CN105020240A - 一种微型吸盘及其吸附方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微型吸盘，包括一个吸附面，所述吸附面（1）上设置有若干微细的空心吸盘（2）阵列。本发明还公开这种微型吸盘的吸附方法。本发明微型吸盘采用微细制造和仿生学的原理制得，可以组成爬墙机器人的足，从而在机构和微型真空抽吸系统的作用下，实现任何状态的吸附；本发明可以适用任何状态的接触，同时可以利用刚毛吸附的机制完善吸附效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型吸盘，主要应用于微细制造、微机械系统设计、微细力学等多个领域，本发明还涉及这种微型吸盘的吸附方法。
背景技术
目前，各种应用于仿生壁虎的机器人比较研究比较多，同时开发基于化合物粘附的装置的研究也得到了大力的发展。所有这些研究主要基于范德华力的粘附和粘接剂的原理来考虑壁虎足与平面之间的相互作用。同时国内外不同的研究团队也获得了一些初步的结果。但是从仿生学的角度，为什么死的壁虎不能粘附在平面上呢？显然这里需要从仿生学的角度重新考虑这个问题。发明人认为在壁虎的表面的刚毛存在了微细的吸盘结构，这种结构与平面进行接触。在活的壁虎运动的过程中，这些刚毛的表面吸盘透过皮肤毛孔进行代谢，将微细吸盘的氧消耗，从而在吸盘内出现负压状态，类似平常的真空吸附的机制将壁虎吸附在平面上。显然当壁虎死了的时候，由于吸附的机制不成立，因此壁虎不能吸附在平面上。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于从微细制造和仿生学的原理，提供一种微型吸盘。
本发明的另一目的在于提供这种微型吸盘的吸附方法。
技术方案：本发明所述的微型吸盘，包括一个吸附面，所述吸附面上设置有若干微细的空心吸盘阵列。
所述吸附面为平面或柔性的曲面。
本发明吸附面可以组成爬墙机器人的足，从而在机构和微型真空抽吸系统的作用下，实现任何状态的吸附。本发明可以适用任何状态的接触，同时可以利用刚毛吸附的机制完善吸附效果。
本发明所述的微型吸盘的制备方法，包括如下步骤：
（1）在清洗干净的基片上涂光刻胶并烘干；
（2）将吸盘的外孔图形制成掩模板，并将掩模板和基片上的光刻胶进行紫外暴光；
（3）对基片上的光刻胶进行显影、吹干，得到吸盘外孔阵列；
（4）再将吸盘的内孔图形制成掩模板，并将掩模板和基片上的光刻胶进行二次紫外暴光；
（5）对基片上的光刻胶进行二次显影、吹干，得到吸盘内孔阵列；
（6）剥离基片，得到微型吸盘。
本发明采用的光刻胶是一种受力与颜色变化相关的胶，从而可以通过检测吸附间隙颜色的变化，监测吸附的效果。
本发明所述的微型吸盘的另一种制备方法为：使用吸盘模具，采用注塑的方法得到微型吸盘。
上述微型吸盘的模具，包括平板状模具体和设置在模具体上的若干个凸台阵列，所述凸台上设置有微针。
本发明所述的微型吸盘的吸附方法为：将微型吸盘的吸附面与被吸附面接触，然后开启真空抽吸系统，对空心吸盘进行真空抽吸，从而将两个面进行负压粘接。
吸附面和被吸附面可以是任意平面；根据本发明，在被吸附面上可以悬挂负荷，从而检查吸附面和被吸附面的负载能力；
本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、本发明微型吸盘采用微细制造和仿生学的原理制得，可以组成爬墙机器人的足，从而在机构和微型真空抽吸系统的作用下，实现任何状态的吸附；本发明可以适用任何状态的接触，同时可以利用刚毛吸附的机制完善吸附效果；2、本发明微型吸盘通过二次暴光工艺，可以在硅片上涂层PDMS光刻胶，通过二次暴光技术获得微型吸盘阵列；通过将微型吸盘阵列与被吸附平面接触，将微型真空抽吸装置与微型吸盘进行装配，开启微型真空系统，从而光刻胶构成的吸盘阵列在外界大气压力作用下与被吸附面紧密接触；通过调节被吸附面下面的配重，可以检测吸附能力的大小。
附图说明
图1为本发明微型吸盘与被吸附面吸附的示意图。
图2为本发明微型吸盘的制备流程图。
图3为制备微型吸盘的模具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：本发明所述微型吸盘，包括一个吸附面1，所述吸附面1上设置有若干微细的空心吸盘2阵列；所述吸附面1可以为平面或柔性的曲面。
具体吸附方法如图1所示：将微型吸盘吸附面1与被吸附面3接触，开启真空抽吸系统4，对空心吸盘进行真空抽吸，从而将两个面进行负压粘接。在被吸附面3上可以悬挂负荷5，从而检查吸附面1和被吸附面3之间的负载能力。
本发明所述的微型吸盘的一种制备方法，如图2所示，包括如下步骤：
（1）在清洗干净的基片21上涂光刻胶22并烘干；
（2）将吸盘的外孔图形制成掩模板23，并将掩模板23和基片上的光刻胶进行紫外暴光24；
（3）对基片上的光刻胶进行显影、吹干，得到吸盘外孔阵列25；
（4）再将吸盘的内孔图形制成掩模板23，并将掩模板和基片上的光刻胶进行二次紫外暴光24；
（5）对基片上的光刻胶进行二次显影、吹干，得到吸盘内孔阵列26；
（6）剥离基片，得到微型吸盘。
光刻胶是一种受力与颜色变化相关的胶，从而可以通过检测吸附间隙颜色的变化，监测吸附的效果。
本发明所述的微型吸盘也可以采用另一种制备方法，即使用吸盘模具，采用注塑的方法得到微型吸盘。
上述微型吸盘的模具，如图3所示，包括平板状模具体11和设置在模具体11上的若干个凸台12阵列，所述凸台12上设置有微针13。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (3)
1.一种微型吸盘，包括一个吸附面（1），其特征在于：所述吸附面（1）上设置有若干微细的空心吸盘（2）阵列。
2.根据权利要求1所述的微型吸盘，其特征在于：所述吸附面（1）为平面或柔性的曲面。
3.根据权利要求1所述的微型吸盘的吸附方法，其特征在于：将微型吸盘吸附面（1）与被吸附面（3）接触，开启真空抽吸系统（4），对空心吸盘进行真空抽吸，从而将两个面进行负压粘接。
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