仿壁虎腳掌剛毛陣列接觸力學(xué)分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、壁虎能夠在各種表面（如地面、墻壁、天花板上）自由地運(yùn)動(dòng)，這種能力是自然界長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果。Autumn等科學(xué)家通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證這種特殊的粘著能力是由于壁虎腳底大量的剛毛與物體表面之間產(chǎn)生的“范德華力”累計(jì)而成的。研究壁虎腳掌接觸機(jī)理，對(duì)研究制造仿壁虎機(jī)器人腳提供了很好的啟示。 利用JKR接觸理論及GW模型，對(duì)仿壁虎剛毛的材料——粗糙聚氨酯表面的微接觸狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬。將粗糙聚氨酯表面與藍(lán)寶石球的接觸看作是點(diǎn)接觸，將與玻片的接觸看作是含

2、無(wú)窮多個(gè)凸峰的接觸面與光滑平面的接觸。利用計(jì)算機(jī)分析得出粘著力以對(duì)數(shù)規(guī)律隨法向力增加而增加。并在此基礎(chǔ)上，將粗糙聚氨酯的微突起看作是剛毛陣列，將載玻片看作是具有一定表面粗糙度的平面，對(duì)剛毛陣列和載玻片的接觸狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析得出表面粗糙度越小，粘著力越大。并對(duì)同一個(gè)表面粗糙度下的載玻片，模擬剛毛陣列與基體夾角對(duì)粘著力的影響，得出30度左右時(shí)，粘著力最大。 另外，利用摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)離體的壁虎腳掌剛毛進(jìn)行接觸力學(xué)試驗(yàn)測(cè)定。提出