研究人员Xin Li和Shi Kaige已经开发了一种零压差(ZPD)方法,可以增强真空抽吸装置的开发。特殊设计的吸力装置使人类可以轻松地爬上墙壁。抽吸单元可用于粗糙的表面和粗糙的墙壁,这将有助于开发具有抓地力的攀爬机器人和机械臂。
常规的抽吸方法由于真空泄漏而难以维持在粗糙表面上的抽吸/拉力,从而导致抽吸失败。这项新技术在表面和设备的吸盘之间使用了高速旋转的水环,从而产生了离心力来夹持粗糙表面。旋转水的离心力抵消了真空区域和表面边界处的压力差,从而防止了真空泄漏。
如上所示,流量计用于检测进水流量。真空室中的水会通过径向凹槽或由开关阀控制的附加流路泄漏。真空泵的功率可以调节,因此可以改变速度。速度控制器可以将转速控制到所需值。瞬时转速可以从速度控制器中读取。可以在基于《流体物理学》上发表的零压差方法文章的真空抽吸单元中找到更多详细信息。
与其他爬壁机器人相比,具有基于ZPD的吸力单元的机器人在性能上实现了令人惊讶的改进。与传统的抽吸单元相比,ZPD抽吸单元具有更高的能源效率和更小/更轻的重量。科学家用三种不同的吸力大小和应用测试了ZPD装置:在用于抓握和处理物体的机械臂上,在六脚爬壁机器人上以及作为蜘蛛侠式爬壁设备。
将来,研究人员的目标是减少用水量,以使抽吸装置能够长时间使用少量水,并且爬壁机器人可以携带水,而无需依靠相连的供水。