摘　　要
攀爬机器人可以代替人类完成一些复杂的任务，如太空飞船舱外维修、高大的建筑外墙玻璃表面清洗等，具有广泛的实用价值。攀爬机器人的关键技术包括机器人脚掌的吸附技术和机器人机构的移动技术。传统的攀爬机器人脚掌都采用磁吸附或气压吸附，适用范围有限，本论文提出了基于仿生壁虎脚掌的攀爬机器人，它采用仿生壁虎脚掌的微结构作为机器人脚掌的吸附，具有无污染、节能环保、简单易操作等优点。本论文的主要工作如下所示：
　　　（1）首先分析壁虎脚掌结构的特点，采用光学刻蚀技术制造了两种形状的蘑菇粘附结构，竖直形状的蘑菇粘附结构和倾斜形状的蘑菇粘附结构。利用力学测试平台，设计实验分别测量了蘑菇粘附结构粘附力和预压力之间的关系，以及蘑菇粘附结构不同角度脱附时的脱附力的大小，结果表明倾斜蘑菇粘附结构具有各向异性，粘附力大，易脱附，适合作为机器人脚掌的结构。
　　　（2）观察壁虎的运动过程，设计了平行四边形的机器人机构移动方式，该机构简单，驱动装置少，易于控制，减轻机器人重量。并对机器人整体进行静力学的分析，找出影响机器人爬行稳定性的因素。接着设计了机器人的平衡杆并讨论了平衡杆在爬行过程中的重要性。最后对机器人进行了ADAMS虚拟样机的建模和仿真分析。
　　　（3）对机器人的脚掌进行了粘附和脱附方式的设计，并分析了机器人足端的运动轨迹，同时建立了机器人足端模型，接着设计了机器人的舵机控制系统，采用单片机分时控制思想来控制5路舵机，最后对机器人进行爬行实验，发现机器人能够在垂直的玻璃表面上平稳的运动，运动速度为3cm/s。
　　　（4）设计了一款二自由度运动的攀爬机器人，该机器人可以在平面X方向和Y方向运动，足端可达范围广，对机器人机构的移动方式进行了设计，同时采用曲柄滑块机构来实现机器人脚掌的粘附和脱附，并对曲柄滑块机构进行优化设计。接着对机器人脚掌设计，并进行力学测试。此外设计了机器人的控制系统，并完成了机器人的样机制作，最后将机器人在70度倾斜面和90度垂直面上进行爬行实验，机器人能稳定的爬行，运动速度为4cm/s。

关　键　词：蘑菇结构；各向异性；攀爬机器人；ADAMS仿真；