[发明专利]一种智能吸附腔和可调节位姿的吸附装置

说明书

本发明公开了一种智能吸附腔和可调节位姿的吸附装置，属于机器人技术领域。包括：吸附腔主体和柔性唇边；吸附腔主体一端用于在吸附过程中，与抽真空装置连接，另一端为柔性唇边；柔性唇边一端与吸附腔主体连接，另一端内嵌至少一个传感器，用于与被吸附目标的表面紧密贴合，从而实现对被吸附表面的被动顺应，传感器用于根据被吸附表面的弯曲曲率，输出对应响应。本发明通过该柔性唇边实现被动顺应，实现紧密贴合被吸附表面，且表面光滑，降低移动过程中产生的摩擦阻力；内嵌传感器可以实现曲率感知，得到双向曲率信息，经处理后为吸附腔主动顺应提供法向量，保证吸附腔在吸附过程中同时实现被动顺应和主动顺应，保障与被接触表面的紧密贴合。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地，涉及一种智能吸附腔和可调节位姿的吸附装置。

背景技术

在爬壁机器人领域，吸附技术是最重要的技术之一。相较于磁力吸附、推力吸附和仿生吸附等而言，真空吸附可以适应任意材质的吸附表面，且可以提供较大吸附力，保证爬壁机器人有足够大的负载，因此在爬壁机器人领域应用较多。

真空吸附腔对于真空吸附能力有着很大的影响，它能否紧密贴合被吸附表面是影响吸附力的决定性因素之一。现有吸附机构大多使用橡胶吸盘，其唇边仅有被动顺应能力，遇到曲率变化较大的表面时，其顺应能力无法满足曲率贴合要求，如对飞机蒙皮进行加工处理时，其表面曲率变化大，现有吸附腔无法实现顺应贴合。

可见，目前还没有一种吸附腔，既具有柔性被动顺应能力，又具有感知能力，为主动顺应提供曲率信息和法向矢量信息，以实现主动顺应。在法向量的测量方面，现有技术通常利用离散点拟合曲面信息，误差较大。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种智能吸附腔和可调节位姿的吸附装置，其目的在于通过吸附腔柔性唇边实现对被吸附表面的被动顺应，利用吸附腔唇边内嵌的FBG传感器实现吸附腔的智能感知，为吸附腔主动顺应提供被吸附表面曲率信息。获得测量的曲率信息后，通过插补拟合等处理，获得相应法向量可用于吸附腔位姿调整。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种智能吸附腔，智能吸附腔包括：吸附腔主体和柔性唇边；

吸附腔主体一端用于在吸附过程中，与抽真空装置连接，另一端为柔性唇边；

柔性唇边一端与吸附腔主体连接，另一端内嵌至少一个柔性传感器，用于在吸附过程中，与被吸附目标的表面紧密贴合，从而实现对被吸附表面的被动顺应，柔性传感器用于根据被吸附表面的弯曲曲率，输出对应响应信息。

益处：现有吸附腔仅靠柔性材料如橡胶等的被动顺应来保证吸附腔与被吸附表面的紧密接触，但是由于被吸附表面的曲率不一定是恒定的，吸附腔可能在曲率大的被吸附表面无法仅仅靠被动顺应来保证紧密吸附，而智能吸附腔在被动顺应的基础上增加了内嵌传感器来获取被吸附表面的曲率信息，从而获得法向信息，得到法向信息后，利用调整机构调整吸附腔位姿，保证吸附腔法向与测得的被吸附表面法向对齐，减小吸附腔需要适应的范围，防止发生脱附。

优选地，柔性唇边包括：基底部分和内嵌柔性传感器部分；基底部分由柔性材料倒模浇筑形成，用于保证柔性唇边紧密贴合接触表面的同时保护内嵌传感部分；内嵌柔性传感器部分在柔性基底进行浇筑之前固定在模具相应位置，从而实现内嵌。

优选地，内嵌传感器部分采用光纤布拉格光栅传感器，响应信息为光中心波长，用于当吸附腔吸附在不同吸附曲面时，内嵌光纤布拉格光栅传感器沿着被吸附表面的弯曲曲率发生弯曲，弯曲时输出光的中心波长发生相应变化。

益处：1.可以在一根FBG布拉格光纤光栅传感器上实现多点测量2.远距离传输能力强3.本身便是柔性的，内嵌入柔性基底后发生弯曲变形时不会产生损坏。

优选地，柔性唇边为双传感层结构，自上向下分为五层：顶层保护层、光纤光栅传感层、中间基板层、光纤光栅传感层和底层保护层。