽引力是保證運動穩(wěn)定的關鍵。
　　 虎紋捕鳥蛛運動速度的增加主要依靠步頻的線性提高來實現；運動穩(wěn)定性優(yōu)于昆蟲；在運動中其質心的速度和高度周期波動，步足替換狀態(tài)下質心的高度和速度均較高，穩(wěn)定運動狀態(tài)下質心的高度和速度均較低。蜘蛛的1 步足主要起緩沖的作用