本发明专利技术公开了一种自主开关行为的吸附单元及吸附装置，包括三个以上的吸附单元、空气腔、抽气元件、电机、底板支架，所有的吸附单元都固定在底板支架上，并且每个吸附单元的导管通过空气腔并联相通，空气腔的出口处连接抽气元件，通过电机驱动抽气元件对空气腔进行抽气，使得吸附装置内部形成负压。本发明专利技术能够在复杂壁面工作环境下，感知所接触的壁面情况的好坏，本能地做出反应，实现整个装置的可靠吸附，能够灵活可靠地适应复杂的工作环境中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自适应的吸附技术，特别是一种在粗糙不平壁面上形成稳定吸附的自主开关行为的吸附单元及吸附装置。
技术介绍
吸附机器人作为一种能够代替人类进行危险和艰苦工作的自动化装置，已经在桥梁检测、冷却塔及大坝检测方面有着非常大的应用范围。在上述应用时，吸附机器人要能够水平吸附和垂直吸附在建筑物表面，并保持一定的负载能力。要使吸附机器人稳定工作在复杂的工作环境中，良好的吸附装置是必不可少的。性能不好的吸附装置会严重影响吸附机器人的吸附力，造成吸附机器人因吸附力不足而脱落。因此，设计一种自动适应复杂工作环境、可靠的吸附装置，是一直以来的热点和难点。目前的各种吸附方式都具有局限性，往往针对性强，只限于某些特定的工作环境，比较难通用化。现在的吸附技术主要有负压吸盘的吸附方式，可以吸附在光滑的壁面上，但常见的吸盘容易发生泄露气体的现象，适应不了粗糙的壁面；滑动吸附和旋风模拟技术的吸附方式能够提升粗糙的壁面上的吸附能力，但能耗高且噪声大；磁吸附方式可以产生非常大的吸附力，但只能在铁磁体上吸附，应用有限；用刺和爪进行抓吸壁面的方法可以工作在非常粗糙或可被刺透的壁面上，此吸附方法存在对壁面一定程度的损害；热感应吸附方法负载能力很强，但是需要长时间的预热时间且能耗高；仿壁虎的弹性吸附方法利用范德华力产生吸附力，但不能在湿的壁面上吸附，弹性材料可重复利用率低且成本高(S. Kim,"Smooth Vertical Surface Climbing With Directional Adhesion,〃 IEEE Transactionson Robotics, 2008, vol. 24, no.1, pp. 65-74)。静电吸附方法采用半导体静电吸盘，吸附效果良好，但在潮湿的混泥土表面吸附力降低很多(A. Yamamoto, T. Nakashima,〃Wall Climbing Mechanisms Using Electrostatic Attraction Generated by FlexibleElectrodes, 〃 in International Symposium on Micro-NanoMechatronics and HumanScience, Nagoya, Japan, Nov. 11-14， 2007, pp. 389-394)。在上述的吸附方式中，大部分吸附技术的装置都是单吸盘，而且只对特定的壁面具有较好的适应性，安全系数不高，并且不能根据壁面的不同做出适当反应去适应壁面。多吸盘的吸附方法中的单个吸盘大都没有并联机制，缺少各个吸盘的协同性，而且给每个吸盘都要提供动力，能量消耗高。同时，多吸盘吸附方法缺乏对壁面环境的感知，不能自动地随环境的不同而做出相应的反应，形成各个小吸盘的局部区域，在条件好时产生吸附，在条件不好时，不产生吸附。吸附装置作为吸附机器人完成壁面运动的核心，其发展直接影响到吸附机器人的研究进展。吸附机器人吸附装置的研究和应用有着非常广泛的工程应用背景，主要用于核工业、石油化工业、建筑业、消防等行业
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自主开关行为的吸附单元及吸附装置，能够在复杂壁面工作环境下，感知所接触的壁面情况的好坏，本能地做出反应，实现整个装置的可靠吸附。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种自主开关行为的吸附单元，包括弹性密封圈、吸盘、管道支架、滑动阀芯、伸缩弹簧、导管，弹性密封圈固定在吸盘末端，与壁面接触时，与壁面形成密封腔；吸盘与壁面接触后形成负压区域，以此产生吸附力；管道支架的一端连接导管，管道支架另一端连接吸盘，并与吸盘相通，管道支架的通道中间直径大，两端直径小；滑动阀芯处于管道支架内，并固定在伸缩弹簧上，管道的流通情况通过移动滑动阀芯实现；伸缩弹簧一端连接滑动阀芯，另一端固定在管道支架内部。