爬岩鱼的吸附运动机理及仿生研究
| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-10页 |
| ABSTRACT | 第10-13页 |
| 1 绪论 | 第19-47页 |
| 1.1 引言 | 第19-20页 |
| 1.2 课题研究背景 | 第20-25页 |
| 1.3 课题研究现状 | 第25-33页 |
| 1.3.1 生物吸附研究现状 | 第25-29页 |
| 1.3.2 生物运动研究现状 | 第29-31页 |
| 1.3.3 仿生机器人的研究现状 | 第31-33页 |
| 1.4 生物吸附的基本原理 | 第33-40页 |
| 1.4.1 吸附的规律 | 第34-35页 |
| 1.4.2 长度的规律 | 第35-36页 |
| 1.4.3 面积的规律 | 第36-37页 |
| 1.4.4 介于长度和面积之间的规律 | 第37-38页 |
| 1.4.5 超出面积外的规律 | 第38页 |
| 1.4.6 接触面分裂提高吸附效率 | 第38-40页 |
| 1.5 课题研究主要内容 | 第40-42页 |
| 1.6 课题研究方法 | 第42-44页 |
| 1.6.1 理论研究 | 第43页 |
| 1.6.2 实验研究 | 第43-44页 |
| 1.6.3 应用实践 | 第44页 |
| 1.7 课题研究意义 | 第44-45页 |
| 1.8 本章小结 | 第45-47页 |
| 2 爬岩鱼的水下吸附机理研究 | 第47-63页 |
| 2.1 动物的实验伦理 | 第47页 |
| 2.2 爬岩鱼吸附实验系统 | 第47-50页 |
| 2.2.1 显微表面形貌观测实验系统 | 第47-48页 |
| 2.2.2 垂直及切向力测量实验系统 | 第48-49页 |
| 2.2.3 水听器压力测量实验系统 | 第49-50页 |
| 2.2.4 高速摄像实验系统 | 第50页 |
| 2.3 爬岩鱼的吸附类型 | 第50-53页 |
| 2.3.1 在不同表面情况下的吸附状态 | 第50-51页 |
| 2.3.2 在壁面分离时的压力变化 | 第51-53页 |
| 2.4 爬岩鱼的吸附微观机理 | 第53-57页 |
| 2.4.1 微结构和微气泡的发现 | 第53-54页 |
| 2.4.2 微气泡对吸附力及切向力的影响 | 第54-57页 |
| 2.5 微气泡密封下的负压吸附模型 | 第57-58页 |
| 2.6 人造微结构表面的特性 | 第58-60页 |
| 2.6.1 微结构表面的加工 | 第58页 |
| 2.6.2 微结构表面的气泡图案 | 第58-60页 |
| 2.6.3 微结构表面的切向力 | 第60页 |
| 2.7 本章小结 | 第60-63页 |
| 3 爬岩鱼气泡的来源及组成 | 第63-75页 |
| 3.1 气泡研究背景 | 第63页 |
| 3.2 气泡研究实验系统 | 第63-67页 |
| 3.2.1 CT成像技术 | 第63-65页 |
| 3.2.2 大面积显微成像技术 | 第65-66页 |
| 3.2.3 显微高清摄像技术 | 第66-67页 |
| 3.2.4 组织切片技术 | 第67页 |
| 3.3 气泡的来源及组成 | 第67-72页 |
| 3.3.1 爬岩鱼的表面气泡图案 | 第67-69页 |
| 3.3.2 爬岩鱼的去水和复水 | 第69-70页 |
| 3.3.3 爬岩鱼的空间气泡分布 | 第70页 |
| 3.3.4 爬岩鱼的表皮特征 | 第70-71页 |
| 3.3.5 爬岩鱼的气泡析出过程 | 第71-72页 |
| 3.4 爬岩鱼表面气泡建模与验证 | 第72-73页 |
| 3.4.1 爬岩鱼的气泡模型 | 第72页 |
| 3.4.2 爬岩鱼的气泡模型验证 | 第72-73页 |
| 3.5 本章小结 | 第73-75页 |
| 4 爬岩鱼吸盘装置的表面适应性研究 | 第75-85页 |
| 4.1 吸附表面适应性研究背景 | 第75-76页 |
| 4.2 不同性质表面及环境液的制作 | 第76-79页 |
| 4.2.1 不同粗糙度表面的制作 | 第77-78页 |
| 4.2.2 不同刚度表面的制作 | 第78-79页 |
| 4.2.3 不同粘度环境液体的制作 | 第79页 |
| 4.3 不同因素对吸附力的影响 | 第79-82页 |
| 4.3.1 吸附应力与粗糙度及润湿性的关系 | 第79-81页 |
