CN107521722B - 一种相对位置感应型仿生粘附吸盘 - Google Patents

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Abstract

一种相对位置感应型仿生粘附吸盘，属于机器人领域，解决了现有粘附吸盘不适用于反卫星机器人的问题。所述吸盘：仿生粘附材料固定件的两端开口且内部隔断，在其第一开口端上设置有仿生粘附材料，在其外壁上、沿着其第二开口端设置有用于固定第一测距传感器～第三测距传感器的安装背板。每个测距传感器的发射端口均与所述第一开口端同向。所述吸盘通过转接件与反卫星机器人的舵机相连，转接件的第一端经所述第二开口端与隔板固连。处理器根据三个测距传感器发来的数据得到所述吸盘相对于目标平面的位姿，并根据所述位姿、通过改变仿生粘附材料两端电压的大小来实现仿生粘附材料对目标平面的脱附或粘附。本发明所述仿生粘附吸盘适用于反卫星机器人。

Description

一种相对位置感应型仿生粘附吸盘
技术领域
本发明涉及一种粘附吸盘，属于机器人领域。
背景技术
在未来高技术战争中，卫星将会扮演通讯中枢的角色，对战争态势的发展起着举足轻重的作用。而拥有反卫星技术的一方则能够在战争中占得先机，甚至是赢得最终的胜利。因此，研发能够在空间非合作目标卫星上进行吸附、移动、潜伏和破坏的微小型反卫星机器人具有十分重要的现实意义。
空间非合作目标卫星的外形通常较为复杂且无合作化适配接口。因此，要求反卫星机器人的移动机构具有较强的形状适应能力和吸附能力。决定反卫星机器人能否可靠地吸附于目标表面的关键是粘附吸盘的设计。现有粘附吸盘的吸附方式通常为黏胶式吸附、真空吸盘吸附和磁性材料吸附。其中，黏胶式吸附多为一次性吸附，不适用于需要反复运动的反卫星机器人。真空吸盘吸附需要借助大气压力，不适用于反卫星机器人工作的真空环境。磁性材料吸附要求目标是铁磁性材料，适用范围较窄。
发明内容
本发明为解决现有的粘附吸盘不适用于反卫星机器人的问题，提出了一种相对位置感应型仿生粘附吸盘。
本发明所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘包括吸盘本体、第一测距传感器～第三测距传感器和处理器；
吸盘本体包括仿生粘附材料固定件和仿生粘附材料，仿生粘附材料固定件的两端开口且内部隔断，仿生粘附材料设置在仿生粘附材料固定件的第一开口端，在仿生粘附材料固定件的外壁上、沿着其第二开口端向外延展设置有测距传感器安装背板；
第一测距传感器～第三测距传感器均设置在测距传感器安装背板上且发射端口与所述第一开口端同向设置；
所述粘附吸盘通过转接件与反卫星机器人的舵机相连，转接件的第一端经所述第二开口端设置在仿生粘附材料固定件内部的隔板上；
处理器用于根据第一测距传感器～第三测距传感器发来的距离数据得到所述粘附吸盘相对于目标平面的位姿，并根据所述位姿、通过改变仿生粘附材料两端电压的大小来实现仿生粘附材料对目标平面的脱附或粘附。
作为优选的是，仿生粘附材料为仿壁虎刚毛粘附阵列。
作为优选的是，仿生粘附材料固定件为圆柱形，第一测距传感器～第三测距传感器沿着仿生粘附材料固定件的周向均匀分布。
作为优选的是，第一测距传感器～第三测距传感器均为红外线测距传感器。
本发明所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘采用仿生粘附的吸附方式，该吸附方式的粘附吸盘由于基于分子间的范德华力而适用于反卫星机器人工作的真空和零重力环境，能够有效地解决现有的粘附吸盘不适用于反卫星机器人的问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘进行更详细的描述，其中：
图1为实施例所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘的俯角视图，其中，1～3分别为第一测距传感器～第三测距传感器，4为仿生粘附材料固定件，5为测距传感器安装背板；
图2为实施例所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘的仰角视图，其中，6为仿生粘附材料。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘作进一步说明。
实施例：下面结合图1和图2详细地说明本实施例。
本实施例所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘包括吸盘本体、第一测距传感器1～第三测距传感器3和处理器；
吸盘本体包括仿生粘附材料固定件4和仿生粘附材料6，仿生粘附材料固定件4的两端开口且内部隔断，仿生粘附材料6设置在仿生粘附材料固定件4的第一开口端，在仿生粘附材料固定件4的外壁上、沿着其第二开口端向外延展设置有测距传感器安装背板5；
第一测距传感器1～第三测距传感器3均设置在测距传感器安装背板5上且发射端口与所述第一开口端同向设置；
所述粘附吸盘通过转接件与反卫星机器人的舵机相连，转接件的第一端经所述第二开口端设置在仿生粘附材料固定件4内部的隔板上；
处理器用于根据第一测距传感器1～第三测距传感器3发来的距离数据得到所述粘附吸盘相对于目标平面的位姿，并根据所述位姿、通过改变仿生粘附材料6两端电压的大小来实现仿生粘附材料6对目标平面的脱附或粘附。
本实施例的仿生粘附材料6通过强力胶水固定设置在仿生粘附材料固定件4的第一开口端。本实施例的仿生粘附材料6为Fe3O4/聚氨酯磁性粘附阵列。这种粘附阵列的制备方式为：在聚氨酯乳液中掺杂Fe3O4磁性纳米粒子，并采用PDMS软模板法进行浇注成形。在这种粘附阵列中，由于Fe3O4磁性纳米粒子的存在，通过外加磁场，可以人为改变刚毛的形状，进而实现对粘附材料的吸附和脱附的主动控制。
如图1和图2所示，本实施例的测距传感器安装背板5为三花瓣形。第一测距传感器1～第三测距传感器3分别与三个花瓣螺纹连接，并沿着圆柱形的仿生粘附材料固定件4的周向均匀分布。
本实施例的第一测距传感器1～第三测距传感器3均为红外线测距传感器，其距离探测范围为10cm～80cm，探测精度为2cm。
所述处理器基于仿生粘附材料固定件4的第一开口端的端面建立三维坐标系，通过第一测距传感器1～第三测距传感器3测得所述粘附吸盘上的三个位置点到目标平面的距离，根据该距离得到目标平面上与所述粘附吸盘上的三个位置点相对应的三个位置点在三维坐标系下的坐标，进而解算得到目标平面在三维坐标系下的平面方程，并根据该平面方程得到仿生粘附材料固定件4的第一开口端的端面相对于目标平面的位姿。基于此，本实施例所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘能够为与之匹配的反卫星机器人提供步态规划数据。
本实施例的隔板上设置有定位导柱，转接件的第一端经所述第二开口端并通过定位导柱径向固定在仿生粘附材料固定件内，并与隔板螺纹固定。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (4)

