接觸式真空吸取技術(shù)的研究現狀

　　接觸式真空吸取技術(shù)廣泛應用于工農業(yè)生產(chǎn)和人民生活中，利用負壓來(lái)夾持工件，具有成本低廉、結構簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。真空吸取的執行器為真空吸盤(pán)，采用負壓抽吸等方法在吸盤(pán)內產(chǎn)生一定的真空度，從而吸著(zhù)工件。

　　在半導體工業(yè)中，利用真空吸盤(pán)顯像管、包裝盒等工件，完成物流輸送、自動(dòng)裝配等工序;

　　在食品生產(chǎn)與加工中，真空吸盤(pán)運送糕點(diǎn)、瓜果等食品，免人工，安全衛生而高效;

　　在新興的機器人技術(shù)領(lǐng)域，爬墻機器人安裝了真空吸盤(pán)，輕松地吸附于高層建筑墻面，服務(wù)型機器人末端的真空吸盤(pán)則為服務(wù)對象快速安全地拿取所需的物品。

　　真空吸盤(pán)易實(shí)現柔性?shī)A持，對物件表面損傷小，具有安全、可靠、價(jià)格低廉、輕便、節能等優(yōu)點(diǎn)，而氣壓驅動(dòng)的高柔順性更易于實(shí)現仿生結構，具有良好的前景。

1、夾持需求

　　夾持需求包括兩個(gè)方面：

　�、傥�盤(pán)能適應物件的形狀，與物件有效貼合。

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　　接觸式真空吸取技術(shù)，為自動(dòng)化物流和機器人提供了便利的真空夾持方法，而生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步又對真空吸取技術(shù)提出了更高的要求，夾持工作環(huán)境趨于多樣化，例如：

　　人類(lèi)探尋海洋深處的秘密需要適應水下環(huán)境;

　　空間探測則需要適應宇宙環(huán)境;

　　混流生產(chǎn)工件形狀的多元化需要夾持器能適應多種工件形狀;

　　社會(huì )服務(wù)需求的增多，需要大量能提供生活服務(wù)的機器人，而這些機器人是否具有靈活可靠的夾持末端，大大影響服務(wù)的效果;

　　全球性能源短缺，使得節約能源成為人類(lèi)的迫切需求。

　　這些新要求促使接觸式真空吸取技術(shù)朝著(zhù)多工況適應、多形狀夾持、高效節能等方向發(fā)展。

2、接觸式真空吸取技術(shù)研究現狀

　　2.1、真空吸盤(pán)結構形式

　　真空吸盤(pán)為接觸式真空吸取的末端執行器。常規吸盤(pán)的材料為丁腈橡膠、硅橡膠、聚氨酯、氟化橡膠等彈性較好的非金屬材料，結構形式多為平直型、深凹型、風(fēng)琴型等，并可根據工件的結構尺寸專(zhuān)門(mén)設計微型或大型吸盤(pán)。

　　針對現行負壓吸盤(pán)的剛度和形狀不能調整所帶來(lái)的問(wèn)題，國內外研究者對吸盤(pán)材質(zhì)和形狀進(jìn)行了研究和探索。通過(guò)在吸盤(pán)連接處設計緩沖連接器，改變緩沖連接器的彈性和形狀來(lái)調節吸盤(pán)的剛度和夾持耦合面，以適應更多工作條件的要求。圖1為球鉸式吸盤(pán)，吸盤(pán)可適應工件吸附表面的傾斜而自由轉動(dòng)，吸盤(pán)體上的抽吸孔通過(guò)貫穿球節的孔，與安裝在球節端部的吸盤(pán)相通。

　　由于單個(gè)吸盤(pán)提供的吸著(zhù)面有限，在實(shí)際運用中常采用多個(gè)吸盤(pán)一起工作的安裝方式。

　　葉鵬等發(fā)明了一種具有姿態(tài)自主檢測和吸附面自適應能力的負壓吸附模塊(圖2)，通過(guò)傾角傳感器測量吸附模塊相對于吸附面的位置和姿態(tài)，通過(guò)距離傳感器測距，計算出吸盤(pán)面與被吸附面間的夾角和距離，從而調整裝置的位置參數，更好地適應吸附面。

　　孫錦山等研制了氣動(dòng)多吸盤(pán)爬墻機器人(圖3)，多個(gè)吸盤(pán)提供了更大的吸著(zhù)面。與圖2所示裝置不同，各吸盤(pán)之間采用了柔性驅動(dòng)器連接，能實(shí)現一定范圍內的彎曲，由于吸盤(pán)之間的相對位置可以隨柔性驅動(dòng)器的彎曲而改變，因此控制策略更為簡(jiǎn)單。

　　2.2、真空吸取力產(chǎn)生方法

　　將吸盤(pán)腔室內的氣體抽去，從而產(chǎn)生負壓吸引力，是最基礎的吸取力產(chǎn)生方式，這種方法的前提是吸盤(pán)需和物體緊密接觸，使吸盤(pán)腔室密閉。通過(guò)吸盤(pán)對物體的貼附，產(chǎn)生密閉腔室，采用真空泵或其他真空發(fā)生元件產(chǎn)生真空。