[發明專利]一種具有自感知功能的柔性智能吸附裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 202110685637.9
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113212586B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 李銳;李果;何雨橙;楊平安;唐賢倫;壽夢杰;陳婕
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B25J15/06;B29C64/112;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 李金蓉

本發明公開了一種具有自感知功能的柔性智能吸附裝置及其制備方法。該裝置由吸附部件、自感知部件、外殼和驅動部件組成。其中吸附部件由改性聚氨酯經墨水直寫打印一體化成形，自感知部件由兩個正對著的矩形自感知結構構成，矩形自感知部件由改性聚氨酯中添加一定比例導電顆粒構成的油墨經墨水直寫打印而成，自感知部件是一個集電容式傳感和電阻式傳感于一體的雙重感知器；驅動部件及外殼為該吸附裝置提供吸附動力源和安裝條件；自適應控制算法使該裝置識別接觸表面的形貌從而改變機器人足端或機械臂的姿態。本發明可用于爬壁或抓取類機器人，在自適應自感知功能輔助下，機器人將更便于復雜表面結構下的壁面檢測、軍事反恐、物流分揀、安裝維護等作業。

技術領域

本發明屬于器件設計技術領域，具體涉及一種具有自感知功能的柔性智能吸附裝置及其制備方法，主要應用于各種機器人末端執行裝置。

背景技術

近年來，隨著計算機，通信，智能制造等領域的快速發展，使用在各行各業的特種機器人越來越多。機器人的出現為人類解決了很多難題，其可以代替人工完成一些重復性高，危險度高，環境惡劣等的工作，目前在工業生產，緊急救援，特種作業，餐飲服務等行業的機器人是重點研究的對象。對于機器人而言，末端粘吸附裝置是機器人工作的重要機構。

在物流運輸領域，機器人需要末端執行裝置來操縱各種各樣的物體，目前抓取方式主要有鉤爪式機械手，加持式機械手及吸盤式機械手，這些傳統抓取方式多為剛性抓取且無法對抓取力和抓取狀態做出判斷，對機械手抓取物體成功與否往往使用外加傳感器或力傳感器來確認，或根本沒有確認成功與否的功能，目前較為先進的如專利CN111977368A發明的一種微小產品抓取裝置，其通過壓電傳感器實時感知吸盤與被抓取物之間的接觸力，外加傳感器方式在結構上繁瑣冗余，嚴重影響了抓取效果。

在用于基礎設施維護的爬壁機器人領域，傳統機器人采用電磁吸附，真空吸附，爪刺抓取等手段進行壁面黏附，然而這些傳統的黏附方式普遍沒有自感知功能，無法對所黏附的壁面環境進行感知，這將是爬壁機器人工作時的一個重大隱患。首先，在沒有感知到壁面環境的情況下進行吸附移動容易導致機器人因“失足”而墜落，如真空吸附機器人足端吸盤碰到壁面裂縫導致吸附無效；其次，機器人無法根據壁面環境及時進行路徑規劃，如專利CN105460100A發明的用于復雜壁面的爬壁機器人吸盤裝置，其通過外加傳感器探知吸盤是否碰觸壁面，判斷吸盤與吸附壁面的相對位置。但外加傳感器進行感知方式存在感知位點受限不充分，傳感器容易損壞導致感知不穩定的缺點。最近的如日本關西大學Aoyagi,Seiji等人在Bellows?Suction?Cup?Equipped?With?Force?Sensing?Ability?by?DirectCoating?Thin-Film?Resistor?for?Vacuum?Type?Robotic?Hand一文中說明的，其通過在商用吸盤上涂覆導電薄膜實現感知功能，但外涂覆導電薄膜存在感知結構易損壞，可重復性低，響應滯后，單項應變感知機理的靈敏度，精確度受限等問題。

因此，無論在物流運輸領域還是爬壁機器人等其他領域，迫切需要一種能進行自適應自感知的吸附裝置用于機器人末端，這將使得機器人在物流分揀時穩定準確得工作，在基礎設施維護時穩定有效吸附在壁面上。

發明內容

有鑒于此，本發明為了解決現有吸附裝置無法進行自適應自感知，不可控，吸附穩定性差，應用環境受限和智能化程度低的問題，提供一種具有自感知功能的柔性智能吸附裝置，包括吸附部件、自感知部件和驅動部件，其中所述吸附部件包括基體和若干吸盤，所述吸盤的非吸附端與基體固定連接，在所述基體上設置有凹槽；所述凹槽內設置自感知部件，自感知部件包括感知保護層和導電層，靠近凹槽槽壁為感知保護層，感知保護層上為導電層；所述驅動部件包括氣壓驅動接口，所述氣壓驅動接口設置在吸盤的非吸附端。

具體地，吸盤與基體的固定連接可以是吸盤的非吸附端嵌入基體內。所述吸盤呈陣列排列。

進一步，所述吸盤的吸附端設置為波紋管結構，便于在吸附端的負壓下吸附時有易于形變的特性。