專利名稱：濕吸式真空輔助吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于仿生學(xué)領(lǐng)域，涉及一種仿生濕吸爬壁機(jī)器人的攀爬機(jī)構(gòu)，尤其是一種
濕吸式真空輔助吸盤。
背景技術(shù)：
爬壁機(jī)器人屬于特種移動(dòng)機(jī)器人，有著廣闊的應(yīng)用前景。按吸附機(jī)理可將爬壁機(jī) 器人大致劃分為四類(1)真空(負(fù)壓)吸附；(2)電磁吸附；(3)粘性吸附；(4)機(jī)械聯(lián)鎖 吸附。上述機(jī)理的爬壁機(jī)器人有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)真空吸附、粘性吸附機(jī)器人的吸附力大且 相對(duì)穩(wěn)定，但真空吸附機(jī)器人不能在真空環(huán)境下吸附于垂直壁面，粘性吸附機(jī)器人難以快 速剝離壁面，并且在長(zhǎng)時(shí)間爬行后會(huì)失去吸附力；機(jī)械聯(lián)鎖吸附機(jī)器人可應(yīng)對(duì)粗糙壁面，但 不能爬行于光滑壁面上；磁吸附機(jī)器人對(duì)吸附的金屬表面粗糙度依賴相對(duì)較少，但大都只 能爬行于特定的金屬表面。 鑒于以上背景技術(shù)，結(jié)合濕吸吸附、真空吸附各自的特點(diǎn)，基于濕吸附理論，提供 了 一種新型的濕吸式真空輔助吸盤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種濕吸式真空輔助吸盤。 本發(fā)明基于仿生學(xué)原理，將濕吸吸附方法和真空吸附方法，二者進(jìn)行有機(jī)組合，設(shè)
計(jì)吸盤結(jié)構(gòu)，提供可靠的吸附力，實(shí)現(xiàn)爬壁機(jī)器人在一些復(fù)雜表面情況下的運(yùn)動(dòng)。 本發(fā)明提出的濕吸式真空輔助吸盤，包括基座1、足墊固定外圈2、足墊固定內(nèi)圈
4、足墊3、管接頭、真空泵和壓力泵； 其中所述基座l包括第一通孔5、第二通孔6、第一螺紋孔8、第二螺紋孔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； 所述足墊固定外圈2呈圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有第一臺(tái)階孔10 ; 所述足墊固定內(nèi)圈4呈圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有第二臺(tái)階孔11 ; 所述足墊3包括儲(chǔ)液槽7、第三通孔12、第四通孔13、第五通孔14，第五通孔14位 于足墊3中心，第五通孔14四周分布有第四通孔13，第三通孔12位于足墊3外圍，儲(chǔ)液槽 7呈圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)液槽7的直徑大于第五通孔14的直徑； 所述足墊固定外圈2套在足墊3的表面凹槽內(nèi)，第一臺(tái)階孔10分別與第一螺紋孔 8、第三通孔12相對(duì)應(yīng)，通過(guò)足墊固定外圈2將基座1與足墊3固定在一起；足墊3中部空 心，足墊固定內(nèi)圈4嵌于該中部空心處，圓環(huán)形足墊固定內(nèi)圈4的內(nèi)圈直徑與第五通孔14 的直徑相同；第二臺(tái)階孔11與第二螺紋孔9、第四通孔13相對(duì)應(yīng)，通過(guò)足墊固定內(nèi)圈4將 基座1與足墊3固定在一起； 所述基座1的第一通孔5通過(guò)管接頭與真空泵相連接；第二通孔6通過(guò)管接頭與 壓力泵相連接。 本發(fā)明中，所述基座1的第一通孔5與足墊3的第五通孔14相連。
本發(fā)明中，所述基座1的第二通孔6與足墊3的儲(chǔ)液槽7相連。本發(fā)明中，所述足墊3的儲(chǔ)液槽7的下端分布有直徑為0. lmm，長(zhǎng)度為2mm的微孔，
微孔均勻分布于足墊3的底部。 本發(fā)明具有以下特點(diǎn)液體由壓力泵通過(guò)管接頭壓入吸盤中，在足墊儲(chǔ)液槽中均 勻分布，通過(guò)足墊下端的微孔釋放，在接觸表面形成一層液體薄膜，產(chǎn)生一定的吸附力；吸 盤內(nèi)部的空氣，由真空泵經(jīng)過(guò)管接頭抽出，形成一個(gè)負(fù)壓，產(chǎn)生真空吸附力；通過(guò)足墊固定 外圈、足墊固定內(nèi)圈將足墊固定在基座上，保證了吸盤整體的密封性。該發(fā)明結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，加 工組裝方便，融合了濕吸吸附、真空吸附，保證了吸附的可靠性，是一種吸附力可控型及吸 附力增強(qiáng)型的結(jié)構(gòu)，有利于爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。


