CN101774407A - 湿吸式真空辅助吸盘 - Google Patents

Abstract

本发明属于仿生学领域，具体涉及一种湿吸式真空辅助吸盘。包括基座、足垫固定外圈、足垫固定内圈、足垫、管接头、真空泵和压力泵。足垫分别通过足垫固定内圈、足垫固定外圈固定在基座上；真空泵通过管接头连在基座上，将足垫中部空心处的空气抽出，形成一个负压，产生真空吸附力；压力泵经过管接头连在基座上，将液体压入足垫的储液槽，经微孔在接触表面形成一层液体薄膜，产生湿吸附力。本发明结构精简，加工组装方便，融合了湿吸吸附、真空吸附，保证了吸附的可靠性，是一种吸附力可控型及吸附力增强型的结构，有利于爬壁机器人的运动。

Description

湿吸式真空辅助吸盘

技术领域

本发明属于仿生学领域，涉及一种仿生湿吸爬壁机器人的攀爬机构，尤其是一种湿吸式真空辅助吸盘。

背景技术

爬壁机器人属于特种移动机器人，有着广阔的应用前景。按吸附机理可将爬壁机器人大致划分为四类：(1)真空(负压)吸附；(2)电磁吸附；(3)粘性吸附；(4)机械联锁吸附。上述机理的爬壁机器人有着各自的优缺点：真空吸附、粘性吸附机器人的吸附力大且相对稳定，但真空吸附机器人不能在真空环境下吸附于垂直壁面，粘性吸附机器人难以快速剥离壁面，并且在长时间爬行后会失去吸附力；机械联锁吸附机器人可应对粗糙壁面，但不能爬行于光滑壁面上；磁吸附机器人对吸附的金属表面粗糙度依赖相对较少，但大都只能爬行于特定的金属表面。

鉴于以上背景技术，结合湿吸吸附、真空吸附各自的特点，基于湿吸附理论，提供了一种新型的湿吸式真空辅助吸盘。

发明内容

本发明的目的在于提供一种湿吸式真空辅助吸盘。

本发明基于仿生学原理，将湿吸吸附方法和真空吸附方法，二者进行有机组合，设计吸盘结构，提供可靠的吸附力，实现爬壁机器人在一些复杂表面情况下的运动。

本发明提出的湿吸式真空辅助吸盘，包括基座1、足垫固定外圈2、足垫固定内圈4、足垫3、管接头、真空泵和压力泵；

其中：所述基座1包括第一通孔5、第二通孔6、第一螺纹孔8、第二螺纹孔9，第一通孔5位于基座1中心，第二通孔6位于基座1四周；

所述足垫固定外圈2呈圆环形结构，具有第一台阶孔10；

所述足垫固定内圈4呈圆环形结构，具有第二台阶孔11；

所述足垫3包括储液槽7、第三通孔12、第四通孔13、第五通孔14，第五通孔14位于足垫3中心，第五通孔14四周分布有第四通孔13，第三通孔12位于足垫3外围，储液槽7呈圆环形结构，储液槽7的直径大于第五通孔14的直径；

所述足垫固定外圈2套在足垫3的表面凹槽内，第一台阶孔10分别与第一螺纹孔8、第三通孔12相对应，通过足垫固定外圈2将基座1与足垫3固定在一起；足垫3中部空心，足垫固定内圈4嵌于该中部空心处，圆环形足垫固定内圈4的内圈直径与第五通孔14的直径相同；第二台阶孔11与第二螺纹孔9、第四通孔13相对应，通过足垫固定内圈4将基座1与足垫3固定在一起；

所述基座1的第一通孔5通过管接头与真空泵相连接；第二通孔6通过管接头与压力泵相连接。

本发明中，所述基座1的第一通孔5与足垫3的第五通孔14相连。

本发明中，所述基座1的第二通孔6与足垫3的储液槽7相连。

本发明中，所述足垫3的储液槽7的下端分布有直径为0.1mm，长度为2mm的微孔，微孔均匀分布于足垫3的底部。

本发明具有以下特点：液体由压力泵通过管接头压入吸盘中，在足垫储液槽中均匀分布，通过足垫下端的微孔释放，在接触表面形成一层液体薄膜，产生一定的吸附力；吸盘内部的空气，由真空泵经过管接头抽出，形成一个负压，产生真空吸附力；通过足垫固定外圈、足垫固定内圈将足垫固定在基座上，保证了吸盘整体的密封性。该发明结构精简，加工组装方便，融合了湿吸吸附、真空吸附，保证了吸附的可靠性，是一种吸附力可控型及吸附力增强型的结构，有利于爬壁机器人的运动。

附图说明

图1为吸盘结构图。

图2为图1的A-A剖面图。

图3为基座结构图。其中：(a)为基座俯视图，(b)为基座仰视图。

图4为足垫固定外圈结构图。其中：(a)为足垫固定外圈俯视图，(b)为足垫固定外圈仰视图。

图5为足垫固定内圈结构图。其中：(a)为足垫固定内圈俯视图，(b)为足垫固定内圈仰视图。

图6为足垫俯视图。

图7为足垫剖面图。

图8为足垫表面微孔结构图。

图中标号：1为基座，2为足垫固定外圈，3为足垫，4为足垫固定内圈，5为第一通孔，6为第二通孔，7为储液槽，8为第一螺纹孔，9为第二螺纹孔，10为第一台阶孔，11为第二台阶孔，12为第三通孔，13为第四通孔，14为第五通孔。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明湿吸式真空辅助吸盘包括基座1、足垫固定外圈2、足垫3、足垫固定内圈4、管接头、真空泵、压力泵。通过足垫固定外圈2、足垫固定内圈4，将足垫3固定在基座1上；通过管接头分别连接真空泵及压力泵。

