仿生水黾机器人的设计和研究

摘要

水黾是一种栖息于静水面或溪流缓流水面上的常见昆虫.它主要利用水的表面张力实现在水面上的漂浮.由于其独特的漂浮机制和高效的划水方式,近年来,引起了越来越多的学者的研究兴趣.仿生水黾机器人的研究热潮随之展开.经测量发现,水黾腿部与水的接触角高达167°.本文在Yun Seong Song等人建立的支撑腿数学模型的基础上,进一步研究超疏水材料在仿生水黾机器人研制中的应用价值,即超疏水材料制成的支撑腿可以增加机器人在水上漂浮的安全性及减小运动阻力.为了进一步提高仿生水黾机器人的承载能力,增加支撑腿与水面的接触长度是关键.本文提出采用多根腿并排的方法可以进一步提高腿部的支撑能力.通过对平行腿不同间距时提供的最大支撑力研究,确定了单位长度内设置不同平行腿间隔获得的最大支撑力的计算方法.理论计算与实验数据符合的较好.