圖l為吸盤結(jié)構(gòu)圖。
圖2為圖1的A-A剖面圖。 圖3為基座結(jié)構(gòu)圖。其中(a)為基座俯視圖，(b)為基座仰視圖。 圖4為足墊固定外圈結(jié)構(gòu)圖。其中(a)為足墊固定外圈俯視圖，(b)為足墊固定
外圈仰視圖。 圖5為足墊固定內(nèi)圈結(jié)構(gòu)圖。其中(a)為足墊固定內(nèi)圈俯視圖，(b)為足墊固定 內(nèi)圈仰視圖。 圖6為足墊俯視圖。
圖7為足墊剖面圖。
圖8為足墊表面微孔結(jié)構(gòu)圖。 圖中標(biāo)號(hào)1為基座，2為足墊固定外圈，3為足墊，4為足墊固定內(nèi)圈，5為第一通 孔，6為第二通孔，7為儲(chǔ)液槽，8為第一螺紋孔，9為第二螺紋孔，IO為第一臺(tái)階孔，ll為第 二臺(tái)階孔，12為第三通孔，13為第四通孔，14為第五通孔。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 如圖1、圖2所示，本發(fā)明濕吸式真空輔助吸盤包括基座1、足墊固定外圈2、足墊 3、足墊固定內(nèi)圈4、管接頭、真空泵、壓力泵。通過(guò)足墊固定外圈2、足墊固定內(nèi)圈4，將足墊 3固定在基座1上；通過(guò)管接頭分別連接真空泵及壓力泵。 如圖3所示，基座1主要包括用做抽真空的第一通孔5、用做液體導(dǎo)入的第二通 孔6、用于連接足墊固定外圈2的第一螺紋孔8、用于連接足墊固定內(nèi)圈4的第二螺紋孔9。 第一通孔5位于基座的中心，直徑10mm，通過(guò)管接頭KQ2H06-01S連接真空泵VM6005-12V的 輸入口 ，在吸盤內(nèi)部形成一個(gè)負(fù)壓，產(chǎn)生真空吸附力。第二通孔6共有4個(gè)，直徑為5mm，在 直徑為25mm的圓周上均勻分布，通過(guò)管接頭KQ2H06-M5連接壓力泵，將液體壓入足墊3的 儲(chǔ)液槽7中。在基座1的下表面，直徑為15mm的圓周上均勻分布4個(gè)直徑為2mm的第二螺 紋孔9，用于將足墊3通過(guò)足墊固定內(nèi)圈4固定在基座1上；直徑為35mm的圓周上均勻分 布4個(gè)直徑為2mm的第一螺紋孔8，用于將足墊3通過(guò)足墊固定外圈2固定在基座1上，增 強(qiáng)吸盤的密封性。
如圖4所示，足墊固定外圈2是一個(gè)圓環(huán)，內(nèi)徑30mm，外徑40mm，在直徑35mm的圓 周上均勻分布4個(gè)第一臺(tái)階孔IO，第一臺(tái)階孔10的上端直徑4mm，下端直徑2mm。
如圖5所示足墊固定內(nèi)圈4是一個(gè)圓環(huán)，內(nèi)徑8mm，外徑20mm，在直徑15mm的圓周 上均勻分布4個(gè)第二臺(tái)階孔11，形狀、尺寸與第一臺(tái)階孔10相同。 如圖6 圖8所示，足墊3的原材料是聚亞安酯，經(jīng)模具成型法，在真空環(huán)境下澆 注而成，主要包括儲(chǔ)液槽7、第三通孔12、第四通孔13、第五通孔14。足墊固定外圈2套在 足墊3的表面凹槽內(nèi)，第一臺(tái)階孔10與第一螺紋孔8、第三通孔12相對(duì)應(yīng)，通過(guò)足墊固定外 圈2將基座1與足墊3固定在一起；足墊3中部空心，空心部成一平面，足墊固定內(nèi)圈4嵌 入足墊3的中部空心處，第二臺(tái)階孔11與第二螺紋孔9、第四通孔13相對(duì)應(yīng)，通過(guò)足墊固定 內(nèi)圈4將基座1與足墊3固定在一起；液體經(jīng)過(guò)第二通孔6流入儲(chǔ)液槽7中，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液槽7 下端的微孔，直徑為0. lmm，長(zhǎng)度為2mm，如圖8所示，在接觸表面形成一層液體薄膜，產(chǎn)生濕 吸附力；真空泵通過(guò)管接頭經(jīng)第一通孔5、第五通孔14將足墊3中部空心處的空氣抽出，在 吸盤內(nèi)部形成一個(gè)負(fù)壓，產(chǎn)生真空吸附力。 本發(fā)明提出的濕吸式真空輔助吸盤，其創(chuàng)新點(diǎn)主要在于對(duì)采用單一吸附方法的結(jié) 構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使得真空吸附與濕吸吸附有機(jī)結(jié)合在一起。足墊的柔軟特性和液體的釋放， 模仿了生物足墊的濕吸附原理；真空吸附機(jī)制的存在，吸附壁面受到的垂直壓力增大，顯著 增強(qiáng)了濕吸吸附力，二者相輔相成。本發(fā)明提高了爬壁機(jī)器人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，增強(qiáng)了吸附 力，爬壁機(jī)器人的可靠性大為提高，可以在諸多領(lǐng)域中廣泛使用。
