自然界中有许多动物靠足上的吸附垫在光滑平面上行走，这种能力来自于粘液、复杂机械系统以及生物系统之间的相互作用。蚂蚁和苍蝇可以在墙壁上随处停留，壁虎可以“飞檐走壁”，昆虫的吸附机构显示了惊人的多样性和卓越的性能。一些昆虫在光滑表面能抵抗超过它们自身重量100倍的分离力，并且还能自由行走，这给特种机器人的足掌设计以及仿生机械应用带来了启示。借鉴生物体的某些机制，解决某些机械问题的设计，近年来已成为生物学和机械工程学的交叉领域--仿生设计中关注的热点之一。 基于生物学吸附机制的广泛应用前景，本文展开了对微小动物湿吸吸附机制的研究。相对于干吸，动物的湿吸机制才刚刚被科学家们重视，其机理还不清楚。因此本文着重针对动物的光滑型足垫，这类足垫底部都有粘性分泌液，属于湿吸吸附。 本文首先研究了在光滑表面上行走的动物的基本爬行现象，对其吸附机制分类，分析目前研究的主要内容，介绍了基于动物吸附机制的国内外仿生机械应用，指出吸附机制需要解决的问题。针对这些问题，用扫描电子显微镜观察蚂蚁足垫及其分泌液的形态，在此基础上给出湿吸的力学模型，通过建模分析，得到吸附应力与液体膜厚度、接触块半径及接触角度的关系。用有限元方法模拟动物足垫在水平滑动和垂直分离时的速度和动作，计算了分泌液内部的压力和速度分布。表明足垫从静止到滑动受到一相当大的静摩擦力作用，随后转为稍微小一点的滑动摩擦力；动物滑动时足垫表面所受的摩擦力在足垫末梢端大，而靠近身体方向的足挚根部的摩擦力小，这样的摩擦力分布有助于动物保持身体平衡和抵抗外界扰动。 基于离心分离技术研制了微小力测试平台，测试蚂蚁在各种表面的吸附力，计算粘性力、毛细作用力和范德华力等在吸附力中的比重。用一些实验和理论计算指出蚂蚁的吸附力在垂直方向主要来源于毛细作用力，水平方向来源于分泌液在纳米级厚度时产生的粘性力。昆虫的吸附力不仅与分泌液有关，还与足垫的超微结构、粘弹性及吸附分离的动作密切相关。指出吸附足垫的三大特性，即超微结构特性、粘弹特性和摩擦特性。了解足垫特性可以为仿生足垫材料的选取提供参考。 结合上述的研究结果，选择硅胶来制作仿生吸盘，用不同粘度的水和蜂蜜水代替蚂蚁足底的分泌液，对表面有不同花纹的试样分别在干、湿和不同速度下测试摩擦力，验证系统的数学模型。结果表明相同的材料和形状，不同的表面结构设计造成吸附力的大小和来源都不同。根据实验结果及分析，可以根据需要选用合适的材料来仿生类似的昆虫吸附足掌，设计机器人足垫的表面结构形状及厚度等几何参数，以达到更好的吸附效果。仿生足垫要发挥最佳作用必须有腿上力及动作的配合，因此对蟋蟀攀登时的运动学和动力学进行测试，提出了一个与湿吸足垫相结合的垂直攀登的动力学模型，模型为弹簧并联一阻尼器装在执行器上，末端是湿吸足垫，用模型模拟出的力及速度的曲线与文献中壁虎和蟑螂的一致。通过动力学模型与攀登动作及足垫湿吸的配合，研制出的攀登机器人可消耗最少的能量来完成攀爬任务，运动时身体质心的侧向及前进方向的摆动有助于吸附力的产生。