[发明专利]一种负压和静电复合的仿生机器人吸附装置及方法

说明书

本发明公开了一种负压和静电复合的仿生机器人吸附装置及方法。该装置包括三层顺次设置的静电膜、弹性膜、弹性压板，弹性膜为整个吸附装置提供柔性和支撑；弹性压板一侧设置静电发生模块、单向阀体、链接管、真空泵，静电膜一侧设置吸盘；吸盘设置于静电膜中央，吸盘的底部固定在弹性压板上，且吸盘底部通过单向阀体与链接管一端相连，链接管的另一端接入真空泵。该方法为：静电发生模块固定在弹性压板上，静电膜利用静电发生模块产生的高压静电提供静电吸附力，并且为吸盘提供密封，获得更大的负压吸附力；负压吸附在产生负压吸附力的同时，进一步缩短静电膜与被吸附物体的距离，获得更大的静电吸附力。本发明能够使无人机在不同粗糙程度的表面上实现稳定快速的栖息。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，特别是一种负压和静电复合仿生机器人吸附装置及方法。

背景技术

飞行吸附两栖机器人，能够同时在三维空间中快速飞行，又能以较低的功耗栖息在被吸附物体的表面。飞行吸附两栖机器人在公共安全、抢险救援以及国防领域的侦察监测等特殊任务领域，具有较广的应用场景和较大的应用潜力。

传统的吸附方式包括负压吸附、静电吸附、机械抓取、磁吸附和分子间作用力吸附等。中国专利(CN 102390528，申请日2011-10-21)公开了一种空中飞行和全方位吸附微型机器人，其采用的负压吸附装置具有一定的局限性，在粗糙不平的表面由于吸盘边缘的漏气会降低吸附腔内的真空度，从而降低吸附力。此外，静电吸附作为一种吸附方式，所获取的吸附力相对较小、柔性较好，能够适应较为粗糙的表面，但是其需要持续紧贴被吸附表面才能获得较大的吸附力，使用条件较为苛刻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负压和静电复合的仿生机器人吸附装置及方法，从而使无人机在不同粗糙程度的表面上实现稳定快速的栖息。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种负压和静电复合的仿生机器人吸附装置，包括静电膜及其表面设置的吸盘，吸盘与被吸附表面接触产生负压，为静电膜提供压力，静电膜产生静电吸附力，为吸盘提供进一步的密封。

进一步地，该装置包括三层顺次设置的静电膜、弹性膜、弹性压板，所述弹性膜连接静电膜和弹性压板，为整个吸附装置提供柔性和支撑；弹性压板一侧设置静电发生模块、单向阀体、链接管、真空泵，静电膜一侧设置吸盘；

吸盘设置于静电膜正中央，吸盘边缘与静电膜相连，吸盘的底部固定在弹性压板上，且吸盘底部通过单向阀体与链接管一端相连，链接管的另一端接入真空泵；静电发生模块固定在弹性压板上，静电膜利用静电发生模块产生的高压静电提供静电吸附力，并且为吸盘提供密封。

进一步地，所述静电膜为圆形或者长方形，且该静电膜表面围绕着吸盘布置呈环形排列的梳状电极或者阵列排布的梳状电极，为吸盘提供进一步的密封。

进一步地，所述吸盘能够通过弹性压板为静电膜提供压力。

进一步地，所述真空泵固定在气泵座上，链接管另一端的内壁与真空泵连接，链接管另一端的外壁与气泵座固定连接。

进一步地，所述吸附装置通过过渡杆与无人机本体连接。

进一步地，所述弹性压板上还设置有电源、任务载荷，其中电源为吸附装置提供电能，任务载荷用于采集数据，包括利用相机拍摄图像和利用温湿度传感器采集相应的数据。

一种负压和静电复合的仿生机器人吸附方法，包括以下过程：

通过无人机使得静电膜与被吸附表面接触，此时静电吸附和负压吸附同时开始工作；

静电吸附缩短静电膜与被吸附表面的距离，产生更大的吸附力，同时在静电吸附的作用下，静电膜能够覆盖被吸附表面上凹凸不平的位置，防止吸盘漏气，提升吸盘内的真空度；