一种可控强度黏附装置及其调控方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可控强度黏附装置，包括为可控强度黏附装置提供支撑的支撑件；设置在支撑件一端黏附单元，黏附单元远离支撑件一端与黏附界面相接触；设在支撑件与黏附单元之间的微振激励发生模块，微振激励发生模块一端与支撑件固结、另一端与黏附单元固结，微振激励发生模块驱动黏附单元产生微振动；设在支撑件内的微振激励调节放大模块，其上设有通信接口，微振激励调节放大模块与微振激励发生模块相连、调节其振动频率和振幅。并涉及该装置的调控方法，该方法可根据需求调节微振动的频率与振幅，可实现对目标黏附物的稳定黏附强度调节，从而完成黏附‑脱附的快速切换。本发明专利技术能有效解决现有黏附失效困难以及黏附界面间强度无法调控的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可控强度黏附装置及其调控方法
本专利技术涉及黏附强度调节
，具体为一种可控强度黏附装置及其调控方法。
技术介绍
物体界面间的黏附近年来被引入到抓取方案中，它相较于传统的摩擦抓握，有着低能耗和结构适应性强等特点，但其现阶段依然无法得到广泛应用，一个很大的原因是黏附行为发生后黏附强度很难实时调节，进而无法实现可控黏附强度的黏附行为，并且界面间的黏附一旦形成，只有在较大外力干预下才能实现黏附失效。虽然通过黏附剥离可以在一定程度上调节脱附阶段的黏附强度，但较慢的黏附失效速度以及较大的控制复杂度都加大了黏附这一技术的实际应用难度。与此同时，现有的黏附技术往往受制于表面清洁度，导致黏附耐久性差强人意，长期使用会导致一定程度的黏附强度衰减。上述原因致使黏附无法大规模在传统工业生产中推广应用。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可控强度黏附装置及其调控方法，能综合解决现有黏附失效困难，黏附界面间强度无法调控与黏附表面无法自清洁等问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术方案：一种可控强度黏附装置，包括：支撑件，为可控强度黏附装置提供支撑；黏附单元，设置在支撑件一端，且黏附单元远离支撑件的一端与黏附界面相接触；微振激励发生模块，设置在支撑件与黏附单元之间，微振激励发生模块一端与支撑件固结、另一端与黏附单元固结，微振激励发生模块驱动黏附单元产生微振动；微振激励调节放大模块，设置在支撑件内，其上设有接收外部信号的通信接口，微振激励调节放大模块与微振激励发生模块相连、调节微振激励发生模块的振动频率和振幅。其中，微振激励调节放大模块还包括主控制板、DAC模块和多谐振荡电路，通信接口将调整振动频率和振幅的外部信号通讯输入至主控制板，主控制板发送数字信号给调节振幅的DAC模块，之后DAC模块发送模拟信号至调节振动频率的多谐振荡电路。其中，微振激励发生模块是通过其振动表面与黏附单元固定连接的。可控强度黏附装置的调控方法，是利用上述可控强度黏附装置进行的，包括以下步骤：测量在指定的频率和振幅范围内对应的黏附强度，并获得振幅频率与黏附强度相关的神经网络；获得神经网络的极大值和极小值，确定极大值为黏附状态点，记录黏附状态点对应的振幅为黏附振幅、频率为黏附频率；确定极小值为脱附状态点，记录脱附状态点对应的振幅为脱附振幅、频率为脱附频率；将黏附单元紧贴于待黏附的物件表面后，进行黏附进行阶段和黏附失效阶段；黏附进行阶段：使用微振激励调节放大模块将振幅调节为黏附振幅，频率调节为黏附频率，即激活黏附单元的黏附状态，完成黏附单元与待黏附物件的黏附；黏附失效阶段：使用微振激励调节放大模块将振幅调节为脱附振幅，频率调节为脱附频率，即激活黏附单元的脱附状态，完成黏附单元与待黏附物件的脱附。该调控方法还包括自清洁参数的整定和自清洁阶段步骤，具体包括以下内容：对黏附单元的黏附表面进行污化处理；使用微振激励调节放大模块将振幅调节为脱附振幅，频率调节为脱附频率，之后按照预设时间和预设振幅值作为步进单位提升脱附振幅，同时采用机器视觉记录当前污染情况，直至污染消除、黏附单元表面恢复黏附性能，记录当前的振幅为自清洁振幅，当前频率为自清洁频率；当使用结束后或使用过程中出现黏附单元污染时，进入自清洁阶段：使用微振激励调节放大模块将振幅调节为自清洁振幅，频率调节为自清洁频率，激活黏附单元的自清洁状态，直至黏附单元黏附性能恢复为止。上述技术方案中提供的可控强度黏附装置，设置支撑件、黏附单元、微振激励发生模块和微振激励调节放大模块，通过支撑件为整个黏附装置提供刚性支撑和约束，将微振激励发生模块和黏附单元进行刚性包络，其一方面能够保护微振激励发生模块和黏附单元的结构，另一方面可以防止微振激励发生模块和黏附单元发生大幅度的切向相对位移、减小二者界面间的切向力；通过微振激励调节放大模块和微振激励发生模块使黏附单元发生微振动，进而改变黏附单元的黏附强度，实现黏附和脱附功能。该黏附装置能够有效实现黏附强度的无级快速调控，解决了现有黏附失效困难以及黏附界面间强度无法调控的问题。本专利技术的微振激励调节放大模块包括通信接口、主控制板、DAC模块和多谐振荡电路，利用通信接口接收外部信号以调整振动频率和振动幅度，利用DAC模块实现可调节的电压输出，从而实现振动幅度可调；在信号输出后端采用多谐振荡电路，从而实现振动频率可调，为整个黏附装置振动频率和振幅的调节提供支持。本专利技术还提供上述可控强度黏附装置的调控方法，在黏附过程中加入微振动，从而大幅度地改变黏附强度状态，在合适的振幅和频率下，将微振动的机械能转变为黏附界面的黏附能，从而实时、连续、快速地改变黏附性能；该调控方法以低成本的方式实现了黏附界面黏附强度的调控，利用不同的激振参数，实现了黏附/脱附的快速切换和黏附界面间作用强度的快速无级调控。同时本专利技术调控方法可在十毫秒内完成一次黏附-脱附的切换，速度快效果好。本专利技术的可控强度黏附装置调控方法还包括自清洁参数的整定和自清洁阶段步骤，在实现黏附界面间作用强度的快速调控基础上，还增加了自清洁功能，由于黏附单元的黏附性能在使用过程中会因污染存在而下降，因此本专利技术首先对黏附单元进行污化处理，模拟污染的黏附单元，之后将微振激励调节放大模块的振幅频率调节至脱附振幅和脱附频率，再以预设振幅为步进单位提升脱附振幅并采集污染状况，当污染消除时，黏附单元恢复黏附性能，将此时的振幅频率确定为自清洁振幅和自清洁频率；当黏附单元被污染时，调节微振激励调节放大模块使振幅频率为自清洁振幅和自清洁频率时，即进入黏附单元的自清洁过程，从而使黏附单元的黏附强度始终接近原有黏附水平。附图说明图1为本专利技术所述可控强度黏附装置的结构示意图；图2为本专利技术所述可控强度黏附装置的调控方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本专利技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本专利技术具体请求的保护范围进行严格限定。本专利技术可控强度黏附装置如图1所示，一种可控强度黏附装置，包括：支撑件1，将微振激励发生模块2和黏附单元4进行刚性包络，为整个可控强度黏附装置提供刚性支撑和约束，其能够保护微振激励发生模块2和黏附单元4的外结构，还能防止二者发生大幅度的切向相对位移和减小二者界面间的切向力；黏附单元4，设置在支撑件1一端，且黏附单元4远离支撑件1的一端与黏附界面相接触；本实施例中黏附单元采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)，可以通过改变PDMS的杨氏模量来调节黏附强度的峰值大小，以满足本专利技术的使用需求；微振激励发生模块2，设置在支撑件1与黏附单元4之间，微振激励发生模块2一端与支撑件1固结、另一端与黏附单元4固结，具体地，微振激励发生模块2是通过其振动表面与黏附单元4固定连接的，微振激励发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控强度黏附装置，其特征在于，包括：/n支撑件，为可控强度黏附装置提供支撑；/n黏附单元，设置在支撑件一端，且黏附单元远离支撑件的一端与黏附界面相接触；/n微振激励发生模块，设置在支撑件与黏附单元之间，微振激励发生模块一端与支撑件固结、另一端与黏附单元固结，微振激励发生模块驱动黏附单元产生微振动；/n微振激励调节放大模块，设置在支撑件内，其上设有接收外部信号的通信接口，微振激励调节放大模块与微振激励发生模块相连、调节微振激励发生模块的振动频率和振幅。/n