權(quán)利要求
一種濕吸式真空輔助吸盤，包括基座(1)、足墊固定外圈(2)、足墊固定內(nèi)圈(4)、足墊(3)、管接頭、真空泵和壓力泵，其特征在于所述基座(1)包括第一通孔(5)、第二通孔(6)、第一螺紋孔(8)、第二螺紋孔(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；所述足墊固定外圈(2)呈圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有第一臺(tái)階孔(10)；所述足墊固定內(nèi)圈(4)呈圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有第二臺(tái)階孔(11)；所述足墊(3)包括儲(chǔ)液槽(7)、第三通孔(12)、第四通孔(13)和第五通孔(14)，第五通孔(14)位于足墊(3)中心，第五通孔(14)四周分布有第四通孔(13)，第三通孔(12)位于足墊(3)外圍，儲(chǔ)液槽(7)呈圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)液槽(7)的直徑大于第五通孔(14)的直徑；所述足墊固定外圈(2)套在足墊(3)的表面凹槽內(nèi)，第一臺(tái)階孔(10)與第一螺紋孔(8)、第三通孔(12)相對(duì)應(yīng)，通過(guò)足墊固定外圈(2)將基座(1)與足墊(3)固定在一起；足墊(3)中部空心，足墊固定內(nèi)圈(4)嵌于該中部空心處，圓環(huán)形足墊固定內(nèi)圈(4)的內(nèi)圈直徑與第五通孔(14)的直徑相同；第二臺(tái)階孔(11)與第二螺紋孔(9)、第四通孔(13)相對(duì)應(yīng)，通過(guò)足墊固定內(nèi)圈(4)將基座(1)與足墊(3)固定在一起；所述基座(1)的第一通孔(5)通過(guò)管接頭與真空泵相連接；第二通孔(6)通過(guò)管接頭與壓力泵相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的濕吸式真空輔助吸盤，其特征在所述基座(1)的第一通孔 (5)與足墊(3)的第五通孔(14)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的濕吸式真空輔助吸盤，其特征在所述所述基座(1)的第二通 孔(6)與足墊(3)的儲(chǔ)液槽(7)相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的濕吸式真空輔助吸盤，其特征在于所述足墊(3)的儲(chǔ)液槽 (7)下端分布有直徑為0. lmm，長(zhǎng)度為2mm的微孔，微孔均勻分布于足墊(3)的底部。
全文摘要
本發(fā)明屬于仿生學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種濕吸式真空輔助吸盤。包括基座、足墊固定外圈、足墊固定內(nèi)圈、足墊、管接頭、真空泵和壓力泵。足墊分別通過(guò)足墊固定內(nèi)圈、足墊固定外圈固定在基座上；真空泵通過(guò)管接頭連在基座上，將足墊中部空心處的空氣抽出，形成一個(gè)負(fù)壓，產(chǎn)生真空吸附力；壓力泵經(jīng)過(guò)管接頭連在基座上，將液體壓入足墊的儲(chǔ)液槽，經(jīng)微孔在接觸表面形成一層液體薄膜，產(chǎn)生濕吸附力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)，加工組裝方便，融合了濕吸吸附、真空吸附，保證了吸附的可靠性，是一種吸附力可控型及吸附力增強(qiáng)型的結(jié)構(gòu)，有利于爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B62D57/024GK101774407SQ201010105628
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者何斌, 周艷敏, 陸漢雄, 黎明和 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)