● 摘要
此前的研究通过实验证明了柔性结构能减小侧滑力和节省能量，从而表明柔性毛虫机器人比刚性毛虫机器人更适合爬壁。本文首先对柔性机构设计和柔性机构在机器人上的应用进行了归纳和总结。接着重点介绍毛虫设计中使用到的柔性铰链，分析尺寸参数对其刚度的影响，并进行实例计算。然后提出微刺与壁面附着模型，讨论影响微刺附着稳定性的因素，进而设计刚性微刺驱动机构；引入柔性关节，设计柔性驱动，并通过仿真验证机构设计的合理性。最后在前面基础上设计毛虫体节，计算水平和竖直方向的变形量；搭建毛虫爬壁机器人，分析其动力学模型，解释柔性环节能减小爬行中的侧滑力和碰撞力；设计开链和闭链步态，并在泥灰壁面上验证。本研究的创新点主要体现在把柔性机构(非柔性结构)应用到机器人的设计上，并研制出了一种具能够在粗糙壁面或者是柔软材质壁面上爬行的仿生机器人。