[发明专利]一种用于湿滑粗糙壁面的仿生吸盘-刚毛复合结构

说明书

本发明公开了一种用于湿滑粗糙壁面的仿生吸盘‑刚毛复合结构，包括吸盘本体，吸盘本体底部中心内凹形成空腔，吸盘本体在位于空腔外围的部分形成一圈凸缘，吸盘本体的凸缘底部设有多个亚毫米级凸起，每个亚毫米级凸起底部设有多个微米级刚毛，每个微米级刚毛底部设有多个纳米级绒毛，吸盘本体内嵌设有形状记忆合金驱动结构，通过给形状记忆合金驱动结构通电，使得形状记忆合金驱动结构由于温度变化而产生形变，从而带动吸盘本体产生形变，使得吸盘本体的凹腔体积产生变化，进而调节吸盘本体的吸附力。本发明的优点：实现了在湿滑粗糙壁面的稳定吸附。且可实现自主吸附与脱附。

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，尤其涉及的是一种用于湿滑粗糙壁面的仿生吸盘-刚毛复合结构。

背景技术

湿滑粗糙壁面检测一直是相关工业领域技术难题，特别是人类难以进入或不宜进入的狭小罐体、管道内部壁面，如：变压器、油气罐、发电站冷却管道等内壁清洗、巡检等任务。随着机器人技术发展，智能移动机器人已广泛应用于建筑、侦查、安防、服务等领域。爬壁机器人作为具有三维空间壁面行走和停留能力的移动机器人，可以代替人类在陡峭壁面上开展作业，有效提高作业效率，保障作业安全。传统爬壁机器人利用电磁吸附、气压吸附等方法为机器人提供壁面吸附能力，已广泛应用于高层建筑外墙清洁、罐体外壁检测、船体焊接等方面。但这些传统的爬壁机器人与湿滑粗糙壁面接触部分容易发生滑移，很难工作于湿滑粗糙的壁面。目前设计出狭小密闭空间湿滑壁面检测的爬壁机器人技术主要受到吸附装置的限制，尚无较好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于湿滑粗糙壁面的仿生吸盘-刚毛复合结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于湿滑粗糙壁面的仿生吸盘-刚毛复合结构，包括吸盘本体，所述吸盘本体底部中心内凹形成空腔，所述吸盘本体在位于空腔外围的部分形成一圈凸缘，吸盘本体的凸缘底部设有多个亚毫米级凸起，每个亚毫米级凸起底部设有多个微米级刚毛，每个微米级刚毛底部设有多个纳米级绒毛，所述吸盘本体内嵌设有形状记忆合金驱动结构，通过给形状记忆合金驱动结构通电，使得形状记忆合金驱动结构由于温度变化而产生形变，从而带动吸盘本体产生形变，使得吸盘本体的凹腔体积产生变化，进而调节吸盘本体的吸附力。

进一步的，所述形状记忆合金驱动结构包括多个形状记忆合金丝，多个形状记忆合金丝顶部连接在一起、底部向外扩散形成辐射状结构，每个形状记忆合金丝沿着吸盘本体的径向方向延伸。

进一步的，所述吸盘本体内部设有多个散热空腔，多个散热空腔包括位于中部的中心散热空腔和位于中心散热空腔外围的若干环形散热空腔，所述吸盘本体顶部开有一个与中心散热空腔连通的气孔，每个形状记忆合金丝均穿过若干个环形散热空腔，多个形状记忆合金丝顶部汇集在中心散热空腔内并连在一起并连接有一个顶部电极，多个形状记忆合金丝底部并联后连接有一个底部电极，顶部电极和底部电极分别通过气孔引出至吸盘本体之外后外接电源。

进一步的，所述亚毫米级凸起横截面为正多边形。

进一步的，所述微米级刚毛为微米级圆柱形结构，所述纳米级绒毛为纳米级圆柱形结构。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的一种用于湿滑粗糙壁面的仿生吸盘-刚毛复合结构，亚毫米级凸起与微米级刚毛结构与壁面间产生的“摩擦锁合”效应，增大了吸盘与壁面之间的粘附力，有效降低了吸盘与壁面间接触部分切向滑移；其纳米级绒毛结构与粗糙壁面凸起间侧向接触黏附，侧向接触中产生一定厚度和流速的液体薄膜，从而产生毛细力和黏弹性力，同时纳米级绒毛结构填充粗糙壁面缝隙，提高了吸盘密封性；即本吸盘采用内腔与亚毫米级凸起、微米级刚毛和纳米级绒毛结构相结合，大大增加了吸盘对不同壁面的适用性，并实现了在湿滑粗糙壁面的稳定吸附。且该吸盘结构简单，可重复使用，生产成本低，通过形状记忆合金驱动结构控制吸附力，可实现自主吸附与脱附。

附图说明