文档介绍：壁虎机器人
摘 要：首先，详细介绍和分析了国内外仿壁虎机器人的研究现状。然后，讨论比较了仿生 壁虎机器人所涉及的关键技术的优缺点。最后，在前面分析比较基础上对未来的发展趋势进 行了预测。
引言:机器人不但可以提高工人的生产效率，还可以代质上是壁 虎脚底的绒毛和基底接触面积不断增大的过程。Gravish等模仿了这个过程，指出壁虎的这种 分级结构（即壁虎脚掌由刚毛组成,刚毛又由绒毛组成）很容易实现绒毛和基底的大面积接 触，Varenberg等发现，决定作用力的是各接触区域周长的总和。壁虎之所以能够产生如此大 的吸附力是因为它脚掌的绒毛多，与基底的接触面积总周长很大。Huber等认为表面的粗糙度 对作用力也有较大影响:当表面粗糙度很小或粗糙度较大时吸引力均较大，当表面粗糙度在 100nm左右时达到最小，此时的粗糙度尺度和壁虎绒毛尺度相当。观察发现壁虎总是保持着 清洁的脚掌，这为它们长时间保持优异的吸附能力提供了条件。首先，壁虎的脚掌具有超疏水 性（接触角为16019。），接触脚掌的液体会因表面张力的作用形成液滴，只要脚掌稍微倾斜， 液滴就会滚落。滚动的液滴会把一些污染物颗粒一起带走,达到自我洁净的效果，此过程被称 为“莲花效应”。其次,壁虎脚底不具有腺体，不分泌黏液，它们利用脚掌与基底的摩擦使大 部分污染物脱落。实验数据表明，经过几步的摩擦，壁虎能去掉大约一半的污染物。Lee等运 用此原理制造出仿壁虎微结构的纳米刷,用它们清洗不易达到的细缝（如光纤连接器）中的 污垢，并取得了很好的效果。最后，壁虎保持自清洁的另一个原因是污染物与基底的作用力比 绒毛与基底的作用力大，实际上,考虑到绒毛的半径和污染物的体积，要满足绒毛牢固地吸附 污染物几乎不可能，故壁虎脚掌能长时间保持清洁状态。2壁虎的脱附机制壁虎与基底分离 的全过程只需15ms，而且几乎测量不到它脱附时需要的拉力。通过实验得出结论:当壁虎绒 毛与基底的夹角大于30。时即可发生脱附现象。这个结论由高华健运用有限元模型（FEM ）所 ，当夹角从30。增加到90°，分离所需要的力越来越小。以壁虎绒毛与 基底接触点为支点，绒毛另一端与基底的距离为力臂，吸附和脱附时拖拽力均平行于基底，但 方向相反。脱附时的力臂远远大于吸附过程中的力臂,由杠杆原理知，壁虎仅需用很小的力即 可让绒毛与基底分离。另外一种解释是在脱附时，刚毛因压缩而变形，弹性能储存于绒毛中， 当能量释放时，绒毛如橡皮筋一样地弹出去，从而不需要任何拉力便可脱离基底。这种现象和 Russell观察的一致。
几种关键技术：：在用于仿生粘性材料力学性能测试的综合实验台 中，测力部分是关键的环节。研制了一种二维小量程力传感器，利用应力集中原则对二维力 传感器弹性体局部削弱，结合材料力学理论和有限元软件ANSYS对弹性体进行优化仿真设计， 确定弹性体结构各参数值；利用ANSYS后处理器中提供的路径映射技术，在传感器弹性体应 变最大的区域，确定弹性体应变片的最佳贴片位置；对传感器进行静态标定，得出其静态性 能指标。：由实验台所完成的实验可知，在进行壁虎、蜜蜂 脚掌的仿生粘性材料（如聚氨酯等）的研究过程中，我们需要对材料进行三种功能的测试: 单垂直方向的粘着力测试、单水平方向的摩擦力测试和二维运动