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圖54 紐約大學坦登工程學院爬壁無人機［73］

Fig.54 Wall-climbing robot of Tandon School of Engineering，New York University［73］

2. 6 粘膠、電磁式棲息機構(gòu)

粘膠、電磁式棲息是借助粘膠墊的粘附力或者電磁鐵產(chǎn)生的電磁力吸附到目標物體上，使無人機完成棲息。美國空軍學院工程力學系Anderson 等［74］設計了一種帶粘貼墊的固定翼無人機，結(jié)構(gòu)如圖55［74］所示，無人機可通過粘貼墊吸附到目標物體上使無人機完成棲息，延長了續(xù)航時間可進行長時間的監(jiān)測。瑞士聯(lián)邦理工學院智能系統(tǒng)試驗室Daler 等［75］提出了一種共軸雙旋翼無人機，結(jié)構(gòu)如圖56 所示［75］，該無人機包含1 個帶有纖維基干膠粘劑的粘貼墊和被動自動對準系統(tǒng)，試驗證明該無人機可成功棲息。斯坦福大學機械工程專業(yè)Pope 等［76-77］設計了一種帶有干膠墊的多旋翼無人機，結(jié)構(gòu)如圖57 所示［76-77］，可通過干膠墊的粘附力在垂直壁面或傾斜表面上棲息。

圖55 美國空軍學院工程力學系粘膠式無人機［74］

Fig.55 Sticky-Pad plane of Deptment of Engineering Mechanics，United States Air Force Academy［74］

圖56 瑞士聯(lián)邦理工學院智能系統(tǒng)試驗室粘膠式無人機［75］

Fig.56 Sticky-pad plane of Laboratory of Intelligent Systems，Swiss Federal Polytechnic in Lausanne［75］

圖57 斯坦福大學機械工程專業(yè)粘膠式無人機［76-77］

Fig.57 Sticky-pad plane of Mechanical Engineering School， Stanford University［76-77］

伊利諾伊理工學院機械、材料與航空航天工程系Kalantari 等［78］介紹了一種帶有新型干膠夾持器的四旋翼無人機，結(jié)構(gòu)如圖58 所示［78］，無人機通過夾持器上的干膠粘貼在壁面上，試驗表明無人機的棲息機動成功率可達93%以上。山東科技大學電子通信與物理學院Guo 等［79］設計了一種帶有仿生干膠的爬壁偵擦無人機，干膠抓持器如圖59 所示［79］，試驗表明該無人機完全可以實現(xiàn)對粗糙混凝土墻壁吸附棲息。

圖58 伊利諾伊理工學院機械、材料與航空航天工程系粘膠式無人機［78］

Fig.58 Sticky-pad plane of Mechanical，Materials，and Aerospace Engineering Department，Illinois Institute of Technology［78］

圖59 山東科技大學電子通信與物理學院粘膠式無人機［79］

Fig.59 Sticky-pad plane of College of Electronic Communication and Physics，Shandong University of Science and Technology［79］

廣東工業(yè)大學蔣俊高［80］提出了一種基于四旋翼無人機的仿生壁面自動起降系統(tǒng)，無人機結(jié)構(gòu)如圖60 所示［80］，其通過腳部的微型強磁吸附到壁面進行棲息，試驗結(jié)果表明無人機可在垂直壁面和傾斜表面實現(xiàn)棲息和起飛。斯坦福大學電氣工程系Park 等［81］提出了一種用于電膠粘合的特定應用電子電力解決方案，通過產(chǎn)生的靜電力來吸附棲息，結(jié)論表明四旋翼無人機的無繩索電粘劑棲息試驗結(jié)果是首次得到驗證并在文獻中進行發(fā)表，結(jié)構(gòu)如圖61 所示［81］。哈佛大學Graule等［82］介紹了一種可切換的電粘合劑，該粘合劑幾乎可以在任何材料上實現(xiàn)受控的棲息與分離，同時所需的功率比維持飛行低大約3 個數(shù)量級，結(jié)構(gòu)如圖62 所示［82］。

圖60 廣東工業(yè)大學磁吸式無人機［80］

Fig.60 Magnetic MAV of Guangdong University of Technology［80］

圖61 斯坦福大學電氣工程系靜電力吸附無人機［81］

Fig.61 Electroadhesive perching MAV of Department of Electrical Engineering，Stanford University［81］

圖62 哈佛大學電磁吸附仿生無人機［82］

Fig.62 Bionic electrostatic adhesion MAV of Harvard University［82］

2. 7 棲息機構(gòu)特點及發(fā)展趨勢

通過上述對不同棲息機構(gòu)原理進行分類研究分析，總結(jié)出以下特點與發(fā)展趨勢：

1） 機械抓扣式棲息機構(gòu)所對應的飛行平臺多為多旋翼無人機，設計技術(shù)相對成熟工程應用較多。基于多旋翼無人機設計的機械抓扣式棲息機構(gòu)可移植到直升機平臺，進行互換。機械抓扣機構(gòu)模塊化設計和形狀記憶材料應用將是機械抓扣式棲息機構(gòu)研究的新方向，通過引入新材料和模塊化設計使無人機環(huán)境適應性更強、功能更齊全。基于固定翼無人機的機械抓扣機構(gòu)設計會愈發(fā)考慮能量的回收再利用，在固定翼無人機棲息時利用機械抓扣機構(gòu)將能量儲存，并在解除棲息和復飛時使用。