仿壁虎微黏附阵列负压流场数值模拟及试验研究

针对壁虎独特的攀爬及多地形适应能力,利用负压操控方式对其生物学黏附阵列进行模拟。在真空度分析和吸附力计算基础上,将标准k-ε两方程湍流模型应用于吸盘负压流场数值模拟。构建基于ICEM CFD和FLUENT的非结构性单相稳态流体计算域,采用SIMPLE算法对其进行压力-速度耦合求解与分析,结果表明：负压流场存在明显湍流特征;出口管道区的动压(0.154 MPa)和流速(503 m/s)远大于内腔流域,且出口面中心流速约为入口面的4.8倍,有助于气流抽真空及负压形成。有限元静力学分析显示,吸盘底面边缘区域存在局部应力集中(>180 MPa),应适当增加其壁厚。通过仿生样机性能测试,验证了负压吸附机制及其实现方法的可行性,试验结果达到负压流场模拟预期,为壁虎黏附阵列仿生研究及其实践应用提供了支持。     

类壁虎仿生机器人机械控制及实验

为探究爬壁虎的仿生功能及其可行性，通过分析计算、程序开发、建模仿真和实验验证等，研制了一种可智能操控的仿生机械壁虎。将连杆、舵机、轮组等应用于壁虎腿足关节构造模拟和功能拓展，在ADAMS/View环境下对其运动步态进行轨迹仿真。利用真空泵、软管、电磁阀及吸盘等搭建气动回路，通过负压通断模拟壁虎在墙面上的吸附停留与攀爬。在步态分析、控制程序编译和Arduino软硬件开发基础上，将远程蓝牙操控、超声波避障、Wifi无线图传等智能元素进行有机融合，实现了仿生机械壁虎的“机、电、气、智”多维度一体化设计。实验测试结果表明，仿生机体性能稳定、反应机敏，具有良好的智能操控特性和实用功能。为仿生机械壁虎的科学研究与实践应用提供了有力参考。