【摘要】：爬壁機(jī)器人在民用、航天、軍事領(lǐng)域具有廣泛的需求,爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題在于黏附系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。近年來(lái)仿生干黏附和濕黏附日益受到關(guān)注。其中仿具有杰出攀爬能力的壁虎,依靠范德華力機(jī)制的黏附,因?yàn)榫哂袕V泛的材料、粗糙度適應(yīng)性而具有廣泛的應(yīng)用前景。壁虎通過(guò)腳趾外展脫離黏附基底,實(shí)現(xiàn)了快速及低沖擊的脫附。但是外展脫附的力學(xué)機(jī)制尚不夠明確,對(duì)其脫附機(jī)制的研究有助于仿壁虎生黏附表面以及爬壁機(jī)器人的脫附過(guò)程設(shè)計(jì)。本文開(kāi)展了如下創(chuàng)新性工作。(1)測(cè)試了腳趾外翻過(guò)程的黏附接觸力學(xué)規(guī)律。通過(guò)電刺激控制壁虎黏/脫附行為的對(duì)應(yīng)神經(jīng)干,在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)腳趾外翻過(guò)程,并分別利用三維力學(xué)采集系統(tǒng)和高速顯微攝像系統(tǒng)采集和記錄脫附過(guò)程中的力學(xué)數(shù)據(jù)和行為學(xué)。壁虎腳趾脫附過(guò)程分為兩個(gè)階段,第一階段為初始脫附階段,只有法向力增加,切向力保持不變。第二階段為穩(wěn)定脫附階段,法向力近似保持不變,切向力開(kāi)始增大。法向力峰值與預(yù)拉力的差值約為21m N。(2)在ABAQUS中建立壁虎腳趾的連續(xù)脫附模型、非連續(xù)脫附模型、分段非連續(xù)脫附模型,利用有限元法對(duì)外翻和30°撕脫過(guò)程中的行為學(xué)以及力學(xué)進(jìn)行分析。外翻時(shí)脫附時(shí)間比30°撕脫時(shí)更短,且對(duì)基底的法向沖量更小,意味著對(duì)基底的沖擊更小。(3)分別建立了黏性劑連續(xù)分布的彈性膠帶和非連續(xù)分布的纖維仿壁虎表面在彎矩作用下的外翻模型。將彈性膠帶簡(jiǎn)化為同時(shí)受彎矩和黏性劑拉力作用的柔性梁結(jié)構(gòu),采用脫附常數(shù)作為失效準(zhǔn)則,利用大變形柔性梁理論推導(dǎo)了脫附的臨界彎矩載荷。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP242

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 子蔭 ,周潔;爬壁機(jī)器人[J];武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年01期

2 ;神奇的壁面清洗爬壁機(jī)器人[J];信息技術(shù);2002年02期

3 趙興飛,周憶,石崇輝;氣驅(qū)爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)與計(jì)算[J];機(jī)床與液壓;2003年03期

4 郭成,談士力,翁盛隆;微型爬壁機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2004年07期

5 談士力;郭成;;微型爬壁機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)[J];機(jī)床與液壓;2005年11期

6 肖立,佟仕忠,丁啟敏,吳俊生;爬壁機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];自動(dòng)化博覽;2005年01期

7 覃善興;劉榮;徐禎祥;;小型負(fù)壓式爬壁機(jī)器人壓力配置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2007年02期

8 吳善強(qiáng);陳曉東;李滿天;孫立寧;;爬壁機(jī)器人的力學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)[J];光學(xué)精密工程;2008年03期

9 衣正堯;弓永軍;王興如;王祖溫;;船舶除銹爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)方案研究[J];機(jī)床與液壓;2010年07期

10 黎明和;何斌;岳繼光;陸漢雄;周艷敏;;濕吸附機(jī)理及其在仿生爬壁機(jī)器人中的應(yīng)用[J];機(jī)器人;2010年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 劉登成;劉傳才;董宏林;洪方文;;爬壁機(jī)器人系統(tǒng)空氣動(dòng)力性能數(shù)值分析[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀(jì)念學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

2 劉雪飛;于今;劉偉;;一種新型爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)建模分析與實(shí)驗(yàn)研究[A];2010年重慶市機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

3 劉萬(wàn)里;曲興華;閆勇剛;;輪腿復(fù)合式爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)特性分析[A];第二十六屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2007年

4 孫錦山;楊慶華;阮健;;氣動(dòng)多吸盤爬壁機(jī)器人[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（上）[C];2005年

5 肖軍;賈寧宇;于淼;席寧;;小型爬壁機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃的研究[A];2007中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 劉培香邋初霞;反恐爬壁機(jī)器人在哈誕生[N];哈爾濱日?qǐng)?bào);2007年

2 劉培香　記者　 李麗云;哈工大研制成“反恐斗士”爬壁機(jī)器人[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

3 本報(bào)記者 林莉君;為興趣撐起天空 讓創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孫玲;除銹爬壁機(jī)器人壁面行走控制技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2015年

2 吳fE;生物干性粘附爬行機(jī)理與仿生爬壁機(jī)器人研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

3 劉京誠(chéng);微小步行爬壁機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與位置檢測(cè)技術(shù)及系統(tǒng)[D];重慶大學(xué);2003年

4 吳善強(qiáng);低噪聲負(fù)壓吸附爬壁機(jī)器人系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

5 衣正堯;用于搭載船舶除銹清洗器的爬壁機(jī)器人研究[D];大連海事大學(xué);2010年

6 劉彥偉;爪刺式爬壁機(jī)器人仿生機(jī)理與系統(tǒng)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

7 李志海;輪足混合驅(qū)動(dòng)爬壁機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 陳勇;Halbach陣列機(jī)器人磁吸附單元理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

9 邵潔;基于壁虎形態(tài)仿生的爬壁機(jī)器人技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2014年

10 錢志源;帶滑動(dòng)式吸盤的爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性分析及其應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 唐浩;船舶壁面除銹爬壁機(jī)器人的研究[D];大連海事大學(xué);2008年

2 趙興飛;氣驅(qū)爬壁機(jī)器人理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2004年

3 吳田;船用智能測(cè)厚裝置及其控制系統(tǒng)研究[D];集美大學(xué);2015年

4 李帥;基于并聯(lián)控制的爬壁機(jī)器人的研制[D];重慶大學(xué);2015年

5 樊亞磊;水下爬壁機(jī)器人變磁力腳吸盤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2015年

6 馮偉博;仿尺蠖爬壁機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與基于CPG的步態(tài)規(guī)劃[D];中國(guó)計(jì)量學(xué)院;2015年

7 楊海強(qiáng);水下推力吸附式爬壁機(jī)器人樣機(jī)研究[D];北京石油化工學(xué)院;2015年

8 王勇;一種靜電吸附方式的微小爬壁機(jī)器人研究[D];重慶大學(xué);2015年

9 李偉;壁虎外翻脫附的力學(xué)模型和數(shù)值仿真[D];南京航空航天大學(xué);2015年

10 李德威;基于鋼鐵墻壁的永磁吸附爬壁機(jī)器人研究[D];太原理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2803192