【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于软体机器人的设计与控制领域，具体涉及一种电控液压驱动的静电吸附软体攀壁机器人及其运动控制方法。
技术介绍
1、攀壁机器人因可在垂直甚至大角度壁面上移动并而得名，搭配特定的功能载荷可完成各种特殊任务，例如管道损伤检查、船舶除锈、军事监查等。
2、传统的攀壁机器人是刚性机电系统，结构复杂，体积质量大，为了克服这些缺陷，软体攀壁机器人的研究成为研究。软体攀壁机器人主要研究方向有驱动方式与吸附结构。
3、对于驱动结构，软体机器人一般采用气动、磁控、形状记忆合金(sma)驱动，气动虽然动作幅度大，动作设计自由，但是无法摆脱笨重的供气设备，磁控无法摆脱对实验室磁环境，sma驱动方式耗能较大且由于采用热致动的驱动方式导致动态响应速度较差。以液压放大自愈静电(hasel)驱动器为首的电控液压驱动，当采用柔性电极时导致输出力较小，当采用刚性电极时虽然输出力较大，但是输出非线性，动态响应性能差。
4、对于吸附结构，软体攀壁机器人采用磁吸附、负压吸附、仿生吸附等实现壁面吸附，其中磁吸附、仿生吸附对壁面条件有特定要求，负压吸附除了对壁面有要求还需要产生负压的复杂设备。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种电控液压驱动的静电吸附软体攀壁机器人。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一、一种静电吸附软体攀壁机器人
4、包括液压放大自愈静电hasel驱动器、四个静电吸附足、两根弹性连接件和铜电极，
5、所述hasel驱动器包括两个对称布置的密封袋、液体电介质和四个铜电极；两个密封袋由两片bopp薄膜热封后形成，每个密封袋分为相通的变形区与电极区，驱动器的前后两侧为密封袋的变形区，中间为密封袋的电极区；每个密封袋电极区的上表面和下表面均贴附有铜电极；每个密封袋变形区的左右两侧向内或向外弯折形成褶皱便于驱动器充分变形；密封袋内填充有液体电介质。
6、所述hasel驱动器与静电吸附足、弹性连接件的连接点位于变形区横向对称轴上，连接点与褶皱部位中心点的距离为变形区前后宽度的一半。
7、所述铜电极由薄铜胶带裁剪制成，厚度优选为0.065mm，不限制软体攀壁机器人的动作。
8、所述静电吸附足包括两片pet薄膜、环形叉指电极，环形叉指电极位于两片pet薄膜之间；在pet薄膜涂胶的一面印刷形成环形叉指电极，之后与另一片pet薄膜热封后通过修剪形成静电吸附足；所述环形叉指电极为银浆电极，通过丝网印刷技术在pet薄膜印刷形成。
9、二、一种软体攀壁机器人的运动控制方法
10、软体攀壁机器人吸附在平面上，通过分别控制hasel驱动器以及静电吸附足的电压状态，以控制驱动器的动作和静电吸附足的静电吸附状态，从而实现软体攀壁机器人的单向移动和转向移动。
11、所述单向移动通过以下步骤实现：设移动方向为左侧，前侧左右两个静电吸附足分别为静电吸附足d、a，后侧左右两个静电吸附足分别为静电吸附足c、b；
12、s1：初始状态时，对hasel驱动器的铜电极不施加电压，驱动器在弹性连接件回复力的作用下向上拱起，软体攀壁机器人处于蜷缩状态；
13、s2：对静电吸附足c、d施加较小电压，使其易于移动但仍贴附在工作面上，即静电吸附足c、d与工作面的最大静摩擦力和弹性连接件的回复力之和小于驱动器在6000v驱动电压下的驱动力；对静电吸附足a、b施加较大电压，使其难以移动，即静电吸附足a、b与工作面的最大静摩擦力和弹性连接件的回复力之和大于驱动器在6000v驱动电压下的的驱动力；
14、s3：对hasel驱动器施加6000v电压，在静电力作用下，铜电极压迫液体电介质进入密封袋的变形区，变形区膨胀变形，使得驱动器克服弹性连接件的阻力朝左侧伸展，从而带动静电吸附足c、d朝左侧移动；
15、s4：对静电吸附足c、d施加较大电压，使其难以移动，即静电吸附足c、d与工作面的最大静摩擦力和弹性连接件的回复力之和大于驱动器在6000v驱动电压下的的驱动力；对静电吸附足a、b施加较小电压，使其易于移动但仍贴附在工作面上，即静电吸附足a、b与工作面的最大静摩擦力小于弹性连接件的回复力；
16、s5：对hasel驱动器不施加电压，驱动器在弹性连接件的回复力作用下回到初始蜷缩状态，带动静电吸附足a、b朝左侧移动；
17、s6，重复步骤s2-s5，实现软体攀壁机器人的单向移动。
18、所述转向移动通过以下步骤实现：设转动方向为右前方即顺时针转动，前侧左右两个静电吸附足分别为静电吸附足d、a，后侧左右两个静电吸附足分别为静电吸附足c、b；
19、s1：初始状态时，对hasel驱动器的铜电极不施加电压，软体攀壁机器人处于蜷缩状态；
20、s2：对静电吸附足c施加较小电压，使其可以移动但仍贴附在平面上，即静电吸附足c的最大静摩擦力和弹性连接件的回复力之和小于驱动器的驱动力；对静电吸附足a、b、d施加较大电压，使其难以移动，即静电吸附足a、b、d的最大静摩擦力和弹性连接件的回复力之和小于驱动器的驱动力，静电吸附足a、b、d的最大静摩擦力大于静电吸附足c的最大静摩擦力；
21、s3：对hasel驱动器上后侧密封袋上的两个铜电极施加电压，在静电力的作用下，铜电极压迫液体电介质进入密封袋的变形区，变形区膨胀变形，使得驱动器后部克服弹性连接件的阻力具有伸展趋势，由于静电吸附足a、b、d相较c难以移动，静电吸附足c先朝左前方伸展(2-3cm)，之后带动静电吸附足a、d顺时针旋转一定角度(20-30°)，同时静电吸附足b朝左前方小幅移动(3-5mm)；
