【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机，尤其是一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人。
技术介绍
1、随着科技水平的提高，人们对于无人机的研究发展不断深化进行，无人机在人们日常生活中出现的频率日益增多，如何有效提高无人机续航能力以实现更多功能也日益成为人们关注的焦点。
2、传统无人机由于电机驱动螺旋桨产生的高功率，严重限制了续航能力，通常导致飞行时间在20分钟左右，取决于任务以及设计限制。在自然界中，栖息常被用于提高飞行效率，延长飞行时间，这是生物飞行器（如鸟类）的一种重要能力。目前，传统无人机主要停靠方式为直接降落于地势较为平坦的地面。侦察及巡逻模式等处于地势较为复杂的情况下，如地震地带、雨林地带等缺乏有效的停靠方式，且隐蔽性较差。
3、为此，本专利技术提出了一种附加稳态吸附装置的飞行机器人，采用硅胶吸盘结构，可实现飞行机器人与吸附抓取表面的自适应调节，减少由于飞行机器人与吸附表面的刚性碰撞产生的影响，提高飞行机器人的吸附性能与隐蔽性。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，能通过不耗电或低耗电方式在特定表面栖息，来提高飞行机器人（无人机）在复杂环境下的续航能力以及隐蔽性。
2、本专利技术采用以下技术方案。
3、一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，所述机器人包括与无人机的机载电脑（2）相连的气泵（5），还包括设于无人机的机架（3）处的柔性带状的稳态吸附抓取机构（4）；所述稳态吸附抓取机构的一面为密布吸
4、所述无人机的机载电脑通过对机架处的无刷电机组件（1）的控制，来驱动飞行机器人的巡航作业。
5、所述吸盘的吸附端处设有硅胶缓冲结构。
6、所述正压气管（8）的一端与气泵（5）连接，另一端与稳态吸附抓取机构内的正压气道相通；负压气管（6）的一端与气泵（5）连接，另一端分别与转换器（7）和稳态吸附抓取机构的负压气道连接；
7、所述带状稳态吸附抓取机构的带吸盘的面为难变形面，不带吸盘的面为易变形面；
8、当稳态吸附抓取机构执行抓取动作时，气泵（5）通过转换器调整正压气道、负压气道的正气压、负气压，使稳态吸附抓取机构（4）沿自身轴线卷曲，形成抓取力，并提升吸附状态的可靠性；
9、当稳态吸附抓取机构解除抓取动作时，气泵（5）通过转换器调整正压气道、负压气道的正气压、负气压，使稳态吸附抓取机构（4）沿自身轴线舒展，解除抓取状态。
10、所述稳态吸附抓取结构采用一体浇筑模式成型，其制备过程采用的浇筑模具结构，包括负压气道模具（9）、稳态结构模具（10）、正压气道模具（11）、上吸盘模具（12）和下吸盘模具（13），采用模块化方法进行模具制备；
11、制备过程中，负压气道模具（9）通过稳态结构模具（10）与下吸盘模具（13）连接，制备形成负压气道，正压气道模具（11）与稳态结构模具（10）连接，浇筑形成正压气道，稳态结构模具（10）与下吸盘模具（13）连接，浇筑形成稳态吸附抓取结构的基本架构；
12、所述下吸盘模具（13）按需求选用不同形状大小的结构，用于成型按分布式设计设计出的吸盘结构。
13、所述上吸盘模具（12）通过卡紧方式与下吸盘模具（13）固连，在浇筑完成后，先将正压气道模具（11）取出，再分离下吸盘模具（13）与负压气道模具（9），分别取出后，即可剥离得到整体稳态吸附抓取结构（4）。
14、所述吸盘吸附的外部表面为无人机的栖息表面；
15、当无人机需要栖息时，机载电脑（2）先控制飞行机器人靠近栖息表面的吸附/抓取平面，再控制气泵（5）正负压输出，驱动稳态吸附抓取机构对栖息平面进行抓取/吸附动作，先使稳态吸附抓取机构（4）靠近吸附平面，再使吸盘结构负压状态下与该表面自适应结合；
16、当在无人机需要解除栖息时，机载电脑控制气泵（5）输出正压，使吸盘与吸附表面分离，还使稳态吸附抓取机构舒展，实现与栖息表面分离，然后控制无刷电机组件（1）使无人机机身（3）飞离栖息表面。
17、本专利技术公开了一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人。该飞行机器人结构包括无人机机构、与其相连的稳态吸盘机构以及控制飞行和稳态机构作业的机载电脑，所述稳态吸盘机构由模具结构浇筑而成，包括气道、吸盘及气泵，所述无人机机构包括无刷电机组件、无人机机身。本专利技术通过机载电脑控制气泵正负压力，实现稳态吸附抓取机构功能，多吸盘分布式设计又可以使机构与吸附/抓取表面实现自适应且结合处吸附/抓取更加紧固。本专利技术实现飞行机器人栖息于物体表面，可以避免飞行机器人长时间滞空导致的高能量惩罚以开展更多元的任务。同时有效地解决了传统无人机的整体续航能力不足及隐蔽性能较差等相关问题。
