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圖17 曼徹斯特大學仿生機械腿［22］
Fig.17 Bird-inspired perching landing gear of University of Manchester［22］
圖18 南洋理工大學機械與航空工程學院仿生機械爪 ［23］
Fig.18 Bio-inspired adaptive perching mechanism of School of Mechanical and Aerospace Engineering，Nanyang Technological University［23］
圖19 猶他大學仿生機械抓扣機構［24］
Fig.19 Mechanical grasping mechanism of University of Utah［24］
圖20 新墨西哥州立大學仿生機械抓扣機構［25］
Fig.20 Bio-inspired perching mechanism of New Mexico State University［25］
奧林工程學院Nadan 等［26-27］開發了一種混合經驗-計算模型，并設計了欠驅動多節段腳機構，該機構既能使無人機抓取并棲息在樹枝狀物體上，同時該模型又能預測并量化抓取所施加的力，試驗結果表明無人機可棲息在一系列目標物體上，結構如圖21 所示［26-27］。奧克蘭大學機械工程系新靈巧研究小組McLaren 等［28］提出了一種可被動關閉、自適應的機械手，結構如圖22 所示［28］，該機械手最大抓持力56 N，能高速固定各種形狀的物體，試驗表明可以給無人機提供棲息能力并進行自主對接。重慶大學機械傳動國家重點試驗室Bai 等［29］借鑒鳥腳結構和運動規律，提出了一種適應性和承載能力強的變形無人機棲息機構，結構如圖23 所示［29］，試驗結果表明該結構能可靠地棲息在各種物體上，且無人機棲息能耗為懸停時的0.015 倍。斯坦福大學機械工程系Roderick 等［30］提出了一種仿生鳥腿的機構設計，能使無人機動態棲息在復雜的表面上并抓取不規則物體，結構如圖24 所示［30］，結果表明該抓握機構能在不到50 ms 內環繞不規則的物體并棲息。
圖21 奧林工程學院仿生機械腿［26-27］
Fig.21 Bird-inspired perching landing gear of Olin College of Engineering［26-27］
圖22 奧克蘭大學新靈巧研究小組仿生機械爪［28］
Fig.22 Bio-inspired adaptive perching mechanism of New Dexterity Research Group， University of Auckland［28］
圖23 重慶大學機械傳動國家重點試驗室仿生機械抓扣機構［29］
Fig.23 Bird-inspired mechanical grasping mechanism of State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University［29］
圖24 斯坦福大學機械工程系機械抓扣機構［30］
Fig.24 Mechanical grasping mechanism of Department of Mechanical Engineering，Stanford University［30］
2. 3 仿生針刺、微棘式棲息機構
仿生針刺、微棘式棲息是模仿生物的剛毛鉤刺進目標棲息物粗糙表面，進而使無人機完成棲息。斯坦福大學機械工程系Roderick 等［31］對在高度不規則表面上棲息、移動和起飛的不同生物方案進行研究，提高了對表面接近和起飛空氣動力學、棲息和附著接觸動力學及表面運動理論分析。通過對動物俯仰著陸動作和表面附著技術的深入研究，為開發棲息在多樣化和復雜表面的無人機提供設計指南。西北工業大學無人系統研究院昌敏等［32］概括了垂面棲息微型無人機的方案特點，并結合針刺式、微棘式這2 類典型垂面棲息方式闡釋了不同棲息原理的著壁、棲息與復飛過程，為后續開展垂面棲息無人機的研究提供借鑒。南京航空航天大學機電學院倪勇等［33］提出適合各種復雜環境可撲翼飛行和爬行棲息的兩棲機器人研究構想，為仿生兩棲機器人的微型化和輕量化指出了發展方向。
斯 坦 福 大 學Desbiens 等［34-37］提 出了一種 用于固定翼無人機的仿生腳，腳上配備一排微型脊椎針刺，通過針刺與墻壁的凹凸進行嚙合使無人機棲息到壁面上，結構如圖25 所示［34-37］，同時還能通過控制仿生腳上的脊椎針刺收放來實現無人機在壁面上的爬行。佛羅里達州立大學工程學院Dickson 等［38］基于固定翼無人機開發出一種仿生針刺機構，結構如圖26 所示［38］，無人機通過該機構可在壁面棲息與爬行，且為雙足攀爬小型、簡化機構設計提供指導。舍布魯克大學Mehanovic 等［39-40］設計了一款可自動棲息并從垂直表面起飛的固定翼無人機，吸附在粗糙墻壁上的主要是微型針刺機構，結構如圖27 所示［39-40］，試驗結果表明該無人機能可靠地在粗糙壁面棲息并起飛。
