本文關(guān)鍵詞：大壁虎低預(yù)壓黏附和快速脫附的力學(xué)分析和實驗驗證

  更多相關(guān)文章： 大壁虎 生物力學(xué) 3D建模 有限元 冰凍切片 模具

【摘要】：仿生爬壁機器人在民用、航天、軍事等很多領(lǐng)域都具有廣泛的需求,而仿生爬壁機器人設(shè)計的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于其黏附系統(tǒng)的設(shè)計。自然界中的大壁虎具有三維空間無障礙運動能力,其分層體系的腳趾結(jié)構(gòu)為仿生爬壁機器人黏附系統(tǒng)的設(shè)計與開發(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現(xiàn)低預(yù)壓黏附和快速無沖擊脫附,但是該機制尚不明確。為了揭示大壁虎黏附系統(tǒng)的奧秘,優(yōu)化現(xiàn)有仿生爬壁機器人黏附系統(tǒng)的設(shè)計,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行動力學(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)的放大實物模型,并對硅膠實物模型進行力學(xué)測試,實驗驗證了大壁虎低預(yù)壓黏附和快速脫附中皮瓣的次級調(diào)控機理,嘗試對皮瓣結(jié)構(gòu)進行功能仿生,以期應(yīng)用于現(xiàn)有爬壁機器人的黏附系統(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】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于敏;莫桂冬;賈世星;郭東杰;戴振東;;仿壁虎剛毛陣列的幾何結(jié)構(gòu)分析及制備[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2010年06期

2 ;Morphology and reaction force of toes of geckos freely moving on ceilings and walls[J];Science China(Technological Sciences);2010年06期

3 馬征來;吳婷;李艷;常青;王麗京;楊雪松;;冰凍切片制作方法的改良[J];解剖學(xué)研究;2009年05期

4 郭策;王文波;于敏;戴振東;孫久榮;;大壁虎與無蹼壁虎腳底剛毛結(jié)構(gòu)與其黏附性能的比較研究[J];中國科學(xué)(C輯:生命科學(xué));2007年05期

5 牛海軍;王青;鄭永平;蒲放;;運用四參數(shù)三相混合模型和瞬態(tài)超聲成像技術(shù)提取關(guān)節(jié)軟骨的彈性模量[J];科學(xué)通報;2007年01期

6 ;Researches and developments of biomimetics in tribology[J];Chinese Science Bulletin;2006年22期

7 章克萍;周瑩;龍飛;;不同組織冰凍切片的制作方法[J];江西醫(yī)學(xué)院學(xué)報;2006年04期

8 路甬祥;仿生學(xué)的意義與發(fā)展[J];科學(xué)中國人;2004年04期

9 徐小川,康宏,易新竹,王玉瑋;人顳下頜關(guān)節(jié)軟骨彈性模量的測定[J];口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志;2000年01期

10 周學(xué)軍,趙志河,趙美英,樊瑜波;下頜前伸時髁突的三維有限元分析[J];中華口腔醫(yī)學(xué)雜志;1999年02期

，

本文編號：1144554