壁虎墻面和虎紋捕鳥蛛地面運(yùn)動(dòng)步態(tài)與反力的測(cè)試與分析.pdf

1、大壁虎能夠在全空間自由運(yùn)動(dòng)，而蜘蛛可以在崎嶇的地面穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。通過(guò)深入了解它們爬行過(guò)程中腳掌與不同表面之間接觸力的變化規(guī)律，研究其運(yùn)動(dòng)的步態(tài)特征，可以為步足機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù)和有益啟示，同時(shí)加深對(duì)生物運(yùn)動(dòng)的理解。
　　 本文采用以三維力傳感器為核心的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)力測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試壁虎在垂直墻面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（向上、向下、橫向運(yùn)動(dòng)），腳掌與表面接觸時(shí)產(chǎn)生的三維接觸力，同時(shí)采用高速攝像系統(tǒng)同步記錄壁虎的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。另外分別運(yùn)用高速攝像系統(tǒng)

2、和力學(xué)測(cè)試平臺(tái)測(cè)試虎紋捕鳥蛛的運(yùn)動(dòng)步態(tài)及反力。
　　 壁虎運(yùn)動(dòng)速度主要依靠步頻的提高來(lái)提高運(yùn)動(dòng)速度，隨著速度的提高支撐時(shí)間線性降低，向上和向下爬行時(shí)腳掌的負(fù)荷因素也線性降低，橫向爬行時(shí)負(fù)荷因素與速度的線性關(guān)系不顯著，粘附時(shí)間和脫附時(shí)間與速度沒(méi)有線性關(guān)系。
　　 壁虎在向上和向下運(yùn)動(dòng)中，在身體上方的腳掌受負(fù)法向力作用將身體拉向墻面，下方腳掌法向力方向在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生變化；側(cè)向力指向身體外側(cè)。橫向運(yùn)動(dòng)中，身體上方的腳掌受到側(cè)向力

3、大于下方腳掌的側(cè)向力；前腳驅(qū)動(dòng)力的方向在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生變化，后腳的驅(qū)動(dòng)力單向；在法向力方面，身體上方的腳掌受負(fù)法向力作用，將身體拉向墻面，下方腳掌受正法向力作用。墻面運(yùn)動(dòng)中，上方腳掌的牽引力是保證運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定的關(guān)鍵。
　　 虎紋捕鳥蛛運(yùn)動(dòng)速度的增加主要依靠步頻的線性提高來(lái)實(shí)現(xiàn)；運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性優(yōu)于昆蟲；在運(yùn)動(dòng)中其質(zhì)心的速度和高度周期波動(dòng)，步足替換狀態(tài)下質(zhì)心的高度和速度均較高，穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下質(zhì)心的高度和速度均較低。蜘蛛的1 步足主要起緩沖的作用