[發明專利]一種機器人仿壁虎粘附腳趾及其運動方法

有效

• 申請號: 201010190219.4
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101890988A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 俞志偉;戴振東;張昊;李宏凱;宮俊;張曉峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐小紅

1.一種機器人仿壁虎粘附腳趾，其特征在于：

腳趾整體呈平板狀；

腳趾包括柔性材料腳趾基底(c)、嵌于柔性材料腳趾基底(c)的粘性材料層(a)，且上述粘性材料層(a)的下底面與柔性材料腳趾基底(c)下底面高度一致；

在柔性材料腳趾基底(c)上面還設有彈簧層(b)，彈簧層(b)前端后端分別與柔性材料腳趾基底(c)前端后端固定；

上述柔性材料腳趾基底(c)在趾尖部位和趾跟部位無粘性材料。

2.根據權利要求1所述的機器人仿壁虎粘附腳趾，其特征在于上述彈簧層(b)為一根彎曲180度的彈簧；且彈簧彎曲后兩端部合并后通過末端固定裝置(d)與柔性材料腳趾基底(c)固定。

3.根據權利要求1所述的機器人仿壁虎粘附腳趾運動方式，其特征在于：

(1)、驅動腳趾根部實現X和Y方向的運動；

(2)、腳趾粘附過程，包括以下步驟：

腳趾與粘附光滑表面成一定角度，使趾尖先與光滑表面接觸；

開始接觸后，趾根向光滑表面運動，且趾根運動過程沿一個向趾尖方向凸出的弧形運動軌跡進行，此方式在腳趾中間靠腳趾根部附近提供主要的粘附力；

上述弧形軌跡的彎曲程度影響最大粘附力，粘附材料的粘附特性根據實驗測試得到，根據工程運用需要選擇能夠提供較大粘附力的運動軌跡；

(3)、腳趾脫附過程，包括以下步驟：

在初期趾根斜向上和向前成一定角度，使趾根先脫附；

開始脫附后，趾根向前成一定弧形軌跡運動使整個腳趾逐步脫附；

上述弧形軌跡的彎曲程度影響最大脫附力，粘附材料的粘附特性根據實驗測試得到，根據工程運用需要選擇能夠提供較小脫附力的運動軌跡。

4.一種機器人仿壁虎粘附腳趾，其特征在于：

腳趾整體呈半弧形；

腳趾包括柔性材料腳趾基底(c)、嵌于柔性材料腳趾基底(c)的粘性材料層(a)，且上述粘性材料層(a)的下底面與柔性材料腳趾基底(c)下底面高度一致；

在柔性材料腳趾基底(c)上面還設有彈簧層(b)，彈簧層(b)前端后端分別與柔性材料腳趾基底(c)前端后端固定；

上述嵌有粘性材料層(a)的柔性材料腳趾基底(c)前后長度大于上述彈簧層(b)前后長度；柔性材料腳趾基底(c)呈拱形位于彈簧層(b)上。

上述柔性材料腳趾基底(c)在趾尖部位和趾跟部位無粘性材料。

5.根據權利要求4所述的機器人仿壁虎粘附腳趾，其特征在于上述彈簧層(b)為一根彎曲180度的彈簧；且彈簧彎曲后兩端部合并后通過末端固定裝置(d)與柔性材料腳趾基底(c)固定。

6.根據權利要求4所述的機器人仿壁虎粘附腳趾運動方式，其特征在于：

(1)、驅動腳趾根部實現X和Y方向的運動；

(2)、腳趾粘附包括以下三種方式，根據實際所需粘附力大小選擇相應方式：

(2-1)、腳趾與粘附光滑表面呈平行狀開始接觸，開始接觸后趾根向光滑表面運動，此方式在腳趾中間部分提供主要的粘附力；

(2-2)、腳趾與粘附光滑表面呈成一定角度開始接觸，使腳趾前端先接觸，開始接觸后趾根向光滑表面運動，此方式在腳趾中后端提供主要的粘附力；

(2-3)、在方式(2-1)或方式(2-2)的情形下，再使腳趾趾根向光滑表面運動時有一往返運動過程，此方式在腳趾前、中、后端都提供粘附力；

(3)、腳趾脫附包括以下過程：

在初期趾根斜向上和向前成一定角度，使趾根先脫附；

開始脫附后，趾根向前成一定弧形軌跡運動使整個腳趾逐步脫附；

上述弧形軌跡的彎曲程度影響最大脫附力，粘附材料的粘附特性根據實驗測試得到，根據工程運用需要選擇能夠提供較小脫附力的運動軌跡。

7.一種機器人仿壁虎粘附腳趾，其特征在于：

腳趾整體呈彎曲180度的拱形立體結構，且拱形結構由內向外依次為彈簧層(b)、柔性材料腳趾基底(c)，且柔性材料腳趾基底(c)與彈簧層(b)通過末端固定裝置(d)在粘附腳趾趾跟部位固定；

上述柔性材料腳趾基底(c)外側還嵌有粘性材料層(a)；且上述粘性材料層(a)的外表面與柔性材料腳趾基底(c)外表面在同一曲面上；

上述柔性材料腳趾基底(c)在趾尖部位和趾跟部位無粘性材料。

8.根據權利要求7所述的機器人仿壁虎粘附腳趾運動方式，其特征在于：

(1)、驅動腳趾根部實現X和Y方向的運動；

(2)、腳趾粘附包括以下三種方式，根據實際所需選擇相應方式：

(2-1)、腳趾與粘附光滑表面呈垂直狀，使腳趾趾尖無粘附材料部位與光滑表面先接觸，開始接觸后趾根斜向后向光滑表面運動，此方式在腳趾底部與光滑表面粘附，總的粘附力方向向后；

(2-2)、腳趾與粘附光滑表面呈垂直狀，使腳趾趾尖無粘附材料部位與光滑表面先接觸，開始接觸后趾根斜向前向光滑表面運動，此方式在腳趾頂部與光滑表面粘附，總的粘附力方向向前；

(3)、腳趾脫附過程包括以下兩種方式，根據實際所需選擇相應方式：：

(3-1)、若腳趾粘附過程采用方式(2-1)，則在初期趾根斜向上和向前成一定角度，使趾根先脫附；腳趾開始脫附后，趾根向前成一定弧形軌跡運動使整個腳趾逐步脫附，總的脫附力向前；

(3-2)、若腳趾粘附過程采用方式(2-2)，則在初期趾根斜向上和向后成一定角度，使趾根先脫附；腳趾開始脫附后，趾根向后成一定弧形軌跡運動使整個腳趾逐步脫附，總的脫附力向前；

上述弧形軌跡的彎曲程度影響最大脫附力，粘附材料的粘附特性根據實驗測試得到，根據工程運用需要選擇能夠提供較小脫附力的運動軌跡。