仿生粘附尺蠖机器人设计与分析：结合壁虎材料与运动模式

"这篇文章来源于《国际航空航天科学》2017年5月第4期，由叶炎茂、张耀磊、黄虎、范国臣、霍明英和齐乃明共同撰写，题目是‘仿生粘附式尺蠖机器人设计及分析’。文章探讨了一种新型的仿生机器人设计，旨在满足未来空间寄生武器的发展需求，将壁虎的粘附材料特性与尺蠖的运动方式相结合。" 文章详细介绍了仿生粘附式尺蠖机器人的设计过程和分析。首先，研究团队对机器人的机构、电气系统和控制策略进行了整体设计，定义了各电气元件间的接口关系，同时提出了半自主的控制策略。在机器人设计中，关键部分是粘附吸盘。作者设计了吸盘的主体结构和粘附材料结构，通过对比选型选择了合适的粘附材料，并进行了粘附力的计算，确保机器人具备可靠的吸附能力。 为了实现精准的吸附和运动控制，他们在粘附吸盘上配置了三个距离传感器，用于检测与目标表面的距离和位置。基于这些传感器的数据，他们解决了粘附吸盘与目标表面的位姿解算问题，确保机器人能够准确地吸附和移动。 接下来，作者运用Deanvit-Hartenberg方法对机器人进行了运动学建模，这是机器人动力学研究中的重要步骤，有助于理解机器人的运动规律。随后，他们规划了机器人的步态，特别是设计了一种"一字"步态，这种步态模仿了尺蠖的自然运动模式，有利于在有限空间内的高效移动。 最后，研究团队利用Adams软件创建了机器人的虚拟样机模型，并进行了仿真，验证了"一字"步态规划的正确性和机器人的运动性能。这项工作不仅展示了仿生学在机器人设计中的应用，还为未来空间装备的发展提供了新的思路和技术支持。 这篇论文深入研究了仿生粘附式尺蠖机器人的设计细节，包括机械结构、控制策略、粘附材料选择、传感器应用以及运动学建模和步态规划，为这一领域的研究提供了宝贵的理论和实践参考。