[發(fā)明專利]仿生濕吸爬壁機器人足墊

無效

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• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101786273A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 何斌;黎明和;陸漢雄;秦海燕
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B25J15/06
• 分類號: B25J15/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發(fā)明屬于仿生學領域，涉及一種仿生濕吸爬壁機器人的攀爬結構，尤其是一種仿生濕吸爬壁機器人足墊。?

背景技術

近幾年來，動物生理學及仿生學的研究者們對濕吸類爬壁動物的吸附來源、吸附機構的生理學特性等進行了較為深入的研究，得知濕吸類動物足墊的吸附力主要來源于足墊分泌的粘液在足墊與壁面之間形成薄膜時，產生的表面張力或毛細力。受此啟示，通過模仿濕吸類動物足墊的表面微結構，設計仿生濕吸爬壁機器人的足墊。因為濕吸類動物足墊的表面微結構的幾何尺寸，在微米級甚至納米級，而且結構復雜，基于現有的制造工藝和加工精度，完全復制濕吸類動物的足墊十分困難，而且是沒有必要的。因為動物要在垂直壁面上自由行走，除了由足墊提供必要吸附力以外，還要具有能快速剝離的機制。在剝離實現方面，動物依靠表層下的纖維的方向性，即與垂直壁面成一定的角度，以及吸附、剝離時采用不同的步態(tài)來實現。?

鑒于目前加工技術的制約，同時為了滿足仿生濕吸機器人爬壁時吸附力的需求，根據濕吸類昆蟲足墊的整體結構，包括表面微結構以及表層下的纖維，提供了一種新型的仿生濕吸機器人的足墊，用于實現仿生濕吸爬壁機器人的平穩(wěn)運動。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種仿生濕吸爬壁機器人足墊。?

該足墊具有較好的粘彈特性，與物體表面具有良好的接觸能力和粘合力，同時該足墊具有合理的迅速吸附和剝離機制，結構簡單，材質柔軟，易于實現。?

本發(fā)明提出的仿生濕吸爬壁機器人足墊，包括：微結構的曲面、中間層的仿生纖維斜片和硅膠平面；?

所述微結構的曲面由足墊前端光滑曲面1、足墊中央平面2和足墊后端光滑曲面3依次連接組成一體；?

所述中間層的仿生纖維斜片由后端仿生纖維切片4、中央仿生纖維切片5和前端仿生纖維切片6組成，后端仿生纖維切片4、中央仿生纖維切片5和前端仿生纖維切片6一側均連接足墊中央平面2一側，后端仿生纖維切片4、中央仿生纖維切片5和前端仿生纖維切片6?與足墊中央平面5之間夾角分別為：25°、35°、45°；?

所述硅膠平面7具有與仿生纖維斜片和微結構的曲面相對應的切片凹槽，切片凹槽9共有10個，具有微結構的曲面與中間層的仿生纖維均通過凹槽固定在硅膠平面上，利用硅膠平面上的螺紋孔8，將硅膠足墊安裝在仿生濕吸機器人的足端。?

本發(fā)明中，所述后端仿生纖維切片4為3個，中央仿生纖維切片5為2個，前端仿生纖維切片6為3個。?

本發(fā)明中，所述足墊中央平面2的表面具有邊長為0.2mm，高為0.3mm，間距為0.1mm的微結構花紋，如圖2所示，正方形柱體斜向45°，在平面上均勻分布。?

本發(fā)明具有以下特點：足墊上只有中央平面具有微結構，兩端的曲面是光滑的，有利于吸附力的控制；仿生纖維片具有相同的厚度，不同位置上的仿生纖維片與中央平面的夾角不同，有利于足墊的吸附和剝離；硅膠平面上凹槽的分布，根據仿生纖維片的位置設計，有利于足墊各部分的組裝和在機器人足端上的固定。該足墊結構簡單，易于加工，通過上述的模具澆注而成，容易在足墊表面形成微結構的花紋，具有仿生的概念，能夠滿足仿生濕吸機器人爬壁時吸附力的需求，易于實現仿生濕吸機器人的爬壁運動。?

附圖說明

圖1為仿生足墊結構圖。?

圖2為仿生足墊表面微結構。?

圖3為硅膠平面7結構圖示。?

圖4為濕吸類昆蟲接觸過程示意圖。?

圖5為濕吸類昆蟲剝離過程示意圖。?

圖6為垂直吸附力與接觸面積的關系。?

圖7為平行吸附力與接觸面積的關系。?

圖中標號：1為足墊前端光滑曲面，2為足墊中央曲面，3為足墊后端光滑曲面，4為后端仿生纖維切片，5為中央仿生纖維切片，6為前端仿生纖維切片，7硅膠平面，8螺紋孔，9切片凹槽。?

具體實施方式

以下結合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。?

仿生濕吸機器人的足墊，如圖1所示，主要包括具有微結構的曲面、中間層的仿生纖維斜片和硅膠平面7。?