[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)的柔性電控吸附技術(shù)的爬壁機(jī)器人

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110313942.1
• 申請(qǐng)日: 2011-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN102416985A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔光照;過金超;安小宇;曹玲芝;王斌;鄭安平;代光輝;梁可可;劉杰;杜保強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): B62D57/024
• 分類號(hào): B62D57/024
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的電控吸附技術(shù)，它結(jié)合了ERG電流變膠的電流變特性。利用該技術(shù)制作的吸附履帶對(duì)墻面具有更大的吸附力，能夠更好地適應(yīng)不同材料墻面，且具有一定的自清潔功能。以該技術(shù)為基礎(chǔ)制作的單吸附履帶爬壁機(jī)器人，可以攀爬不同粗糙度的木質(zhì)、玻璃、混凝土、鋼鐵和塑料等墻面，而且耗能低。

背景技術(shù)

目前，傳統(tǒng)的爬壁機(jī)器人按照吸附方式分為真空吸盤式吸附、磁吸附和仿生吸附。真空吸盤式吸附要求吸附平面光滑，對(duì)粗糙平面吸附力很小；磁吸附只能對(duì)能被磁化的平面起作用，且維持吸附耗能很大；仿生吸附在許多材料面需驗(yàn)證，運(yùn)動(dòng)時(shí)脫離復(fù)雜，能耗很高，且吸附陣列制備工藝復(fù)雜。電控吸附是一種新型的吸附技術(shù)，對(duì)不同材料、不同粗糙度墻面的適應(yīng)力強(qiáng)，有一定吸附力。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)爬壁機(jī)器人對(duì)壁面適應(yīng)能力不強(qiáng)，耗能大的問題，本發(fā)明公開了一種基于改進(jìn)的電控吸附技術(shù)的爬壁機(jī)器人。該機(jī)器人可以攀爬不同粗糙度的木質(zhì)、玻璃、混凝土、鋼鐵和塑料等墻面，而且耗能低。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

該爬壁機(jī)器人包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、吸附履帶、控制結(jié)構(gòu)和電源。機(jī)械結(jié)構(gòu)由機(jī)器人框架、主動(dòng)輪、導(dǎo)電被動(dòng)輪和平衡尾巴組成。機(jī)器人框架用于支撐機(jī)械結(jié)構(gòu)、吸附裝置、控制結(jié)構(gòu)和電源。主動(dòng)輪位于框架的下方，由舵機(jī)鏈條驅(qū)動(dòng)；導(dǎo)電被動(dòng)輪位于框架上方，兩端為金屬導(dǎo)電電極，中間為絕緣材料；兩根有一定彎度和一定硬度的平衡尾巴位于框架底部。吸附履帶由電極、PVC薄膜和ERG電流變膠組成。正負(fù)電極間隔分布在PVC薄膜上，ERG電流變膠分布在電極和PVC薄膜上。控制結(jié)構(gòu)是無線控制電路。電源由電池組和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器組成。

該爬壁機(jī)器人利用改進(jìn)的電控吸附技術(shù)，它結(jié)合了ERG電流變膠的電流變特性。利用該技術(shù)制作的吸附履帶對(duì)墻面具有更大的吸附力，能夠更好地適應(yīng)不同材料墻面，且具有一定的自清潔功能。在圖1中，當(dāng)吸附履帶沒有外加電場時(shí)，吸附履帶對(duì)墻面沒有吸附力。當(dāng)外加高電壓(1.5KV-5KV)時(shí)，間隔分布的正負(fù)電極在墻面上感應(yīng)出與電極相對(duì)且極性相反的感應(yīng)電荷，正負(fù)電極上的電荷和墻面上的感應(yīng)電荷相互吸引，使吸附履帶對(duì)墻面有一定吸附力；同時(shí)ERG電流變膠在外加強(qiáng)電場的作用下，發(fā)生電流變效應(yīng)，電流變微粒收縮進(jìn)ERG電流變膠內(nèi)，增大了ERG電流變膠和墻面的接觸面積，從而，吸附履帶就更好地吸附在墻面上，并且支撐爬壁機(jī)器人在墻面上移動(dòng)。同時(shí)，接觸面上突出的電流變微粒還能保護(hù)接觸面不受灰塵、細(xì)小顆粒等雜物的污染，從而實(shí)現(xiàn)接觸面的自清潔功能。

本發(fā)明的有益效果是可以攀爬各種材料面墻，能耗低，不受墻面粗糙度和雜質(zhì)影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明吸附履帶原理示意圖。

圖2是本發(fā)明爬壁機(jī)器人正視圖。

圖3是本發(fā)明爬壁機(jī)器人側(cè)視圖。

圖4是本發(fā)明爬壁吸附履帶正視圖。

圖中1.PVC薄膜，2.ERG電流變膠，3.材料面，4.電極，5.導(dǎo)電被動(dòng)輪，6.吸附履帶，7.框架，8.主動(dòng)輪，9.電源和控制電路，10.平衡尾巴。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

參考圖1和圖4，為吸附履帶6的結(jié)構(gòu)示意圖，將電極4間隔分布在在PVC薄膜1上，然后，在PVC薄膜1和電極4上均勻涂上ERG電流變膠2，制成所需要的吸附履帶。在圖1中，當(dāng)電極4上沒有加高電壓例如直流1.5KV-5KV時(shí)，吸附履帶對(duì)材料面3沒有吸附力。當(dāng)外加高電壓時(shí)，間隔分布的正負(fù)電極4在材料面3上感應(yīng)出與電極4相對(duì)且極性相反的感應(yīng)電荷。電極4上的電荷和材料面3上的感應(yīng)電荷相互吸引，使吸附履帶對(duì)材料面3有一定吸附力；同時(shí)ERG電流變膠2在外加強(qiáng)電場的作用下，發(fā)生電流變效應(yīng)，電流變微粒收縮進(jìn)ERG電流變膠2內(nèi)，增大了ERG電流變膠2和材料面3的接觸面積，從而對(duì)材料面3產(chǎn)生吸附力。從而，吸附履帶6就能更好地吸附在墻面上。

優(yōu)選的實(shí)施例，PVC薄膜1厚度為0.01mm-0.5mm，典型值0.02mm。電極4可以采用金屬箔、導(dǎo)電高分子材料或者由涂炭技術(shù)制成的柔性電極。電極4厚度為0.01mm-0.5mm，典型值0.01mm；電極4寬度0.5mm-100mm，典型值12mm。電極4間距0.5mm-15mm，典型值8mm。ERG電流變膠2通常由高彈性絕緣膠和高介電常數(shù)的不導(dǎo)電微粒例如，采用硅膠及高介電常數(shù)的TiO₂在強(qiáng)電場0.5-5KV/cm，典型值為1.5KV/cm下混合制成，制作方法為現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明對(duì)此不做限定。