【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及爬壁机器人领域，尤其涉及一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块及其方法。
技术介绍
1、攀爬机器人是为了代替人类执行高空作业等一系列有危险的任务而设计的机器人，不仅可以提高安全性，还可以提高任务的效率，在接触面稳定的附着是爬壁机器人亟需解决的问题。随着仿生学的兴起与发展，负压吸附模块也逐渐多样化并在实际中渐渐得到应用，这也为爬壁机器人带来了新的思路。近年来，许多学者对吸附模块进行了大量的研究，主要是针对磁吸附和负压吸附两种方式，吸附技术逐渐成熟，但大多数研究主要针对于平面和曲率半径较大的曲面。磁吸附只能用于金属表面，负压吸附则对壁面的要求较高，吸附模块的研究也渐渐的从如何提升单吸附点的吸附能力逐渐向多吸附点共同作用。例如北京航空航天大学文力教授与哈佛大学katia bertoldi教授合作团队模仿章鱼的手臂，利用多吸盘和软体缠绕可以夹持不同大小和形状的物体，在爬壁机器人的发展过程中，足部单吸附点结构也渐渐向多吸附点结构发展，多吸附点较单吸附点拥有更好的防倾覆能力，可以使机器人更稳定的吸附在接触面。在爬壁机器人中，多吸附点之间大多为等边三角形分布，各个分布点在吸附时处于同一平面，部分吸盘由于褶皱结构自身会带有一定的曲面适应能力。而在工业中则大多采用矩形布置，用来搬运玻璃等平面物体。如专利201210302825x、专利201210302825x、专利2022100077173等，其存在的缺点：(1)只能在平面或较大曲率半径的曲面吸附，且大多数只能被动的适应曲面；(2)吸附点之间的位置是相对固定的，只能处于同一平面；
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的是针对现有爬壁机器人吸附端对曲面适应性不足，而提供一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块既其方法，能够根据曲面的曲率变化主动调整吸盘角度使其与曲面法向重合接触。
2、为实现以上目的，本专利技术采取的技术方案：
3、一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，包括至少三个趾端吸附模块和用于控制所述趾端吸附模块的主控模块；
4、所述趾端吸附模块，包括转动舵机、摆动驱动组件、吸盘；其中，所述转动舵机与所述摆动驱动组件固定连接，所述摆动驱动组件与所述吸盘固定连接；
5、其中，通过所述主控模块分别控制所述转动舵机带动所述摆动驱动组件转动，所述摆动驱动组件用于带动所述吸盘摆动。
6、进一步的，所述摆动驱动组件，至少包括有一摆动舵机；所述转动舵机通过转动舵盘与u型连接架固定连接，所述u型连接架通过螺纹与摆动舵机，所述摆动舵机通过摆动舵盘与摆臂上端的u型部固定连接，所述摆臂下端的l型部通过双螺母和螺栓与所述吸盘固定连接。
7、进一步的，所述摆动驱动组件，还包括第二摆动舵机；所述摆动舵机通过双u型连接架与第二摆动舵机固定连接，所述第二摆动舵机与所述吸盘固定连接。
8、进一步的，还包括设置在主支架上的真空泵、单向阀、电磁阀、分气接头；所述分气接头与所述电磁阀的进口相连，所述电磁阀的出口连接有单向阀，所述单向阀连接有所述真空泵。
9、进一步的，所述分气接头包括四个接入口，三个接口用于与所述吸盘连接，一个接口用于接入压力传感器。
10、进一步的，所述主支架的下方设置有与之相契合的底盖，所述底盖的连接孔共设置有三层。
11、进一步的，还包括舵盘，用于与爬壁机器人足部或机械臂末端相连。
12、进一步的，所述吸盘为双层风琴吸盘。
13、一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附方法，基于上述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块；
14、平面吸附：三个趾端吸附模块均处于初始位置，即三个吸盘处于同一平面，三个吸盘成120°分布，使得所有的吸盘中心线相互平行，垂直于接触面，以实现平面稳定吸附；
15、圆柱面吸附：当曲面半径过小且处于初始位置无法保证稳定吸附时，其中，位于上方的两个趾端吸附模块通过摆动舵机和转动舵机全方位来调整吸盘的方向和角度，使吸盘轴线延长线过圆柱面轴线，再依靠吸盘自带的倾斜能力来实现稳定吸附；位于下方的一趾端吸附模块保持初始位置作为倾覆支点进行吸附。
16、一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附方法，基于上述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块；
17、球面吸附：当在球面进行吸附时，趾端吸附模块通过摆动舵机和转动舵机全方位来调整吸盘的方向，使三个吸盘的中心线过球心，从而保证吸盘始终能够吸附，根据曲率半径的大小调整摆动舵机的角度；
