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申请/专利权人：重庆邮电大学

摘要：本发明请求保护一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置，属于仿生结构智能装置领域，包括结构设计、工作原理、制造方式。该黏附装置主要为黏附吸盘、调控电磁铁两个部分。本发明采用磁响应材料通过设计制造得到仿章鱼吸盘的黏附吸盘，调控电磁铁集成于黏附吸盘上方，通过控制磁场来驱动黏附吸盘内腔发生形变，产生类似章鱼吸盘的负压变化，在吸附时能增强与接触面的黏附力，在脱离时加速剥离过程，同时调节黏附吸盘外垫与接触面的压力和黏附性能，保障负压腔的封闭效果。本发明便于制造，成本低，同时黏附性能可调可控，柔性接触，环境适应性强，可用于需要实现快速黏附脱附过程的复杂环境场合，包括快速搬运机械手、足腿类的壁面机器人等。

主权项：1.一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置，其特征在于，包括：黏附吸盘和调控电磁铁；其中所述黏附吸盘用于实现和接触面的柔性接触，以及智能控制黏附和脱附，黏附吸盘由黏附吸盘外垫1、黏附吸盘内腔2组成，所述黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2均采用柔性的磁响应材料，形状仿章鱼吸盘的设计制造而成，黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2在同一磁场下会受到完全相反的作用力，并产生相反的变形方向，利用磁响应材料的磁响应可控黏附和磁响应大变形特性，即在外部磁场环境下，磁响应材料本身的黏附性能可发生变化，同时可发生受力变形，产生类似章鱼吸盘的负压变化，用于实现快速黏附和脱附；所述黏附吸盘内腔2嵌套在黏附吸盘外垫1内，黏附吸盘外垫1用于实现密闭腔环境和增加接触黏附力，黏附吸盘内腔2用于产生负压吸附和减小脱附时的接触面积；所述调控电磁铁，用于通过电流调节磁场强度从而控制黏附吸盘的密闭腔的整体变形量，通过在不同的复杂环境下调节不同的磁场强度，驱动黏附吸盘产生不同大小的负压；所述黏附吸盘的制备方法包括以下步骤：首先制备黏附吸盘内腔2，待固化成形后取出，置入正向磁场中充磁；然后制备黏附吸盘外垫1，待固化成形后取出，置入反向磁场中充磁，使得黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2的磁场取向完全相异；再将黏附吸盘内腔2和黏附吸盘外垫1嵌套固定置于模具内部，在黏附吸盘内腔2和黏附吸盘外垫1的缝隙间注入聚氨酯胶黏剂静置，使二者连接在一起，并紧密结合；最后从模具中取出整个黏附吸盘；黏附吸盘里面的硬磁颗粒分布包括以下情况：所述黏附吸盘里面的硬磁颗粒均匀分布于整体；所述黏附吸盘里面的硬磁颗粒非均匀分布，全部聚集于和接触面接触的那一面；所述黏附吸盘里面的硬磁颗粒非均匀分布，全部聚集于和连接环5连接的那一面；所述黏附吸盘的仿章鱼吸盘设计方案选择在黏附吸盘外垫中间和外圈均匀分布2n+1个黏附吸盘内腔，外圈的黏附吸盘内腔互相间隔2n分之360°，和中间的黏附吸盘内腔的距离相等，n为3：黏附吸盘内有7个半径均为18mm的黏附吸盘内腔2，中间圆心部分一个黏附吸盘内腔2，剩下6个黏附吸盘内腔2距离中间的黏附吸盘内腔2和黏附吸盘外垫1的边缘都有3mm，并每隔60°均匀分布在其中，黏附吸盘剩下位置均是黏附吸盘外垫1；所述连接环5中间存在15mm的圆柱形空腔，作为黏附吸盘内腔2的变形域调节器14；所述黏附吸盘按照如下的制备方法制造：首先制备黏附吸盘内腔2，待固化成形后取出，置入3T的正向磁场中充磁4h；然后制备黏附吸盘外垫1，待固化成形后取出，置入3T的反向磁场中充磁4h，使得黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2的磁场取向完全相异；所述制备黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2中磁响应材料的多元醇选用蓖麻油，二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，硬磁颗粒选用铝镍钴；所述黏附吸盘里面的硬磁颗粒非均匀分布，全部聚集于和连接环5连接的那一面；所述黏附吸盘外垫1的磁响应预聚体占20％，硬磁颗粒占72％，增塑剂占5％，扩链剂占3％；黏附吸盘内腔2的磁响应预聚体占40％，硬磁颗粒占52％，增塑剂占5％，扩链剂占3％；所述调控电磁铁包括铁芯3、线圈4、电源15、上位控制模块16，线圈4由漆包线缠绕完成，线圈4中间填充着铁芯3，线圈4外围由上盖板8和钢壳套筒6构成，线圈4使用电源线7接入电源15，并接入上位控制模块16受到控制，所述上盖板8和钢壳套筒6的机械固定和连接环5和钢壳套筒6的连接固定均是通过螺钉Ⅰ9、螺钉Ⅱ10、螺钉Ⅳ12和螺钉Ⅴ13来完成，上盖板8和铁芯3的连接固定是依靠螺钉Ⅲ11完成机械固定，黏附吸盘外垫1紧密贴合固定于连接环5下表面，连接环5上表面与钢壳套筒6连接，上位控制模块16用于实时在线控制电源15的输出电流。

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百度查询： 重庆邮电大学 一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置