基于SMA驱动的微小仿生多腔无源负压吸盘研究

目前爬壁机器人常用的负压吸盘具有一个共同特点，即采用有源负压吸附方式，吸盘内要产生足够大的负压，就必须消耗巨大的能量。但对于能附于壁面或脱离壁面的爬行生物而言，不论采用吸盘吸附模式如蜗牛，还是采用分子力吸附模式如壁虎，均仅浪费极小的能量。本研究模仿生物附壁机理，探讨仿生吸盘的设计方法，实现真正意义上的无源仿生负压吸盘。通过对捕食蚊、蝇、蜘蛛、壁虎等壁面爬行动物生物力学壁面吸附机理特性的分析，建立其运动学和动力学数学模型，并基于仿生机械学原理，研究其运动特点和运动稳定性。在建立复杂壁面作业环境的空间几何模型基础上，基于拓扑机构学原理设计新型多腔体壁面吸附机构，通过光纤传感器感知壁面形状，通过SMA来感知和控制吸盘的形状与内部负压，实现吸盘与壁面的吸附或相对移动。