22、s4：对软体攀壁机器人的静电吸附足a、c、d施加较大电压，使其难以移动，即静电吸附足a、c、d的最大静摩擦力和弹性连接件的回复力之和小于驱动器的驱动力，静电吸附足a、c、d的最大静摩擦力大于静电吸附足b的最大静摩擦力；对静电吸附足b施加较小的电压，使其可以移动但仍贴附在平面上，即静电吸附足b的最大静摩擦力小于弹性连接件的回复力；
23、s5：对hasel驱动器不施加电压，驱动器后部在弹性连接件的回复力作用下回到蜷缩状态，先带动静电吸附足b朝左前方蜷缩，静电吸附足b带动静电吸附足a、d顺时针旋转一定角度(20-30°)，静电吸附足c朝左前方小幅移动(3-5mm)；
24、s6，重复步骤s2-s5，软体攀壁机器人实现顺时针旋转。
25、本专利技术具有如下有益效果：
26、(1)本专利技术提供的软体攀壁机器人结合hasel驱动器和静电吸附足实现攀壁过程中的直线和转向运动，通过hasel驱动器实现电控液压驱动，通过静电吸附足的静电吸附实现壁面吸附，工作耗能少，利于长时间攀附。
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1.一种静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，包括液压放大自愈静电HASEL驱动器(1)、四个静电吸附足(2)、两根弹性连接件(3)和铜电极，四个静电吸附足(2)设置于HASEL驱动器底部四个边角位置处，HASEL驱动器底部同侧的两个边角之间连接有弹性连接件(3)，驱动器上表面和下表面均贴附有铜电极。
2.根据权利要求1所述的静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，所述HASEL驱动器包括两个对称布置的密封袋、液体电介质和四个铜电极；两个密封袋由两片BOPP薄膜热封后形成，每个密封袋分为变形区与电极区，驱动器的前后两侧为密封袋的变形区，中间为密封袋的电极区；每个密封袋电极区的上表面和下表面均贴附有铜电极；每个密封袋变形区的左右两侧向内或向外弯折形成褶皱；密封袋内填充有液体电介质。
3.根据权利要求2所述的静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，所述HASEL驱动器(1)与静电吸附足(2)、弹性连接件(3)的连接点位于变形区横向对称轴上，连接点与褶皱部位中心点的距离为变形区前后宽度的一半。
4.根据权利要求1所述的静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，所述铜
5.根据权利要求1所述的静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，所述静电吸附足(2)包括两片PET薄膜、环形叉指电极，环形叉指电极位于两片PET薄膜之间；在PET薄膜涂胶的一面印刷形成环形叉指电极，之后与另一片PET薄膜热封后通过修剪形成静电吸附足；所述环形叉指电极为银浆电极，通过丝网印刷技术在PET薄膜印刷形成。
6.权利要求1～5任一所述的软体攀壁机器人的运动控制方法，其特征在于，软体攀壁机器人吸附在平面上，通过分别控制HASEL驱动器(1)以及静电吸附足(2)的电压状态，以控制驱动器(1)的动作和静电吸附足(2)的静电吸附状态，从而实现软体攀壁机器人的单向移动和转向移动。
7.根据权利要求6所述的软体攀壁机器人的运动控制方法，其特征在于，所述单向移动通过以下步骤实现：
8.根据权利要求6所述的软体攀壁机器人的运动控制方法，其特征在于，所述转向移动通过以下步骤实现：
...【技术特征摘要】
1.一种静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，包括液压放大自愈静电hasel驱动器(1)、四个静电吸附足(2)、两根弹性连接件(3)和铜电极，四个静电吸附足(2)设置于hasel驱动器底部四个边角位置处，hasel驱动器底部同侧的两个边角之间连接有弹性连接件(3)，驱动器上表面和下表面均贴附有铜电极。
2.根据权利要求1所述的静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，所述hasel驱动器包括两个对称布置的密封袋、液体电介质和四个铜电极；两个密封袋由两片bopp薄膜热封后形成，每个密封袋分为变形区与电极区，驱动器的前后两侧为密封袋的变形区，中间为密封袋的电极区；每个密封袋电极区的上表面和下表面均贴附有铜电极；每个密封袋变形区的左右两侧向内或向外弯折形成褶皱；密封袋内填充有液体电介质。
3.根据权利要求2所述的静电吸附软体攀壁机器人，其特征在于，所述hasel驱动器(1)与静电吸附足(2)、弹性连接件(3)的连接点位于变形区横向对称轴上，连接点与褶皱部位中心点的距离为变形区前后宽度的一半。
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪延成，胡骐麟，梅德庆，刘海宇，李鑫，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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