图25 斯坦福大学仿生脚［34-37］

Fig.25 Bird-inspired perching landing gear of Stanford University［34-37］

图26 佛罗里达州立大学工程学院仿生针刺机构［38］

Fig.26 Bionic dart perching mechanism of Florida State University College of Engineering［38］

图27 舍布鲁克大学机械抓扣机构［39-40］

Fig.27 Mechanical grasping mechanism of University of Sherbrooke［39-40］

斯坦福大学仿生学和灵巧操作试验室Pope等［41-42］设计了一款可飞行、在壁面栖息、爬行、再次起飞的四旋翼无人机，结构如图28 所示［41-42］，该无人机具备从爬行失败中恢复及通过应用空气动力增加可用立足点密度的能力。伦敦帝国学院Zhang 等［43］提出了一种带有可发射张力锚机构的多旋翼无人机，结构如图29 所示［43］，张力锚通过锚定在壁面上使无人机栖息，试验结果验证了该设计的有效性以及在大风环境下的稳定能力。伦敦帝国理工学院空中机器人试验室Nguyen 等［44］提出了一种被动自适应栖息机构，可使无人机稳定地附着在包括树枝和管道在内的各种表面上，结构如图30 所示［44］，结果表明该机构能提供可靠的牵引力和非常高的负载能力并能正常释放。加州理工学院喷气推进试验室Backus 等［45］设计了一款带有微棘爪的多旋翼无人机，结构如图31 所示［45］，该机构可使无人机在粗糙的倾斜或垂直表面栖息，且在自重100 g 的情况下可抓取超过10 N 的载荷。

图28 斯坦福大学仿生学和灵巧操作试验室仿生脚［41-42］

Fig.28 Bionic feet of Department of Mechanical Engineering，Stanford University ［41-42］

图29 伦敦帝国学院仿生针刺机构［43］

Fig.29 Bionic dart perching mechanism of Imperial College London［43］

图30 伦敦帝国学院空中机器人试验室机械抓扣机构［44］

Fig.30 Mechanical grasping mechanism of Aerial Robotics Laboratory，Imperial College London［44］

图31 加州理工学院喷气推进试验室机械抓扣机构［45］

Fig.31 Mechanical grasping mechanism of Jet Propulsion Laboratory，California Institute of Technology［45］

2. 4 负压吸盘式栖息机构

负压吸盘式栖息利用吸盘和栖息物体之间产生的负压吸附力，使无人机栖息到目标物体。南京理工大学计算机科学与技术系Liu 等［46］提出了一种用于飞行和吸附栖息无人机的阻抗控制方法，试验结果表明该控制方法搭配设计的吸盘结构能使无人机实现与壁面的平稳吸附接触和栖息，结构如图32 所示［46］。特温特大学Wopereis 等［47］设计了一种基于被动真空杯技术吸收空中撞击的机构，结构如图33 所示［47］，试验结果表明无人机可借助该机构在环境中实现稳定栖息、解除栖息和可靠起飞。日本高级科学技术研究所信息科学学院Huang 等［48］提出了一种可使无人机栖息在任务形状表面上的机构，如图34 所示［48］，该机构由2 个旋转臂和4 个真空吸盘组成，且其设计目标是重量轻、模块化、可扩展、自平衡，因此可装配到多种无人机上。

图32 南京理工大学计算机科学与技术系负压吸盘［46］

Fig.32 Vacuum cup of Department of Computer Science and Technology，Nanjing University of Science and Technology［46］

图33 特温特大学负压吸盘［47］

Fig.33 Vacuum cup of University of Twente［47］

图34 日本高级科学技术研究所信息科学学院负压吸盘［48］

Fig.34 Vacuum cup of School of Information Science，Japan Advanced Institute of Science and Technology［48］

上海交通大学机械与工程学院Liu 等［49-50］提出了一种用于空中抓取和栖息的内外双硬度真空杯设计［49-50］，结构如图35 所示，试验结果表明内外双硬度真空杯吸盘设计要优于传统吸盘，且在抓取和栖息时所需的接触压力显著降低。东京工业大学系统与控制工程系Tsukagoshi 等［51］提出了一种新的混合式吸盘结构，利用粘性粘胶的粘附力和负压吸力来使无人机栖息，结构如图36 所示［51］，试验表明带有该机构的无人机可栖息到混凝土墙和天花板上并解除栖息复飞。