18、本专利技术的优点在于，飞行机器人复杂环境下的自适应稳态吸附抓取的方式，并且该吸附/抓取方式使得飞行机器人稳态机构与吸附/抓取表面产生较大吸附力/抓取力，以实现在复杂作业环境下的工作要求。吸附机构上的气泵与机载电脑连接进行配合为飞行机器人快速栖息表面提供精确的导向作用，当吸附时控制气泵提供负压作用，分离时通过正压快速分离。硅胶吸盘结构提供缓冲作用，有效减少与吸附表面接触时的刚性作用以快速自适应吸附表面。飞行机器人复杂环境下实现自适应吸附抓取的工作流程为：首先根据周围环境确定飞行机器人吸附抓取对象，控制飞行机器人接近，通过机载电脑控制气泵的正、负压力调节，自适应稳态机构与吸附抓取表面自适应模式下产生紧密结合，至此完成飞行机器人在复杂环境下的自适应稳态吸附抓取，当需要转移时，稳态机构在气泵正负压调节下实现飞行机器人与吸附抓取表面的分离。
19、本专利技术通过机载电脑以及气泵与稳态机构之间的配合，实现先锁定后吸附抓取的功能，硅胶吸盘的设计又可以通过自适应减小飞行机器人与吸附表面的刚性作用，使吸附抓取后的飞行机器人机构与吸附表面产生较大的吸附抓取力。本专利技术能够有效地提高飞行机器人的吸附性能，使得飞行机器人在复杂环境下能够较好地栖息于目标位置，提高飞行机器人的隐蔽性，使得飞行机器人与吸附抓取表面稳固接触，可以有效避免传统无人机由于长时间滞空导致的高能量惩罚，解决传统无人机续航不足的问题，提高工作效率。同时该稳态吸附机构易于制造、便于操作，能够很好地应用在飞行机器人侦察、救援等工作中。
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1.一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述机器人包括与无人机的机载电脑（2）相连的气泵（5），还包括设于无人机的机架（3）处的柔性带状的稳态吸附抓取机构（4）；所述稳态吸附抓取机构的一面为密布吸盘的吸附面；所述气泵经稳态吸附抓取机构处的正压气管（8）与负压气管（6）与吸盘相通，气泵输出负气压使吸附面的吸盘产生吸力，来形成飞行机器人对外部表面的吸附力；当吸盘吸附于外部表面时，通过气泵输出的正气压来使吸盘与外部表面分离。
2.根据权利要求1所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述无人机的机载电脑通过对机架处的无刷电机组件（1）的控制，来驱动飞行机器人的巡航作业。
3.根据权利要求1所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述吸盘的吸附端处设有硅胶缓冲结构。
4.根据权利要求1所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述正压气管（8）的一端与气泵（5）连接，另一端与稳态吸附抓取机构内的正压气道相通；负压气管（6）的一端与气泵（5）连接，另一端分别与转换器（7）
5.根据权利要求4所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述稳态吸附抓取结构采用一体浇筑模式成型，其制备过程采用的浇筑模具结构，包括负压气道模具（9）、稳态结构模具（10）、正压气道模具（11）、上吸盘模具（12）和下吸盘模具（13），采用模块化方法进行模具制备；
6.根据权利要求5所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述上吸盘模具（12）通过卡紧方式与下吸盘模具（13）固连，在浇筑完成后，先将正压气道模具（11）取出，再分离下吸盘模具（13）与负压气道模具（9），分别取出后，即可剥离得到整体稳态吸附抓取结构（4）。
7.根据权利要求4所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述吸盘吸附的外部表面为无人机的栖息表面；
...【技术特征摘要】
1.一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述机器人包括与无人机的机载电脑（2）相连的气泵（5），还包括设于无人机的机架（3）处的柔性带状的稳态吸附抓取机构（4）；所述稳态吸附抓取机构的一面为密布吸盘的吸附面；所述气泵经稳态吸附抓取机构处的正压气管（8）与负压气管（6）与吸盘相通，气泵输出负气压使吸附面的吸盘产生吸力，来形成飞行机器人对外部表面的吸附力；当吸盘吸附于外部表面时，通过气泵输出的正气压来使吸盘与外部表面分离。
2.根据权利要求1所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述无人机的机载电脑通过对机架处的无刷电机组件（1）的控制，来驱动飞行机器人的巡航作业。
3.根据权利要求1所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述吸盘的吸附端处设有硅胶缓冲结构。
4.根据权利要求1所述的一种附加自适应稳态吸附抓取结构的飞行机器人，其特征在于：所述正压气管（8）的一端与气泵（5...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄健萌，赵燚，东辉，陈炳兴，孙浩，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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