1.一种相对位置感应型仿生粘附吸盘，其特征在于，所述粘附吸盘包括吸盘本体、第一测距传感器～第三测距传感器和处理器；
吸盘本体包括仿生粘附材料固定件和仿生粘附材料，仿生粘附材料固定件的两端开口且内部隔断，仿生粘附材料设置在仿生粘附材料固定件的第一开口端，在仿生粘附材料固定件的外壁上、沿着其第二开口端向外延展设置有测距传感器安装背板；
第一测距传感器～第三测距传感器均设置在测距传感器安装背板上且发射端口与所述第一开口端同向设置；
所述粘附吸盘通过转接件与反卫星机器人的舵机相连，转接件的第一端经所述第二开口端设置在仿生粘附材料固定件内部的隔板上；
处理器用于根据第一测距传感器～第三测距传感器发来的距离数据得到所述粘附吸盘相对于目标平面的位姿，并根据所述位姿、通过改变仿生粘附材料两端电压的大小来实现仿生粘附材料对目标平面的脱附或粘附；
所述处理器基于仿生粘附材料固定件的第一开口端的端面建立三维坐标系，通过第一测距传感器～第三测距传感器测得所述粘附吸盘上的三个位置点到目标平面的距离，根据该距离得到目标平面上与所述粘附吸盘上的三个位置点相对应的三个位置点在三维坐标系下的坐标，进而解算得到目标平面在三维坐标系下的平面方程，并根据该平面方程得到仿生粘附材料固定件的第一开口端的端面相对于目标平面的位姿。
2.如权利要求1所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘，其特征在于，仿生粘附材料为仿壁虎刚毛粘附阵列。
3.如权利要求2所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘，其特征在于，仿生粘附材料固定件为圆柱形，第一测距传感器～第三测距传感器沿着仿生粘附材料固定件的周向均匀分布。
4.如权利要求3所述的相对位置感应型仿生粘附吸盘，其特征在于，第一测距传感器～第三测距传感器均为红外线测距传感器。
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FR2607093A1 (fr) * 1986-11-21 1988-05-27 Commissariat Energie Atomique Engin apte a se deplacer sur une surface d'orientation quelconque
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CN202944461U (zh) * 2012-11-26 2013-05-22 中国计量学院 一种能够适应复杂曲面的吸附机构
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