如图3所示，基座1主要包括：用做抽真空的第一通孔5、用做液体导入的第二通孔6、用于连接足垫固定外圈2的第一螺纹孔8、用于连接足垫固定内圈4的第二螺纹孔9。第一通孔5位于基座的中心，直径10mm，通过管接头KQ2H06-01S连接真空泵VM6005-12V的输入口，在吸盘内部形成一个负压，产生真空吸附力。第二通孔6共有4个，直径为5mm，在直径为25mm的圆周上均匀分布，通过管接头KQ2H06-M5连接压力泵，将液体压入足垫3的储液槽7中。在基座1的下表面，直径为15mm的圆周上均匀分布4个直径为2mm的第二螺纹孔9，用于将足垫3通过足垫固定内圈4固定在基座1上；直径为35mm的圆周上均匀分布4个直径为2mm的第一螺纹孔8，用于将足垫3通过足垫固定外圈2固定在基座1上，增强吸盘的密封性。

如图4所示，足垫固定外圈2是一个圆环，内径30mm，外径40mm，在直径35mm的圆周上均匀分布4个第一台阶孔10，第一台阶孔10的上端直径4mm，下端直径2mm。

如图5所示足垫固定内圈4是一个圆环，内径8mm，外径20mm，在直径15mm的圆周上均匀分布4个第二台阶孔11，形状、尺寸与第一台阶孔10相同。

如图6～图8所示，足垫3的原材料是聚亚安酯，经模具成型法，在真空环境下浇注而成，主要包括储液槽7、第三通孔12、第四通孔13、第五通孔14。足垫固定外圈2套在足垫3的表面凹槽内，第一台阶孔10与第一螺纹孔8、第三通孔12相对应，通过足垫固定外圈2将基座1与足垫3固定在一起；足垫3中部空心，空心部成一平面，足垫固定内圈4嵌入足垫3的中部空心处，第二台阶孔11与第二螺纹孔9、第四通孔13相对应，通过足垫固定内圈4将基座1与足垫3固定在一起；液体经过第二通孔6流入储液槽7中，经过储液槽7下端的微孔，直径为0.1mm，长度为2mm，如图8所示，在接触表面形成一层液体薄膜，产生湿吸附力；真空泵通过管接头经第一通孔5、第五通孔14将足垫3中部空心处的空气抽出，在吸盘内部形成一个负压，产生真空吸附力。

本发明提出的湿吸式真空辅助吸盘，其创新点主要在于对采用单一吸附方法的结构进行改进，使得真空吸附与湿吸吸附有机结合在一起。足垫的柔软特性和液体的释放，模仿了生物足垫的湿吸附原理；真空吸附机制的存在，吸附壁面受到的垂直压力增大，显著增强了湿吸吸附力，二者相辅相成。本发明提高了爬壁机器人对环境的适应性，增强了吸附力，爬壁机器人的可靠性大为提高，可以在诸多领域中广泛使用。

Claims (4)

1.一种湿吸式真空辅助吸盘，包括基座(1)、足垫固定外圈(2)、足垫固定内圈(4)、足垫(3)、管接头、真空泵和压力泵，其特征在于：

所述基座(1)包括第一通孔(5)、第二通孔(6)、第一螺纹孔(8)、第二螺纹孔(9)，第一通孔(5)位于基座(1)中心，第二通孔(6)位于基座(1)四周；

所述足垫固定外圈(2)呈圆环形结构，具有第一台阶孔(10)；

所述足垫固定内圈(4)呈圆环形结构，具有第二台阶孔(11)；

所述足垫(3)包括储液槽(7)、第三通孔(12)、第四通孔(13)和第五通孔(14)，第五通孔(14)位于足垫(3)中心，第五通孔(14)四周分布有第四通孔(13)，第三通孔(12)位于足垫(3)外围，储液槽(7)呈圆环形结构，储液槽(7)的直径大于第五通孔(14)的直径；

所述足垫固定外圈(2)套在足垫(3)的表面凹槽内，第一台阶孔(10)与第一螺纹孔(8)、第三通孔(12)相对应，通过足垫固定外圈(2)将基座(1)与足垫(3)固定在一起；足垫(3)中部空心，足垫固定内圈(4)嵌于该中部空心处，圆环形足垫固定内圈(4)的内圈直径与第五通孔(14)的直径相同；第二台阶孔(11)与第二螺纹孔(9)、第四通孔(13)相对应，通过足垫固定内圈(4)将基座(1)与足垫(3)固定在一起；

所述基座(1)的第一通孔(5)通过管接头与真空泵相连接；第二通孔(6)通过管接头与压力泵相连接。

2.根据权利要求1所述的湿吸式真空辅助吸盘，其特征在所述基座(1)的第一通孔(5)与足垫(3)的第五通孔(14)相连。

3.根据权利要求1所述的湿吸式真空辅助吸盘，其特征在所述所述基座(1)的第二通孔(6)与足垫(3)的储液槽(7)相连。

4.根据权利要求1所述的湿吸式真空辅助吸盘，其特征在于所述足垫(3)的储液槽(7)下端分布有直径为0.1mm，长度为2mm的微孔，微孔均匀分布于足垫(3)的底部。

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