人们一直在探索生物具有超强爬脱附能力的原因。壁虎可以在各种接触物上自由地爬行,即便是在很光滑的天花板上也可以以76cm/s的速度迅速地爬行；苍蝇可以爬附在玻璃上,甚至是悬挂的位置。人们发现这是昆虫的特殊的多纤维状足垫决定的,因此可以通过仿生设计出相似的足掌,实现仿生的爬附足掌与机构。本文分析昆虫爪足,并将其分为三种爬附形式：刚毛型爪垫,光滑型爪垫和钢爪。以生物学上常用的昆虫纲生物果蝇作为研究对象,利用SEM（扫描电子显微镜）对其足掌的外观形貌进行了观察,发现每个足掌上包括一对犄角状的钢爪和刚毛型爪垫,钢爪尖端的直径约为1.40μm；刚毛呈树枝状排列在爪垫上,长度为6-7μm,直径约为0.5μm；刚毛头端呈压舌板形,长约1.6μm,宽约1.2μm,厚度为100nm,刚毛头端面积约为1.50μm2。由于果蝇的爬附力不仅与其自身的足掌形态有关,而且决定于与其足掌接触的表面颗粒数和表面积。利用SEM和AFM（原子力显微镜）对10种不同颗粒大小的摩擦片进行了观察和分析,结果表明随着表面颗粒的增大其表面愈加粗糙,高度差异增大。对硅片和玻璃片,可以看成是光滑表而；当颗粒大小为0.02-5μm时,表而颗粒近似呈圆锥形；当颗粒大小大于15μm时,表面颗粒为半球形,并对应地估算出其颗粒的表面积。同时,计算得表示摩擦片表面粗糙程度的方均根（RMS）,由相关性分析检验得RMS与表面颗粒直径d相关,即表面粗糙度取决于表面颗粒直径d。利用自制的爬附概率测量装置实测昆虫对粗糙表面的可爬附性,发现爬板表面的颗粒直径、爬附角度、爬板摆动频率和振动频率影响果蝇的爬附概率p。随着颗粒直径d的增加,其爬附概率p先减小后增加；在d为0.3μm时,p值最小；在相同粗糙度表面,爬附角度、摆动频率、振动频率与p呈负相关,并分别建立力学模型给予了分析。同时采用特制的不同粗糙度摩擦片制成的爬板,测试了果蝇对不同粗糙度表面的运动趋向性,测试结果得出果蝇在受到外界环境变化刺激时,会迅速做出反应,转移到爬附概率高的一侧。采用生物活体与物体间爬附力测量装置,测量果蝇在6种不同颗粒表面的爬附力F,得出F值随着表面颗粒直径d的增加先降后升。当d=0.3μm时,F=0.0085mN,为最小。同时,建立范德华力模型,将果蝇与表面接触状态分为五种形式,并逐一计算得果蝇爬附力的理论值,与实际值对比具有较好的一致性。令颗粒增加到其表面颗粒间隙大于3μm时,实测爬附力大于理论值,说明果蝇刚毛型爪垫和钢爪的握持产生了作用。由此得出,果蝇爬附力是刚毛型爪垫的范德华力作用和握持作用的复合。只是在较为光滑的表面为范德华力为主,而在粗糙表面为机械握持力为主。