生物壁虎在垂直墙面一般采用对角步态，在壁虎脚掌和墙面接触时，脚掌对墙面施加有初始接触力［133，134］，使脚掌与墙面充分黏附。在脚掌与墙面黏附时，受到和墙面水平的侧向力和驱动力。侧向力指向身体外侧，左侧脚掌受到指向身体左侧的力，右侧脚掌受到指向身体右侧的力，单腿侧向力最大时为法向力的1.5倍，从而产生使壁虎贴近墙面的黏附力。驱动力使机器人克服重力阻碍，驱动机器人身体前进。壁虎在运动过程中驱动身体前进时，前脚掌受到的黏附力（负法向）将壁虎身体拉近墙面，而后脚掌在身体前进时则将身体推离墙面，保证壁虎前进时，身体始终贴近墙面；在身体静止时，前后脚掌均受到负法向的黏附力，使壁虎稳定黏附于墙面。壁虎在墙面的受力示意如图6.12所示。

图6.12　壁虎在墙面的受力示意

壁虎在爬壁时，必须克服由于重心偏离后脚支点而产生的翻转力矩，翻转力矩与壁虎重心和支点的偏离距离成正比［135］。壁虎在墙面运动过程中，重心与竖直面一直存在距离r，因此在爬壁过程中，始终存在使壁虎翻转脱离墙面的不稳定力矩（翻转力矩）（图6.13）。壁虎前脚掌在爬行时产生黏附力，将身体拉向墙面，减小重心与支点之间的距离r。壁虎在黏附于墙面时，前脚掌会对墙面产生大小为FN的法向作用力，以抵消壁虎在爬行过程中的翻转力矩。(www.daowen.com)

图6.13　壁虎在墙面翻转力矩和黏附力矩示意

根据对壁虎在墙面爬行时三维力的测量发现，前腿作用于墙面的法向力大小为200 mN，后腿作用于墙面的法向力大小为-100～+130 mN［137］。因此，仿壁虎机器人在爬壁时需要控制前后腿对墙面的法向力，使机器人吸附力矩抵消重力产生的翻转力矩，其关系可以表示为