769 / 2021-10-18 20:44:25

基于仿生可控粘附的多尺度抓取与操作技术

仿生可控粘附技术通过外场调控界面的粘附作用，在智能抓取、物流转运、柔性电子、航空航天等领域具有广阔的应用前景。但是，现有基于外场调控的可控粘附设计方案存在面积小、负载低、响应慢等问题，制约了可控粘附技术的实际应用。为了解决上述难题，本研究提出一种新型的基于剥离调控的三明治型可控粘附机构。通过致动器驱动结构的可逆弯曲变形动态调控粘附界面的接触面积、剥离角度和应力分布，从而实现快速、可靠、稳定的高强度可控粘附控制。基于上述粘附调控设计方法，进而提出一种能够适应表面轮廓的机械手，研发了一种可以在倒置光滑表面攀爬的爬行机器人，以及能够支撑70 kg成年男子在天花板表面爬行的辅助夹持器，验证了提出的可控粘附设计在1~150 cm²的大面积和1~70 kg的高负载条件下的多尺度可扩展性能。该研究为高负载自适应的抓取和对接技术提供了新的解决方案，在夹持器转运、机械臂操作、机器人攀爬、空间站对接等领域具有重要的应用前景。