仿生柔性爪刺抓附力检测系统电路设计开题报告

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1. 研究目的与意义

大部分爬壁机器人的攀爬方式均不适宜在有气孔和灰尘较大的外墙面行走，随着观测技术的发展提高，人们对生物附着机理有了较为深刻的认识。

壁虎、苍蝇、蜘蛛等足部表面生长有大量的柔性刚毛，这些刚毛与壁面间的范德华力之和提供了它们在壁面上爬行的干性粘附力。

这些生物精妙的附着结构为克服爬壁机器人存在的弊端提供了启发：通过模仿生物附着机理，完全有可能使爬壁机器人实现低能耗、高适应性的壁面攀爬。

2. 国内外研究现状分析

1966年本大阪府立大学的两亮教授，利用电风扇进气侧低压空气产生的负压作为吸附力，制作出第一台爬壁机器人的原理样机。

1989年用木东京业火学的宏瀬茂男研究开发发了永磁吸附式爬壁机器人。

1997年美成功地研制出一种空吸附履带式爬壁机器人auto crawler。

3. 研究的基本内容与计划

从仿生学的角度出发，通过对昆虫足部爪刺结构特征进行观察分析，建立了爪剌壁面接触模型及爪刺协同作用模型，分析了各特征参数对其足部抓附性能的影响。

受到昆虫足部柔性附节链结构的启发，设计仿生柔性爪刺足片。

结合仿生柔性爪刺足与轮式机器人设计的优点，设计轮式爬壁机器人，并首次提出了多爪刺壁面接触模型用于优化机器人设计，提高机器人爬壁性能。

4. 研究创新点

从仿生学的角度出发，研究了东方绢金龟等典型昆虫足部爪刺微观形态特征及其在粗糙表面上的抓附机理。

然后基于昆虫柔性跗节链结构，设计了爬壁机器人的关键部件，并对其在粗糙表面上的抓附性能进行试验研究。

最后基于仿生柔性爪刺足及仿生柔性爪刺对抓足开展了爬壁机器人系统研究。