發(fā)布時(shí)間：2017-11-05 14:19

  本文關(guān)鍵詞：大壁虎低預(yù)壓黏附和快速脫附的力學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

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【摘要】：仿生爬壁機(jī)器人在民用、航天、軍事等很多領(lǐng)域都具有廣泛的需求,而仿生爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于其黏附系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。自然界中的大壁虎具有三維空間無障礙運(yùn)動(dòng)能力,其分層體系的腳趾結(jié)構(gòu)為仿生爬壁機(jī)器人黏附系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了極佳的仿生原型。大壁虎優(yōu)異的黏附系統(tǒng)可使其在幾乎任何表面實(shí)現(xiàn)低預(yù)壓黏附和快速無沖擊脫附,但是該機(jī)制尚不明確。為了揭示大壁虎黏附系統(tǒng)的奧秘,優(yōu)化現(xiàn)有仿生爬壁機(jī)器人黏附系統(tǒng)的設(shè)計(jì),本文開展了如下創(chuàng)新性工作。1.采用傳統(tǒng)的生物力學(xué)研究方法,采用冰凍切片技術(shù)以及顯微表征等手段獲取和量化了大壁虎腳趾黏附系統(tǒng)中腳趾和皮瓣的形態(tài),通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)書籍獲得各種生物組織的力學(xué)性質(zhì)。2.建立皮瓣和腳趾的三維模型,對大壁虎腳趾和皮瓣跨層級模型,以及皮瓣和剛毛跨層級模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)有限元分析,揭示了皮瓣在大壁虎腳趾黏附系統(tǒng)中的次級調(diào)控作用——通過肌腱末端收縮牽拉皮瓣,可以調(diào)控剛毛的黏附角度,服從于整個(gè)腳趾的外翻脫附和內(nèi)收黏附過程。3.通過現(xiàn)代快速成形工藝設(shè)計(jì)并制作簡易模具,采用極具生物相容性的常溫硫化硅膠材料澆筑皮瓣結(jié)構(gòu)的放大實(shí)物模型,并對硅膠實(shí)物模型進(jìn)行力學(xué)測試,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了大壁虎低預(yù)壓黏附和快速脫附中皮瓣的次級調(diào)控機(jī)理,嘗試對皮瓣結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能仿生,以期應(yīng)用于現(xiàn)有爬壁機(jī)器人的黏附系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1144554