仿壁虎机器人负表面稳定协调运动研究

大壁虎具有超强的天花板负表面运动能力，能够精准控制具有"范德华力"的干粘附脚掌，实现负表面运动稳定协调控制。本课题以大壁虎为仿生对象，研究仿壁虎机器人负表面稳定协调运动的普遍科学问题，解决在非连续约束时足式机器人变约束状态下各关节冗余驱动时受力不平衡性问题。项目开展仿壁虎机器人仿生结构设计与多体动力学建模，分析负表面运动稳定性因素，建立集多种影响因素的负表面综合稳定性判据，研究冗余驱动下仿壁虎机器人负表面运动和力协调控制。具有干粘附性能的仿壁虎机器人实现负表面稳定协调运动，能够更好地揭示大壁虎负表面稳定协调运动机理，有助于研制全方位三维空间无障碍运动的四足爬壁机器人，并区别于常规的磁、负压或正压吸附方式。具有多足冗余驱动的干粘附仿壁虎机器人，更能减小空间失重环境下惯性力扰动，对实现不规则的航空、航天器外表面检测、运输作业、移动抓取等功能上具有特殊的应用前景。

生物大壁虎具有极强的负表面运动能力，能够有效地控制具有“范德华力”的干粘附脚掌，实现负表面运动稳定协调控制。本课题以大壁虎为仿生对象，研究了仿壁虎机器人负表面稳定协调运动的普遍科学问题。项目开展了仿壁虎机器人仿生结构设计与多体动力学建模，分析负表面运动稳定性，研究冗余驱动下仿壁虎机器人负表面运动和力协调控制。项目结合生物和工程技术背景，进行学科交叉的仿生工程学研究，围绕仿壁虎机器人进行深入系统地阐述，项目研制了模拟大壁虎的仿壁虎机器人样机，完成了垂直表面稳定爬行和负表面稳定协调运动实验，较好地认识了大壁虎负表面稳定协调运动机理。面向负表面的仿壁虎机器人技术研究，将对实现不规则的航天器外表面检测、运输作业、移动抓取等功能有着重要科学意义和研究价值，为微重力环境下四足机器人的研制提供理论与技术支持，项目未来拓展将在微重力环境下仿壁虎机器人调姿-着陆等方面进行应用基础研究，有望获得显著的成果。