张步祥，沈鸿烈，肖 博，曹铮铮，戴振东

（1.南京航空航天大学机电学院,南京210016；2.南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京211106；3.北京华测试验仪器有限公司,北京100094）

在长期自然选择压力下，不少动物（如壁虎、蜘蛛、苍蝇等）演化出了特殊的黏附运动能力，能够利用运动附着器官（如脚掌）与接触面间形成可调控的吸附力[1‑3]。这些黏附力通常来源于动物运动附着器官与基底表面之间的毛细力（称为湿黏附）或范德华力（称为干黏附）。已有研究发现以壁虎为代表的干黏附力与接触面积有关[4‑5]，并可能受到包括接触摩擦致电产生的电场在内的外电场的影响[6]。壁虎运动接触过程中的接触/摩擦致电已经得到了证实[7‑8]，并且接触/摩擦电荷的电场强度也可能与接触区域面积相关。因此,可以认为黏附力、接触面积、接触/摩擦电荷三者之间存在耦合作用。测定壁虎运动过程的反力、实际接触面积和接触电荷并辅以行为学测试，是探究接触摩擦致电对黏附的影响、揭示壁虎黏附机制、建立仿生机器人设计准则的基础性工作。然而，受限于测试技术，迄今尚未有运动反力、接触面积、接触/摩擦电同步测量研究的报道。

为解决上述研究需求，本文设计研制了一种复合传感器，解决了接触面积和电荷同步测量、系统标定等困难，实现了运动反力、接触面积以及接触电荷的同步测量。通过将多个传感器组成运动通道的方式对自由运动的壁虎进行了测量。本文还验证了所研制传感器的可用性和可靠性，为进一步开展生物黏附和仿生黏附研究奠定重要的设备和方法基础。……