【技术特征摘要】
1.一种可控强度黏附装置，其特征在于，包括：
支撑件，为可控强度黏附装置提供支撑；
黏附单元，设置在支撑件一端，且黏附单元远离支撑件的一端与黏附界面相接触；
微振激励发生模块，设置在支撑件与黏附单元之间，微振激励发生模块一端与支撑件固结、另一端与黏附单元固结，微振激励发生模块驱动黏附单元产生微振动；
微振激励调节放大模块，设置在支撑件内，其上设有接收外部信号的通信接口，微振激励调节放大模块与微振激励发生模块相连、调节微振激励发生模块的振动频率和振幅。


2.根据权利要求1所述的可控强度黏附装置，其特征在于：微振激励调节放大模块还包括主控制板、DAC模块和多谐振荡电路，通信接口将调整振动频率和振幅的外部信号通讯输入至主控制板，主控制板发送数字信号给调节振幅的DAC模块，之后DAC模块发送模拟信号至调节振动频率的多谐振荡电路。


3.根据权利要求1所述的可控强度黏附装置，其特征在于：微振激励发生模块是通过其振动表面与黏附单元固定连接的。


4.一种可控强度黏附装置的调控方法，其特征在于，是利用权利要求1～3中任一项所述的可控强度黏附装置进行的，该方法包括以下步骤：
测量在指定的频率和振幅范围内对应的黏附强度，并获得振幅频率与黏附强度相关的神经网络；
获得神经网...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周义，王炳诚，姜琦骏，戴振东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32