文档介绍：机械训练—仿生壁虎
编号:2012CXCY005
2013/4/12
仿生壁虎
樊高金、李文浩、殷鹏程、范荣升、魏巍
合肥工业大学机械与汽车工程学院
指导老师 :李德宝
随着科技的发展,日异月新。如今机器人逐渐代替手工进入了人们的生活。机器人还可以代替人类从事乏味、劳累和危险的工作, 甚至完成人类不能胜任的工作。今天我们的课题就是通过观察壁虎的习性,制作一个仿生壁虎机器人,利用它的特点形态小,可以穿梭于复杂地形等特点。可以被人们用来从事一些人类难以到达的地方进行工作。比如进行地震后救灾探索,复杂古墓的侦查等工作。
目前仿生壁虎机器人技术的研究主要分为细分技术研究与移
动技术的研究,吸附技术研究主要是仿生生物的灵巧移动方式。传统爬壁机器人的吸附结构主要采用磁力吸附、人的吸附结构主要是采用磁力吸附、真空吸附、静电吸附和化学粘附四种方式。大多数爬壁机器人的足部都是通过使用吸盘、磁体或者粘性物质设计而成的。这四种方式都存在各自的缺陷:磁力吸附要求壁面必须是磁体材料;真空吸附在壁面凹凸不平和多孔状况下吸附能力下降很快而且不能应用于真空环境;静电吸附要求被接触表面具有导电特性,由于静电力十分小,往往不能提供足够的粘附力;化学粘附时年较容易挥发、固化,使得粘胶迅速被消化而影
响粘附。所有这些方式都无法适用于于布满灰尘且崎岖不平的表面。传统爬壁机器人功能主要是吸盘式、车轮式和履带式。吸盘式能跨越很小的障碍,但移动速度比较慢;车轮式移动速度快、控制灵活,但维持一定的吸附能力比较困难;履带式对壁面的适应性强,着地面积大,但不容易转弯。而这三种方式的跨越障碍能力都很弱。传统爬壁机器人的驱动方式主要有汽缸驱动和电动机驱动两种方式。汽缸和电机不仅质量大,增加机器人本身的重量,而且效率低,能耗非常大。由于传统爬壁机器人在运动稳定性、灵活性、可靠性、简约的控制系统方面还存在着难于在短期内突破的技术瓶颈,因此对生物运动规律和生物及其人得研究近年来受到更多的重视。我们此次研究将站在巨人的肩膀人,进行宏观的思考,对仿生壁虎的整体,原理、传动机构进行设计与创新。
原理:
第一,壁虎脚趾包含很多学问,堪称一种干性黏合剂。壁虎脚趾上有数百个拍状突起,称为皮瓣,每个皮瓣上都生有数百万刚毛,比人的头发要细10倍。在显微镜下面,能看到每一个刚毛末端又分成数百个直径只有几百纳米的更细的铲状丝,称为铲状匙突,能和攀爬物表面的分子发生引力作用。壁虎脚趾上细丝和墙壁分子引力之间的这种相互作用称为范德华力,这种引力能使它在玻璃上仅用一个脚趾就支撑起全部身体重量。卡特科斯基说,这种“黏合剂”还是单向的,只有向一个方向拉时,才能黏紧,而从另一个方向,则很容易取下来。
第二,壁虎之所以能够从地面以90度角直接爬墙,在于其身体就有一定的柔软性。所以机器人用普通的齿轮连杆机构来驱动前爪是不现实的。

原理中提到如果使用齿轮传动会给机器人的运作带来不便,所以我们小组经过讨论采用液压传动。液压传动以液体作为工作介质,利用液体压力能来进行能量传递的传动方式。液压传动系统的组成有下面几个部分:动力元件;执行元件;控制元件;辅助元件;工作介质这五个部分。液压传动的优点:在相同输出功率的情况下,液压传动装置的重量轻,结构紧凑,惯性小。满足我们的设计要求,满足壁虎的轻小,适合复杂地形的运动