余淑荣，徐养峰，张来喜，吴明亮

(兰州理工大学机电工程学院，甘肃 兰州 730050)

近年来，在粗糙陡峭的壁面探测、桥梁安全检测、摩天大楼幕墙清洁、矿坑内壁探测等方面对爬壁机器人有重大需求[1]。为实现在竖直或者倒置壁面上攀爬，爬壁机器人必须同时具备附着和移动功能[2]。一般来说，爬壁机器人根据作业任务和使用环境来决定其移动方式和附着方式。爬壁机器人的附着方式主要有磁粘附、负压粘附、仿生材料粘附以及钩爪抓附等，移动方式主要有轮式、足式和履带式移动等[3-4]。

目前，仿生学的热潮正盛，仿生机器人的发展取得了丰硕的成果。仿生研究方法是在分析生物运动的功能原理和作用机理的基础上，多学科交叉研究、探索，制造仿生机器人的研究方法[5-6]。学者对自然界中具有超强爬行能力的昆虫进行研究，发现很多昆虫为了应对复杂的粗糙表面，通过钩爪进行抓附。几乎所有的成虫在附节末端都有钩爪结构，其钩爪与接触表面的微凹谷或凸峰形成机械锁合，或直接刺入接触表面，确保昆虫能够在爬行表面上稳定停留。通过对昆虫的足部结构和步态研究发现，附节和末端钩爪之间的柔性连接是其可靠抓附的关键，而且昆虫爪子与腿部倒刺之间的对抓模式能够提供稳定的抓附力[7-8]。