[发明专利]一种爬壁末端装置及包括该爬壁末端装置的爬壁机器人

说明书

本发明公开一种爬壁末端装置，涉及潮湿环境下或水下爬壁作业技术领域，包括吸附空腔体和环形凸缘，吸附空腔体周向的边沿向外延伸形成环形凸缘，环形凸缘用于接触壁面的表面上对称设置有鳍部，鳍部包括多个鳍条和多个薄膜层，薄膜层将相邻两个鳍条连为一体，鳍条与壁面相接触的表面上还设置有具有一致性取向的方向性织构，且同一个环形凸缘上的不同鳍条上的方向性织构能够产生各向异性摩擦，本发明还公开了一种爬壁机器人，包括伸缩驱动装置和多个爬壁末端装置，爬壁末端装置固定于伸缩驱动装置伸缩方向的不同位置上，伸缩驱动装置可带动爬壁末端装置在水下或者潮湿环境下平稳快速的运动，装置整体结构简单，成本低，且适用范围广。

技术领域

本发明涉及潮湿环境下或水下爬壁作业技术领域，特别是涉及一种爬壁末端装置及包括该爬壁末端装置的爬壁机器人。

背景技术

目前已知的水下吸附原理大致可以分为以下3类：机械互锁、真空吸附和黏附蛋白吸附，但机械互锁依靠机械结构卡紧需要固定的装置来完成吸附过程，对吸附装置的强度有着较高的要求，且结构复杂，真空吸附通过形成压力差完成吸附过程，要求有高的密封性和真空度，对吸附的表面也有很多限制，大都只能吸附在较为光滑的表面，且需要有一套负压产生装置配置，制造成本和运输成本高，黏附蛋白吸附则是依赖于分子之间的作用力，对黏附蛋白的组分有严格要求，生产成本高，机械互锁、真空吸附和黏附蛋白吸附三种吸附方式均存在着或多或少的缺点，而随着科技的发展，人们对水下吸附装置的要求也越来越来高，因此，提供一种结构简单，成本低，且适用范围广的爬壁末端装置是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种爬壁末端装置，以解决上述现有技术存在的问题，使爬壁末端装置结构简单，成本低，且适用范围广。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种爬壁末端装置，包括吸附空腔体和环形凸缘，吸附空腔体周向的边沿向外延伸形成环形凸缘，环形凸缘用于接触壁面的表面上对称设置有鳍部，鳍部包括多个鳍条和多个薄膜层，薄膜层将相邻两个鳍条连为一体，鳍条与壁面相接触的表面上还设置有方向性织构，方向性织构具有一致性取向，方向性织构的一致性取向使得爬壁末端装置相对于壁面在前进方向所受的摩擦力小于在后退方向所受的摩擦力，且同一个环形凸缘上的不同鳍条上的方向性织构能够产生各向异性摩擦。

可选地，鳍部为扇形结构，且环形凸缘用于接触壁面的表面上对称设置有一对鳍部。

可选地，吸附空腔体为硬质材料吸附空腔体，环形凸缘为柔性材料环形凸缘，环形凸缘的厚度小于吸附空腔体的厚度，且环形凸缘的厚度由内至外递减。

可选地，方向性织构为柱状结构，且方向性织构的外端形成弯折部，单个鳍条上的方向性织构弯折部的弯折方向相同，且方向性织构为微米织构、纳米织构或微纳米复合织构中的一种。

本发明还提供了一种爬壁机器人，包括伸缩驱动装置和爬壁末端装置，爬壁末端装置固定于伸缩驱动装置伸缩方向的不同位置上。

可选地，伸缩驱动装置包括控制系统和伸缩驱动体，控制系统用于控制伸缩驱动体的运动。

可选地，伸缩驱动体为柱状体，伸缩驱动体的两端各设置有至少一个爬壁末端装置，位于同一端的爬壁末端装置沿伸缩驱动体的周向布置，且伸缩驱动体采用电致伸缩材料制成，伸缩驱动体的外表面设置有螺旋槽。

可选地，控制系统设置于伸缩驱动体的一端。

可选地，控制系统包括电源和控制器，电源与控制器电连接，控制器与伸缩驱动体电连接用于控制伸缩驱动体运动。

可选地，电源为锂电池。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：