在搭建好的Simulink仿真环境中，针对前面规划的步态，选用其中的对角步态在地面和斜面进行仿真实验。

经过不断的调试和实验，为更好地模拟脚掌黏附力，体现黏附力的特点，最终选用弹簧-阻尼模型中弹性常数E和黏滞系数F比较合理的数值进行实验，得出的仿真效果如图7.10所示。

图7.10　Simulink仿真环境中的机器人仿真

1.地面仿真实验

设定弹簧-阻尼模型中弹性常数E和黏滞系数F分别为z轴正方向为-1 000和-10，z轴负方向为-500和-10；y轴正方向为-1 000和-25，y轴负方向为-140和-20；x轴正方向和负方向都为-500和-20。在运动过程中机器人左前脚掌在三个方向受力和位移情况如图7.11～图7.13所示。

图7.11　地面上机器人左前脚掌在z轴方向上受力图和位移图

（a）受力图；（b）位移图

图7.12　地面上机器人左前脚掌在y轴方向上受力图和位移图

（a）受力图；（b）位移图

图7.13　地面上机器人左前脚掌在x轴方向上受力图和位移图(www.daowen.com)

（a）受力图；（b）位移图

上面的仿真实验结果中的脚掌受力图和位移图包括4.5 s的起步准备阶段和两个周期的对角步态的数据，从其中可以看到机器人左前脚掌在z轴方向因为采用弹簧-阻尼模型，并且在正方向和负方向所设置的弹性常数和黏滞系数不同，所以脚掌受力也不同，在负方向同样有力的存在，模拟了机器人抬腿时由于黏附力的原因而产生的黏附效果。同样地从实验结果中可看出在机器人脚掌着地支撑的条件下，由于脚掌黏附阵列具有弹性，在受力的情况下会产生变形，而且脚掌着地后力逐渐变大，最后保持相对稳定。在y轴方向上在着地初始阶段由于脚掌与地面相蹭，产生一个负向的力，随着脚掌完全着地，脚掌受到地面变化的正向力，维持机器人前行，这也跟仿壁虎机器人脚掌黏附阵列所产生的效果类似。在地面上爬行脚掌x轴方向的位移相对较小，脚掌所受的力在一定范围内波动，并且正向和负向的幅度相差不多。

2.60°斜面仿真实验

设定弹簧-阻尼模型中弹性常数E和黏滞系数F分别为z轴正方向为-1 000和-35，z轴负方向为-850和-35，y轴正方向为-1 000和-20，y轴负方向为-300和-10，x轴正方向和负方向都为-500和-20。在运动过程中机器人左前脚掌在三个方向受力和位移情况如图7.14～图7.16所示。

在斜面的实验中可以看出由于重力方向的改变在z轴方向的受力相对于地面总体上有所下降，而且在脚掌抬离地面时可以很明显地看出由于黏附力的存在而产生的黏附效果。在y轴方向初始阶段的反向力相对地面实验中也有所减少，但是由于机器人处于斜面，在y轴方向有重力分力存在，可以看到脚掌受力在正方向快速增加到较大的数值，且保持相对的稳定，为机器人提供足够的黏附力。在x轴方向受力大部分为正向力，由于机器人在斜面上运动过程中，不再笔直走直线，而是沿着斜线运动，随着机器人身体姿态的改变，在x轴方向机器人脚掌受力偏向于一边，而不是两边均匀分布，实验得出的结果跟实际情况接近，体现运动过程中由于黏附力存在而产生的黏附效果。

图7.14　斜面上机器人左前脚掌在z轴方向上受力图和位移图

（a）受力图；（b）位移图

图7.15　斜面上机器人左前脚掌在y轴方向上受力图和位移图

（a）受力图；（b）位移图

图7.16　斜面上机器人左前脚掌在x轴方向上受力图和位移图

（a）受力图；（b）位移图