一种微勾刺附着机构附着力评估方法技术

本发明专利技术公开了一种微勾刺附着机构附着力评估方法，涉及机器人技术领域，包括以下步骤：S1、建立微勾刺附着机构的仿真模型；S2、构建粗糙表面模拟物；S3、设计驱动系统函数；S4、施加干扰力；S5、记录附着力数据；S6、重复S3

【技术实现步骤摘要】
一种微勾刺附着机构附着力评估方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种微勾刺附着机构附着力评估方法。

技术介绍

[0002]当前建筑、造船、质检、安保、行星探测等多个领域都需要在粗糙壁面上进行工作，具有稳定附着、攀爬移动、节约能源等需求，需要相应设备上具有能够进行附着的机构。自然界中有许多生物天生就有飞檐走壁的能力，大多数昆虫其足部都有微小爪刺，通过将其刺入接触表面，或是通过其与粗糙表面的静摩擦力，形成机械锁合结构，以附着在墙壁表面。人们通过研究并模仿生物的附着原理，研制出具有仿生微勾刺结构的爬壁机器人，如斯坦福大学研发的SpinybotⅡ机器人，佛罗里达州立大学研制的BOB机器人等，逐渐使机器人能够实现低功耗、高适应性的壁面附着与攀爬。
[0003]现对微勾刺附着机构性能进行分析和评价时多采用实验形式，缺乏合适的评价手段，而实验形式需要耗费大量实物样机和材料，实验过程繁琐，成本高昂，周期长，不利于样机的开发和可行性论证；因此需要建立一种微勾刺附着机构附着力评估方法，在仅靠勾刺与粗糙表面的静摩擦力作用下的附着情况下对微勾刺附着机构附着力进行检测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种微勾刺附着机构附着力评估方法，能够对微勾刺附着机构的附着力进行评估，降低了成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供了一种微勾刺附着机构附着力评估方法，包括以下步骤：
[0007]S1、建立微勾刺附着机构的仿真模型；
[0008]S2、构建粗糙表面模拟物；
[0009]S3、设计驱动系统函数；
[0010]S4、施加干扰力；
[0011]S5、记录附着力数据；
[0012]S6、重复S3
‑
S5，得到附着力数据，取平均值作为附着力评估值。
[0013]优选地，所述S1中，所述微勾刺附着机构以微勾刺结构为对象，所述微勾刺附着机构附着力评估方法以所述微勾刺结构与粗糙表面间的刚性相互作用为条件。
[0014]优选地，所述微勾刺附着机构包括主体框架与带微勾刺结构的执行机构，所述带微勾刺结构的执行机构与所述主体框架连接，且所述驱动系统驱动所述带微勾刺结构的执行机构。
[0015]优选地，在所述主体框架与所述带微勾刺结构的执行机构之间添加约束。
[0016]优选地，所述S2中，所述粗糙表面模拟物包括曲率表面主体和供微勾刺抓附的若干凸起结构，若干所述凸起结构设置在所述曲率表面主体的表面上。
[0017]优选地，所述曲率表面主体为两底圆半径相同的圆柱相交得到的立体结构。
[0018]优选地，所述凸起结构为斜长方体。
[0019]优选地，所述S3中，所述驱动系统带动所述微勾刺结构接触所述粗糙表面模拟物，并驱动所述微勾刺结构收拢，包络所述粗糙表面模拟物。
[0020]优选地，所述S4中，对所述微勾刺附着机构主动施加一干扰力，模拟所述微勾刺附着机构受干扰状态，带动所述微勾刺附着机构从所述粗糙表面模拟物上脱附。
[0021]优选地，所述S5中，记录所述微勾刺结构与所述粗糙表面模拟物脱附的节点时刻的干扰力作为所述微勾刺附着机构的附着力。
[0022]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0023]本专利技术的微勾刺附着机构附着力评估方法在仅靠微勾刺附着机构与粗糙表面模拟物之间的表面摩擦力进行附着支持情况下，对微勾刺附着机构的附着力进行检测，有利于方便、快捷、低成本地研究粗糙表面的曲率、粗糙度，微勾刺结构及粗糙表面模拟物的材料与主动收紧力等参数的变化对于微勾刺附着机构附着锚固效果的影响，验证微勾刺附着机构附着力是否满足任务需求；有利于降低微勾刺附着机构的研究成本，缩短研发周期，提供改进思路，提高设计质量，具有很强的实用性。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是微勾刺附着机构示意图；
[0026]图2是本专利技术实施例中粗糙表面模拟物仿真模型结构示意图；
[0027]图3是本专利技术实施例中伸缩杆与八面体框架间的转动副驱动函数设置图；
