仿生机械是模仿生物的形态、结构和控制原理设计出的功能更集中、效率更高的机械,本课题以蝗虫脚垫为研究对象,采用切片法对研究对象进行几何信息的提取,进行三维重构及有限元分析,旨在对蝗虫脚垫粘附性进行研究,为其运仿生应用如仿生轮胎的设计奠定了一定的基础。课题具体研究内容如下:(1)系统地介绍了仿生学相关的研究现状,对国内外昆虫粘附性研究进行了阐述,最后介绍了三维重构的研究及其应用。(2)采用石蜡切片法,对研究对象——蝗虫第三对足脚垫进行切片,通过实验处理,用显微镜、配套软件系统采集切片图像,为三维重构建立基础。(3)利用逆向工程专用软件Imageware12对脚垫切片图像进行几何信息提取,经过点云处理,获得各图像的轮廓曲线,并将轮廓曲线导入CAD软件Unigraphics NX,生成蝗虫脚垫的三维模型。(4)设计了一个实验平台,利用天平仪,通过施加不同的压力,测量脚垫变形产生的接触面积的大小,以研究粘附力、压力以及脚垫变形接触面积之间的关系;为蝗虫脚垫的三维有限元接触分析提供实验数据。(5)采用ABAQUS有限元分析软件,对(3)所生产的蝗虫脚垫三维模型进行分析。分析施加的条件和(4)实验相同,研究蝗虫脚垫接触过程中的变形、应力应变和接触刚度的变化规律,将实验结果与(4)的分析结果进行比较。本文的工作特色在于用石蜡切片法、逆向工程方法成功的建立了蝗虫脚垫的三维模型,对其进行有限元分析;后又设计了粘附性测试试验,为有限元分析提供实验数据,以优化有限元模型,从而为仿生轮胎的发展提供一定的基础。