[發(fā)明專利]一種負(fù)載均攤式機(jī)械腳及其驅(qū)動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110418491.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113147942B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海強(qiáng);許依海;關(guān)堯;楊晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/024
• 分類號(hào): B62D57/024;B62D57/032
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種負(fù)載均攤式機(jī)械腳及其驅(qū)動(dòng)方法。負(fù)載均攤式機(jī)械腳由吸附模塊、驅(qū)動(dòng)模塊組成。負(fù)載均攤式機(jī)械腳通過(guò)PDMS微纖維層將機(jī)械腳吸附于墻面；機(jī)械腳的吸附模塊中的軟氣室存在間隔物，軟氣室壁可分離，通過(guò)負(fù)壓作用將機(jī)器人的重力分?jǐn)傊罰DMS微纖維層上，提高了PDMS微纖維層的吸附能力；機(jī)械腳驅(qū)動(dòng)采用雙形狀記憶合金彈簧驅(qū)動(dòng)，可通過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓的調(diào)整，來(lái)調(diào)整SMA彈簧的響應(yīng)效率。為能提高攀爬機(jī)器人對(duì)粗糙、不平整墻面的適應(yīng)性，本發(fā)明提出了一種負(fù)載均攤式機(jī)械腳及驅(qū)動(dòng)方法，可實(shí)現(xiàn)在粗糙、不平整的墻面上的吸附，并通過(guò)改變電壓，實(shí)現(xiàn)形狀記憶合金彈簧的精確控制實(shí)現(xiàn)吸附模塊與墻面的吸附和分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人及其控制領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)載均攤式機(jī)械腳及其驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

高空作業(yè)具有危險(xiǎn)性高、效率低的特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，攀爬機(jī)器人作為代替人進(jìn)行高空作業(yè)的一種選擇，已被越來(lái)越多的科研人員關(guān)注，其對(duì)解決高空作業(yè)的安全和效率問(wèn)題具有重要意義。

目前眾多攀爬機(jī)器人采用的是吸盤式負(fù)壓吸附原理制作機(jī)械腳，利用大氣壓作用使機(jī)器人可吸附在墻面上。但普通材料制作的吸盤式機(jī)械腳在粗糙、不平整的墻面上的吸附能力較弱，吸盤底部與這類墻面接觸時(shí)，不易形成較密閉的空間，影響吸盤式機(jī)械腳的正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種負(fù)載均攤式機(jī)械腳及其驅(qū)動(dòng)方法，采用PDMS微纖維層制作吸附模塊，并通過(guò)改變電壓精確控制形狀記憶合金彈簧，實(shí)現(xiàn)在粗糙、不平整的墻面上的吸附和分離。

一種負(fù)載均攤式機(jī)械腳，包括吸附模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。

所述吸附模塊包括柔性吸附裝置1和固定外殼7，柔性吸附裝置1與固定外殼7的下表面密封固定。

柔性吸附裝置1由T型硅膠真空管18、硅膠氣室15、圓柱外殼17、圓盤形固定板16、微纖維粘附層14和PDMS微纖維層13組成。T型硅膠真空管18下端與硅膠氣室15上端密封連接，硅膠氣室15下端內(nèi)圈與圓柱外殼17上端密封連接，圓柱外殼17下端與圓盤形固定板16固定連接，硅膠氣室15下端外圈與微纖維粘附層14的一面密封連接；微纖維粘附層14的另一面PDMS微纖維層13固定連接。

所述驅(qū)動(dòng)模塊包括SMA彈簧驅(qū)動(dòng)模塊、氣室外殼2和封頂外殼3。

SMA彈簧驅(qū)動(dòng)模塊由第一SMA彈簧10、第二SMA彈簧12、橡膠活塞8、鐵制導(dǎo)桿9及滑塊11組成。鐵制導(dǎo)桿9下端與橡膠活塞8固定；鐵制導(dǎo)桿9的上端依次穿過(guò)第一SMA彈簧10、滑塊11與第二SMA彈簧12后放置在氣室外殼2中；氣室外殼2中設(shè)有限位層24，位于第一SMA彈簧10與橡膠活塞8之間。氣室外殼2和封頂外殼3固定連接。

氣室外殼2與固定外殼7密封連接。

作為優(yōu)選，固定外殼7上固定有3個(gè)柔性吸附裝置。

作為優(yōu)選，硅膠氣室15的內(nèi)壁設(shè)置圓柱形間隔物，間隔物間存在一定間距。

作為優(yōu)選，使用硅膠粘黏劑或乙烯基硅氧烷實(shí)現(xiàn)密封連接。

一種負(fù)載均攤式機(jī)械腳的驅(qū)動(dòng)方法，具體包括以下步驟：

步驟一：對(duì)第一SMA彈簧10通電加熱，第一SMA彈簧10處于自然冷卻狀態(tài)，鐵制導(dǎo)桿9帶動(dòng)橡膠活塞8向上移動(dòng)，使硅膠氣室15產(chǎn)生負(fù)壓，PDMS微纖維層13與墻面之間產(chǎn)生吸附力。

步驟二：對(duì)第一SMA彈簧10進(jìn)行間斷通電加熱，且使第一SMA彈簧10的電阻值維持在小于安全電阻閥值R，保持硅膠氣室15維持負(fù)壓狀態(tài)，維持機(jī)械腳的吸附狀態(tài)。

步驟三：對(duì)第一SMA彈簧10斷電處理，對(duì)第二SMA彈簧12通電加熱，第二SMA彈簧12伸長(zhǎng)，推動(dòng)鐵制導(dǎo)桿9向下移動(dòng)，硅膠氣室15的負(fù)壓消失，PDMS微纖維層13與墻面分離。