一种自适应的吸附装置，包括三个以上的吸附单元、空气腔、抽气元件、电机、底板支架，所有的吸附单元都固定在底板支架上，并且每个吸附单元的导管通过空气腔并联相通，空气腔的出口处连接抽气元件，通过电机驱动抽气元件对空气腔进行抽气，使得吸附装置内部形成负压。本专利技术与现有技术相比，其显著优点(1)本专利技术的吸附装置是由若干个吸附单元通过空气腔并联组成的，如附图4所示。空气腔不仅是各吸附单元与抽气元件的联通装置还是个储能器，当所有吸附单元离开吸附面时吸气泵所产生的负压能将被储存在空气腔中为下一次吸附做好准备，提高了系统的能量利用率和吸附单元的响应速度，同时还降低了吸附所需的功率。在正常状态下工作的吸附单元为整个吸附装置提供吸附力，而在漏气状态下工作的吸附单元关闭自身能力，不提供吸附力，从而不影响吸附装置整体的吸附性能，也不会因吸盘存在漏气而增大功耗，也不会因吸盘存在漏气而增大功耗。(2)本专利技术的吸附装置中的每个吸附单元能够在复杂壁面工作环境下，感知所接触的壁面情况的好坏，本能地做出反应，实现整个装置的可靠吸附，因此本专利技术能够灵活可靠地适应复杂的工作环境中。本专利技术的吸附装置的工作过程是一个自然的行为，随环境不同而自主做出开关行为。本专利技术的灵活、可靠、自主和低耗的优点使得本专利技术在吸附爬壁机器人、物体抓取、人类攀爬都有良好的应用。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1是本专利技术的吸附单元结构示意图。图2是本专利技术的吸附单元在正常状态下的吸附过程。图3是本专利技术的吸附单元在漏气状态下的吸附过程。图4是本专利技术由五个吸附单元并联构成的吸附装置是实施例。图5是本专利技术的吸附装置中若干个吸附单元的排列。图6是本专利技术在双足吸附机器人上的应用。图7是本专利技术在抓取实际物体封装箱上的应用。图8是本专利技术在人类攀爬中的应用。具体实施例方式结合图1，本专利技术自主开关行为的吸附单元，包括弹性密封圈1、吸盘2、管道支架3、滑动阀芯6、伸缩弹簧7、导管10，弹性密封圈I固定在吸盘2末端，与壁面接触时，与壁面形成密封腔；吸盘2与壁面接触后形成负压区域，以此产生吸附力；管道支架3的一端连接导管10，管道支架3另一端连接吸盘2，并与吸盘2相通，管道支架3的通道中间直径大，两端直径小；滑动阀芯6处于管道支架3内，并固定在伸缩弹簧7上，管道的流通情况通过移动滑动阀芯6实现；伸缩弹簧7 —端连接滑动阀芯6，另一端固定在管道支架3内部。本专利技术自主开关行为的吸附单元的管道支架3的通道中间直径大的部分为中间腔室，两端直径小的部分为左腔室和右腔室，管道支架3内部有台阶，在左腔室和中间腔室之间的台阶是左阀座5，在中间腔室内部的台阶是右阀座8，滑动阀芯6在中间腔室内滑动，固定在伸缩弹簧7的一端，滑动阀芯6在向左腔室方向滑动时由中间腔室与左腔室之间的左阀座5限位，滑动阀芯6在向右腔室方向滑动时由右阀座8限位，伸缩弹簧7的另一端固定在中间腔室与右腔室之间的台阶上。其中，管道支架3内的伸缩弹簧7能够使滑动阀芯6抵到左腔室和中间腔室的左阀座5处。结合图4，本专利技术自适应的吸附装置，包括三个以上的吸附单元19、空气腔20、抽气元件21、电机22、底板支架23，所有的吸附单元19都固定在底板支架23上，并且每个吸附单元19的导管10通过空气腔20并联相通，空气腔20的出口处连接抽气元件21，通过电机22驱动抽气元件21对空气腔20进行抽气，使得吸附本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自主开关行为的吸附单元，其特征在于包括弹性密封圈（1）、吸盘（2）、管道支架（3）、滑动阀芯（6）、伸缩弹簧（7）、导管（10），弹性密封圈（1）固定在吸盘（2）末端，与壁面接触时，与壁面形成密封腔；吸盘（2）与壁面接触后形成负压区域，以此产生吸附力；管道支架（3）的一端连接导管（10），管道支架（3）另一端连接吸盘（2），并与吸盘（2）相通，管道支架（3）的通道中间直径大，两端直径小；滑动阀芯（6）处于管道支架（3）内，并固定在伸缩弹簧（7）上，管道的流通情况通过移动滑动阀芯（6）实现；伸缩弹簧（7）一端连接滑动阀芯（6），另一端固定在管道支架（3）内部。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永，朱健声，杨衍舒，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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