理论教育 壁虎接触面碰撞黏附行为分析

壁虎接触面碰撞黏附行为分析

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:为研究壁虎在各表面上的具体运动行为,南京航空航天大学戴振东团队对此做了细致的观察,并总结出了相关规律。壁虎在完成一次步态的,为了减小运动过程中的能耗,壁虎在每次抬腿前都要使其脚趾在肌腱的作用下向上翻卷,以减小与接触面的黏附面积。不仅如此,戴振东团队还发现壁虎在不同表面时表现出来的运动行为也有所不同。图6.22壁虎在负表面稳定黏附

壁虎接触面碰撞黏附行为分析

壁虎的脚趾上分布有无数条纳米级刚毛,在它的脚趾与接触面接触时,每条刚毛都会与接触面间形成一个分子间作用力——范德华力,壁虎脚趾上的刚毛具有单向特异性,即顺着壁虎脚趾刚毛生长方向与目标面接触时,两者之间没有黏性,而逆着壁虎脚趾刚毛生长方向与目标面接触时,这些刚毛能与接触面间产生强大的黏附力。研究证明壁虎足端的黏附力可达到其自身重力的几十倍,这足以保证壁虎能在任意表面上的稳定爬行[90]。为研究壁虎在各表面上的具体运动行为,南京航空航天大学戴振东团队对此做了细致的观察,并总结出了相关规律。壁虎在完成一次步态的,为了减小运动过程中的能耗,壁虎在每次抬腿前都要使其脚趾在肌腱的作用下向上翻卷,以减小与接触面的黏附面积。脚趾外翻之后抬腿更加容易,在向前迈步过程中可将向上翻卷的脚趾向内翻回去,在将要与接触面发生碰撞时,其腿部会有一定的减速并让脚趾与接触面间保持平行以增强黏附效果。不仅如此,戴振东团队还发现壁虎在不同表面时表现出来的运动行为也有所不同。在水平表面上运动时,壁虎会将对角支撑的双腿沿对角线向外推,一方面增加自身运动过程中的支撑角来减弱作用在脚掌上的运动反力,另一方面,通过后腿的用力来增加黏附力并推动身体向前运动;在竖直表面上运动时,壁虎的支撑腿则提供了平衡重力的黏附力并产生了向上的推力,为壁虎在竖直面上的运动提供了动力;在倒置面上运动时,壁虎处于支撑状态的两条腿会沿着支撑对角线向内收拢,使前后两个脚掌间形成一个反力锁合作用效果,为壁虎能在负表面稳定黏附运动提供了保障。壁虎在负表面上稳定黏附如图6.22所示。

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图6.22 壁虎在负表面稳定黏附

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