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宋逸博士答辩公告

时间:2020-06-16来源:机电学院点击:433

答辩博士:宋逸

指导教师:戴振东教授/博导

论文题目:壁虎脚趾黏附分布协同调控机制的仿生研究

 

答辩委员会:

主席: 冯西桥 教授/博导 清华大学 

委员:戴振东  教授博导 南京航空航天大学 

吉爱红  教授/博导   南京航空航天大学

王晓蕾   教授/博导   南京航空航天大学

殷跃红  教授/博导   上海交通大学

    教授/博导   东南大学

     教授/博导   西北工业大学

 

    书:王林锋  助理研究员 南京航空航天大学机电学院

答辩时间20206162000

        :南航明故宫校区A12-517(网络,腾讯会议 ID769 188 369

 

学位论文简介:

深壁虎优异攀爬运动能力微观上源于其脚掌刚毛与环境表面的可靠吸引力,外在表现为脚趾在基底上的快速贴合及释放。目前对于壁虎如何利用分布式的脚趾在不同条件下将刚毛黏附转化成产生合适的脚掌黏附力的机制尚不清楚,限制了仿生黏附结构在宏观条件下的使役。本文对连接微观刚毛和宏观肢体的中间层级结构—脚趾的黏附机制进行了研究,通过考察壁虎多层级附着系统在不同载荷/环境条件下的黏附部署,揭示了壁虎智能附着系统的分布式黏附协同调控机制,促进了对壁虎黏附机理的认识,打破阻碍仿生黏附材料和仿壁虎机器人进一步发展的原理桎梏,促进仿壁虎干黏附技术和仿壁虎机器人技术朝高智能方向发展。

论文的主要研究工作包括:

1构建了分布式黏附测量研究的新方法

2研究了壁虎在倒置表面和竖直面运动时各肢体的运动反力及其脚趾黏附部署(脚趾接触区域的几何特征和脚趾方向)。

3)利用低摩擦、高抗黏 Teflon 薄膜削弱附着系统内部分或所有脚趾的功能,研究了分布式黏附协同调控对黏附失效的应对策略。

4)利用尺寸与脚趾相当的圆柱和圆球模拟宏观粗糙基底的表面凸起,研究了壁虎黏附系统分布式黏附协同调控对宏观粗糙度的适应。

主要创新点:

1)发展了运动仿生研究测试新方法,使得微小黏附接触力学研究成为现实。突破传统仿生力学研究手段的限制,利用一种新技术—受抑全反射技术对壁虎的黏附接触进行了研究,明确了壁虎黏附的有效接触面积和黏附力之间存在线性关系,从而实现对壁虎分布式脚趾黏附调控的研究。这种方法未来可以广泛应用于仿生黏附力学和接触力学的研究。

2)系统研究了壁虎脚趾分布式黏附调控对平面上黏附力的调控机制及其对干扰的应对响应策略,揭示了壁虎利用分布式脚趾在不同条件下对接触作用力进行调控的机制,探索了分布式运动器官对于运动的必要性及其运动功能进化中的从属性;为仿壁虎黏附技术和仿壁虎机器人的设计和控制提供指导

 

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