18、过渡面吸附：当在过渡面吸附时，同一平面没有足够空间进行吸附时，利用其中一个或两个吸盘吸附于一个平面，其余吸盘则通过摆动舵机和转动舵机全方位调整吸盘的角度来吸附于另一平面。
19、本专利技术的有益效果：
20、(1)本专利技术能够根据曲面的曲率变化，在转动舵机实现360°的转动情况下，再配合摆动舵机的180°摆动，主动调整吸盘的角度使其与曲面法向重合接触，可适应平面吸附和各种曲面吸附；
21、(2)根据不同的使用场景，可以对每个趾端的自由度进行增减，形成多趾吸附模块，从而调整吸盘的位置，可以使吸盘更好地以垂直角度吸附接触面，拥有更好的曲面适应性，更加地方便和灵活；
22、(3)各个吸附点可以不再均处于同一平面，拥有更好的曲面适应能力，可以适应更加复杂的结构面；
23、(4)重量轻，简单实用，能应用于爬壁机器人或机械臂末端，使该多趾吸附模块可以实现轻松便捷的移植使用；
24、(5)模块自成一体，独立完整，移植性高，可用于爬壁机器人吸附足或机器臂末端执行器。
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1.一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，包括至少三个趾端吸附模块和用于控制所述趾端吸附模块的主控模块，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：所述摆动驱动组件，至少包括有一摆动舵机；所述转动舵机通过转动舵盘与U型连接架固定连接，所述U型连接架通过螺纹与摆动舵机，所述摆动舵机通过摆动舵盘与摆臂上端的U型部固定连接，所述摆臂下端的L型部通过双螺母和螺栓与所述吸盘固定连接。
3.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：所述摆动驱动组件，还包括第二摆动舵机；所述摆动舵机通过双U型连接架与第二摆动舵机固定连接，所述第二摆动舵机与所述吸盘固定连接。
4.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：还包括设置在主支架上的真空泵、单向阀、电磁阀、分气接头；所述分气接头与所述电磁阀的进口相连，所述电磁阀的出口连接有单向阀，所述单向阀连接有所述真空泵。
5.根据权利要求4所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：所述分气接头包括四
6.根据权利要求4所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：所述主支架的下方设置有与之相契合的底盖，所述底盖的连接孔共设置有三层。
7.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：还包括舵盘，用于与爬壁机器人足部或机械臂末端相连。
8.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：所述吸盘为双层风琴吸盘。
9.一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附方法，基于权利要求1-7任一所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于，
10.一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附方法，基于权利要求1-7任一所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，包括至少三个趾端吸附模块和用于控制所述趾端吸附模块的主控模块，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：所述摆动驱动组件，至少包括有一摆动舵机；所述转动舵机通过转动舵盘与u型连接架固定连接，所述u型连接架通过螺纹与摆动舵机，所述摆动舵机通过摆动舵盘与摆臂上端的u型部固定连接，所述摆臂下端的l型部通过双螺母和螺栓与所述吸盘固定连接。
3.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：所述摆动驱动组件，还包括第二摆动舵机；所述摆动舵机通过双u型连接架与第二摆动舵机固定连接，所述第二摆动舵机与所述吸盘固定连接。
4.根据权利要求1所述的具有变曲率曲面吸附能力的多趾吸附模块，其特征在于：还包括设置在主支架上的真空泵、单向阀、电磁阀、分气接头；所述分气接头与所述电磁阀的进口相连，所述电磁阀的出口连接有单向阀，所述单向阀连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷世超，罗艺，林旭滨，吴鸿敏，徐智浩，周雪峰，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：
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