[0028]图4是本专利技术实施例中近骨趾部件与远骨趾部件间转动副驱动函数设置图；
[0029]图5是本专利技术实施例中附着力结果曲线图；
[0030]图6是本专利技术的微勾刺附着机构附着力评估方法流程图；
[0031]其中，1
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八面体框架；2
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伸缩杆；3
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近骨趾部件；4
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远骨趾部件；5
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爪刺箱；21
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曲率表面主体；22
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凸起结构。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术的目的是提供一种微勾刺附着机构附着力评估方法，能够对微勾刺附着机构的附着力进行评估，降低了成本。
[0034]以公开号为CN112577772B的中国专利公开的用于小天体探测的可控刺爪附着抓取机构及工作方法为例，以ADAMS为实施环境，结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步地说明。
[0035]如图1
‑
图6所示：本实施例提供了一种微勾刺附着机构附着力评估方法，包括以下步骤：
[0036]S1、建立微勾刺附着机构的仿真模型，对微勾刺附着机构进行预处理(包括去倒角、细孔，删除不必要的零件等对仿真没有影响的特征)后，保存为Parasolid.x_t的通用格式将其导入到机械系统动力学仿真软件ADAMS中；
[0037]微勾刺附着机构包括主体框架与带微勾刺结构的执行机构。相应地，微勾刺附着机构即CN112577772B中的用于小天体探测的可控刺爪附着抓取机构，主体框架即CN112577772B中的八面体框架1，执行机构即CN112577772B中的多骨趾手指，如图1所示，八面体框架1与多骨趾手指连接，多骨趾手指包括近骨趾部件3、与近骨趾连接的爪刺箱5、远骨趾部件4、与远骨趾连接的爪刺箱5；伸缩杆2连接在八面体框架1底部外周并可随其转动；近骨趾部件3通过特殊滑槽设计与伸缩杆2配合，二者在第一压缩弹簧作用下可相对直线滑动；与近骨趾连接的爪刺箱5通过特殊滑槽设计与近骨趾部件3的近骨趾配合，二者在第二压缩弹簧作用下可相对直线滑动；远骨趾部件4连接在近骨趾部件3上并可随其转动；与远骨趾连接的爪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微勾刺附着机构附着力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、建立微勾刺附着机构的仿真模型；S2、构建粗糙表面模拟物；S3、设计驱动系统函数；S4、施加干扰力；S5、记录附着力数据；S6、重复S3
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S5，得到附着力数据，取平均值作为附着力评估值。2.根据权利要求1所述的微勾刺附着机构附着力评估方法，其特征在于：所述S1中，所述微勾刺附着机构以微勾刺结构为对象，所述微勾刺附着机构附着力评估方法以所述微勾刺结构与粗糙表面间的刚性相互作用为条件。3.根据权利要求2所述的微勾刺附着机构附着力评估方法，其特征在于：所述微勾刺附着机构包括主体框架与带微勾刺结构的执行机构，所述带微勾刺结构的执行机构与所述主体框架连接，且所述驱动系统驱动所述带微勾刺结构的执行机构。4.根据权利要求3所述的微勾刺附着机构附着力评估方法，其特征在于：在所述主体框架与所述带微勾刺结构的执行机构之间添加约束。5.根据权利要求1所述的微勾刺附着机构附着力评估方法，其特征在于：所述S2中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金宝，吴明阳，贾山，詹迪茜，李泽宏，冯盖亚，胡汝洁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：