图17 曼彻斯特大学仿生机械腿［22］
Fig.17 Bird-inspired perching landing gear of University of Manchester［22］
图18 南洋理工大学机械与航空工程学院仿生机械爪 ［23］
Fig.18 Bio-inspired adaptive perching mechanism of School of Mechanical and Aerospace Engineering，Nanyang Technological University［23］
图19 犹他大学仿生机械抓扣机构［24］
Fig.19 Mechanical grasping mechanism of University of Utah［24］
图20 新墨西哥州立大学仿生机械抓扣机构［25］
Fig.20 Bio-inspired perching mechanism of New Mexico State University［25］
奥林工程学院Nadan 等［26-27］开发了一种混合经验-计算模型，并设计了欠驱动多节段脚机构，该机构既能使无人机抓取并栖息在树枝状物体上，同时该模型又能预测并量化抓取所施加的力，试验结果表明无人机可栖息在一系列目标物体上，结构如图21 所示［26-27］。奥克兰大学机械工程系新灵巧研究小组McLaren 等［28］提出了一种可被动关闭、自适应的机械手，结构如图22 所示［28］，该机械手最大抓持力56 N，能高速固定各种形状的物体，试验表明可以给无人机提供栖息能力并进行自主对接。重庆大学机械传动国家重点试验室Bai 等［29］借鉴鸟脚结构和运动规律，提出了一种适应性和承载能力强的变形无人机栖息机构，结构如图23 所示［29］，试验结果表明该结构能可靠地栖息在各种物体上，且无人机栖息能耗为悬停时的0.015 倍。斯坦福大学机械工程系Roderick 等［30］提出了一种仿生鸟腿的机构设计，能使无人机动态栖息在复杂的表面上并抓取不规则物体，结构如图24 所示［30］，结果表明该抓握机构能在不到50 ms 内环绕不规则的物体并栖息。
图21 奥林工程学院仿生机械腿［26-27］
Fig.21 Bird-inspired perching landing gear of Olin College of Engineering［26-27］
图22 奥克兰大学新灵巧研究小组仿生机械爪［28］
Fig.22 Bio-inspired adaptive perching mechanism of New Dexterity Research Group， University of Auckland［28］
图23 重庆大学机械传动国家重点试验室仿生机械抓扣机构［29］
Fig.23 Bird-inspired mechanical grasping mechanism of State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University［29］
图24 斯坦福大学机械工程系机械抓扣机构［30］
Fig.24 Mechanical grasping mechanism of Department of Mechanical Engineering，Stanford University［30］
2. 3 仿生针刺、微棘式栖息机构
仿生针刺、微棘式栖息是模仿生物的刚毛钩刺进目标栖息物粗糙表面，进而使无人机完成栖息。斯坦福大学机械工程系Roderick 等［31］对在高度不规则表面上栖息、移动和起飞的不同生物方案进行研究，提高了对表面接近和起飞空气动力学、栖息和附着接触动力学及表面运动理论分析。通过对动物俯仰着陆动作和表面附着技术的深入研究，为开发栖息在多样化和复杂表面的无人机提供设计指南。西北工业大学无人系统研究院昌敏等［32］概括了垂面栖息微型无人机的方案特点，并结合针刺式、微棘式这2 类典型垂面栖息方式阐释了不同栖息原理的着壁、栖息与复飞过程，为后续开展垂面栖息无人机的研究提供借鉴。南京航空航天大学机电学院倪勇等［33］提出适合各种复杂环境可扑翼飞行和爬行栖息的两栖机器人研究构想，为仿生两栖机器人的微型化和轻量化指出了发展方向。
斯 坦 福 大 学Desbiens 等［34-37］提 出了一种 用于固定翼无人机的仿生脚，脚上配备一排微型脊椎针刺，通过针刺与墙壁的凹凸进行啮合使无人机栖息到壁面上，结构如图25 所示［34-37］，同时还能通过控制仿生脚上的脊椎针刺收放来实现无人机在壁面上的爬行。佛罗里达州立大学工程学院Dickson 等［38］基于固定翼无人机开发出一种仿生针刺机构，结构如图26 所示［38］，无人机通过该机构可在壁面栖息与爬行，且为双足攀爬小型、简化机构设计提供指导。舍布鲁克大学Mehanovic 等［39-40］设计了一款可自动栖息并从垂直表面起飞的固定翼无人机，吸附在粗糙墙壁上的主要是微型针刺机构，结构如图27 所示［39-40］，试验结果表明该无人机能可靠地在粗糙壁面栖息并起飞。
