本书对不同情况下仿壁虎脚掌最大法向力的测试结果表明：采用双弧脚趾结构的仿壁虎机器人脚掌在脚趾运动模式C下的最大法向黏附力最大，见4.4.2节，且脚趾运动模式C下脚掌发生碰撞时脚趾形变状态与状态B相符。仿壁虎机器人脚掌的最大法向黏附力与其脚趾干黏附材料的有限黏附面积直接相关，综合脚掌在恒定预压力和碰撞冲击力下的最大法向黏附力，选择0.35 mm的PVC片作为脚趾的基底，并在每个脚趾使用的干黏附材料大小为45 mm×25 mm，将该脚趾结构与操作方式应用于仿壁虎机器人并对其进行负表面稳定黏附运动实验。

仿壁虎机器人将采用两种步态进行负表面黏附运动测试，由于三角步态的稳定性较好，本书首先采用三角步态进行负表面黏附运动实验。仿壁虎机器人在光滑负表面上实现了以三角步态稳定黏附运动，这是国内基于干黏附技术的仿壁虎机器人首次实现在负表面的稳定黏附运动。实验证明了本书设计的新型脚趾结构和脚趾运动模式的合理性。

图8.14　仿壁虎机器人在负表面的一个周期三角步态运动过程

将采用三角步态的仿壁虎机器人置于负表面进行黏附运动，具体的黏附运动过程如图8.14所示。其中（a）为初始状态，表示机器人四只脚掌都与倒置玻璃面接触黏附；（b）表示右前腿执行抬腿动作并向前摆动；（c）表示右前腿执行落腿动作并调节机身姿态；（d）表示右后腿执行抬腿动作并向前摆动；（e）表示右后腿执行落腿动作并调节机身姿态；（f）表示左前腿执行抬腿动作并向前摆动；（g）表示左前腿执行落腿动作并调节机身姿态；（h）表示左后腿执行抬腿动作并向前摆动；（i）表示左后腿执行落腿动作并调节机身姿态。

从图8.14中可以看出仿壁虎机器人在运动过程中的姿态变化，机器人姿态角变化曲线如图8.15所示。其中A、B、C、D分别表示机器人右前腿、右后腿、左前腿、左后腿抬腿时机器人姿态角变化，E表示机器人在各腿执行落腿动作后使机器人机身姿态调整至初始位置。

图8.15　仿壁虎机器人以三角步态在负表面黏附运动的姿态角变化曲线

将采用对角步态的仿壁虎机器人置于负表面进行黏附运动测试，由于机器人以对角步态黏附运动时，处于对角的脚掌不能保证同时脱离负表面从而导致机身略有震荡，但当机器人所受重力（G）远小于其脚掌提供的有效法向黏附力总和时，机器人可实现在负表面的稳定黏附。仿壁虎机器人以对角步态在负表面稳定黏附爬行具体过程如图8.16所示。其中（a）表示机器人四只脚掌都与负表面黏附；（b）表示左前腿与右后腿处于支撑相，右前腿与左后腿抬腿并向前摆动；（c）表示右前腿与左后腿落腿；（d）表示机器人调整机身姿态；（e）表示右前腿与左后腿处于支撑相，左前腿与右后腿抬腿并向前摆动；（f）表示左前腿与右后腿落腿。(www.daowen.com)

图8.16　仿壁虎机器人在负表面的一个周期对角步态运动过程

仿壁虎机器人以对角步态在负表面黏附运动过程中机器人姿态角变化曲线如图8.17所示。其中A表示右前腿和左后腿抬腿并前伸时机器人姿态角变化；B表示右前腿和左后腿落腿时机器人姿态角变化；C表示左前腿和右后腿抬腿并前伸时器人姿态角变化；D表示左前腿和右后腿落腿时机器人姿态角变化；空白处表示机器人调整机身姿态至初始位置。

图8.17　仿壁虎机器人以对角步态在负表面黏附运动的姿态角变化曲线

为验证仿壁虎机器人以三角步态黏附运动的稳定性，本书对其进行了不同角度光滑表面上的黏附运动实验。分别测试了机器人在0°、45°、90°、135°、180°平面上的黏附爬行能力，并将机器人置于可旋转的玻璃面上，将玻璃面由0°匀速转至180°，测试机器人在该玻璃面上的黏附稳定性。仿壁虎机器人在不同角度的光滑平面上的黏附运动情况如图8.18所示。

图8.18　仿壁虎机器人以三角步态在不同角度的平面上稳定黏附运动

图8.18中（a）表示机器人在0°平面运动；（b）表示机器人在45°平面运动；（c）表示机器人在90°平面运动；（d）表示机器人在135°平面运动；（e）表示机器人在180°平面（负表面）运动。实验结果表明仿壁虎机器人运动有较强的稳定性，且对不同倾斜度的黏附运动表面具有自适应性。