| 4.3.2 吸附应力与刚度的关系 | 第81页 |
| 4.3.3 吸附应力与液体粘度的关系 | 第81-82页 |
| 4.4 爬岩鱼粗糙表面吸附模型 | 第82-84页 |
| 4.5 本章小结 | 第84-85页 |
| 5 爬岩鱼的各向异性机制研究 | 第85-93页 |
| 5.1 爬岩鱼的生活习性 | 第85-86页 |
| 5.2 爬岩鱼的各向异性机制实验系统 | 第86-88页 |
| 5.2.1 不同方向摩擦力的测量装置 | 第86页 |
| 5.2.2 不同方向拉动下鱼鳍骨骼的变化 | 第86-87页 |
| 5.2.3 爬岩鱼的摩擦系数测定 | 第87页 |
| 5.2.4 爬岩鱼的切向摩擦特性实验装置 | 第87-88页 |
| 5.3 爬岩鱼的切向摩擦力各向异性 | 第88-92页 |
| 5.3.1 切向摩擦力与角度的关系 | 第88-89页 |
| 5.3.2 不同方向拉力情况下的鱼鳍骨骼状态 | 第89-92页 |
| 5.4 爬岩鱼的切向摩擦力各向异性模型 | 第92页 |
| 5.5 本章小结 | 第92-93页 |
| 6 爬岩鱼动态吸附爬行机理研究 | 第93-117页 |
| 6.1 吸附型鱼类运动的研究背景 | 第93页 |
| 6.2 爬岩鱼的运动研究实验方法 | 第93-98页 |
| 6.2.1 爬岩鱼腹部压力测量实验装置 | 第93-95页 |
| 6.2.2 爬岩鱼运动行为记录实验装置 | 第95页 |
| 6.2.3 爬岩鱼运动记录数据处理 | 第95-98页 |
| 6.3 爬岩鱼的腹部压力 | 第98-102页 |
| 6.3.1 静止状态的腹部压力 | 第98-100页 |
| 6.3.2 运动状态的腹部压力 | 第100-102页 |
| 6.4 爬岩鱼的运动形式 | 第102-107页 |
| 6.4.1 竖直方向的运动 | 第102-103页 |
| 6.4.2 水平方向的运动 | 第103-105页 |
| 6.4.3 壁面的分离 | 第105页 |
| 6.4.4 壁面的切换 | 第105-106页 |
| 6.4.5 换向 | 第106-107页 |
| 6.5 爬岩鱼的运动分析 | 第107-114页 |
| 6.5.1 爬岩鱼的骨骼组成 | 第107-108页 |
| 6.5.2 爬岩鱼的前进运动 | 第108-111页 |
| 6.5.3 爬岩鱼的后退运动 | 第111-113页 |
| 6.5.4 爬岩鱼的爬行时轴向波动运动学参数 | 第113-114页 |
| 6.6 爬岩鱼的运动模型 | 第114-116页 |
| 6.7 本章小结 | 第116-117页 |
| 7 仿生机器人设计及测试 | 第117-139页 |
| 7.1 壁面爬行机器人 | 第117页 |
| 7.2 仿生机器人的模型建立 | 第117-121页 |
| 7.2.1 仿生机器人的仿生方案 | 第117-119页 |
| 7.2.2 仿生机器人的驱动方式机构模型 | 第119-120页 |
| 7.2.3 仿生机器人的类鱼鳍变摩擦机构模型 | 第120-121页 |
| 7.2.4 仿生机器人的虚拟样机 | 第121页 |
| 7.3 仿生机器人的参数确定 | 第121-128页 |
| 7.3.1 仿生机器人的整体尺寸及参数定义 | 第121-122页 |
| 7.3.2 仿生机器人的吸盘选型 | 第122-123页 |
| 7.3.3 仿生机器人的杆长关系 | 第123-126页 |
| 7.3.4 仿生机器人与爬岩鱼的相似性 | 第126-128页 |
| 7.4 仿生机器人的制作 | 第128-131页 |
| 7.4.1 机械结构部分的制作 | 第128-130页 |
| 7.4.2 控制系统部分的设计 | 第130-131页 |
| 7.5 仿生机器人的测试 | 第131-138页 |
| 7.5.1 水平壁面吸附爬行实验 | 第132-134页 |
| 7.5.2 竖直壁面吸附爬行实验 | 第134-135页 |
| 7.5.3 倒置壁面吸附爬行实验 | 第135-136页 |
| 7.5.4 倒置壁面负重吸附爬行实验 | 第136-138页 |
| 7.6 本章小结 | 第138-139页 |
| 8 结论与展望 | 第139-141页 |
| 8.1 课题研究总结 | 第139-140页 |
| 8.2 课题研究展望 | 第140-141页 |
| 参考文献 | 第141-149页 |
| 攻读博士学位期间获得的成果及荣誉 | 第149页 |
