本书以大壁虎为仿生对象，通过观察和分析壁虎的黏／脱附运动，设计了空间仿壁虎机器人的驱动方式以及结构。在空间仿壁虎机器人的尾部安装尾巴，使其能通过尾巴调节自身的姿态；在足端装载力传感器，使其能感知碰撞力的大小；仿生设计了具有自主黏／脱附功能的机器人足端结构。研究干黏附材料的黏附性能，提出了干黏附材料黏附模型。分析了仿生脚掌最大黏附力的影响因素。设计了基于STM32的空间仿壁虎机器人控制系统，并对姿态调控的方法、算法以及控制策略进行了研究，通过在机身上装载姿态传感器以及测距传感器，进行了姿态调控实验。提高了仿壁虎脚掌的法向黏附力，对仿壁虎机器人负表面稳定黏／脱附运动进行仿真验证，规划和设计了仿壁虎机器人负表面运动控制策略，实现了仿壁虎机器人在光滑负表面的稳定黏附运动。本书具体研究内容如下：

（1）研究壁虎的黏附机理以及壁虎运动过程中黏／脱附方式，设计了仿壁虎机器人足端结构，建立了仿壁虎机器人运动坐标系，分析了运动学正／逆解，并在MATLAB／SimMechanics中建模仿真验证了运动学正／逆解的正确性。

（2）分析大壁虎的爬行步态，基于MATLAB开发设计了一种针对脚掌姿态和落点位置参数可调的仿生步态规划方法，为仿壁虎机器人的爬壁运动提供了运动参数。

（3）建立干黏附材料的黏附模型，观测分析了不同PVC片厚度下干黏附材料与镜面的接触面积百分比，并测试了干黏附材料的法向黏附力，结果表明：干黏附材料的法向黏附力随着接触面积增大而增大，且一定范围内PVC片越厚，干黏附材料与镜面接触面积百分比越小。

（4）仿生设计了多种新型脚趾结构，并对脚趾结构进行了受力分析，开展了不同脚趾结构和运动模式下最大法向黏附力测试，验证了双弧脚趾结构的有效性，为仿壁虎机器人在负表面黏附运动提供持续有效的法向黏附力做了准备。(www.daowen.com)

（5）设计了空间仿壁虎机器人的尾巴，使机器人可以通过尾巴来调节自身姿态，建立了空间仿壁虎机器人姿态调控的数学模型，并在MATLAB以及ADAMS中仿真验证了机器人通过尾巴实现姿态调整的可行性；对机器人的转动惯量以及外界扰动量进行了估算，采用悬挂方式模拟微重力实验，通过实验验证了空间仿壁虎机器人能够通过尾巴实时地调整自身的姿态，最终使得空间仿壁虎机器人平面与目标平面平行，从而验证了姿态调控的可行性。

（6）设计了三维力传感器，该传感器具有体积小、重量轻的特点，满足了腿结构驱动和感知一体化设计要求；设计了空间仿壁虎机器人的控制系统，其具有姿态、测距、力传感器信号采集和机器人关节运动控制功能；分析了仿壁虎机器人在接触面上碰撞时的碰撞力对其运动稳定性的影响因素，通过实验验证了仿壁虎机器人脚掌发生碰撞后的黏附力与PVC基底厚度、脚趾结构、碰撞前脚趾形变状态的关系，得出了在碰撞条件下的最优脚趾设计参数，结合负表面黏附运动的实际情况，测试了机器人以对角步态运动的足端力。

（7）基于仿生步态规划、足端的单腿力反馈控制方法，设计了仿壁虎机器人90°爬壁的控制策略，实验表明该方法实现了仿壁虎机器人90°墙面的稳定运动控制，有效地提高了仿壁虎机器人爬壁的稳定性。

（8）建立了仿壁虎机器人足端弹簧阻尼模型，在MATLAB／SimMechanics中进行了仿壁虎机器人负表面稳定黏附运动仿真；提出了仿壁虎机器人负表面稳定黏附运动的控制策略，利用测试平台的力感知与姿态传感器信息反馈，实时调整仿壁虎机器人姿态并在线修正步态数据，开展了仿壁虎机器人对角和三角步态的负表面黏附爬行实验，稳定黏附运动实验验证了新型脚掌结构设计、步态规划和运动控制方法的可行性。在此基础上，实现了仿壁虎机器人在全空间表面（0°～180°）的稳定黏附运动，验证了仿壁虎机器人运动控制对不同倾斜度表面的适应能力。