阅读说明：本技术 一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置 (Magnetic control negative pressure enhanced adhesion device of imitated octopus sucker ) 是由 李锐 王迪 杨平安 肖启鹏 冯甚尧 许可非 曾超 王晓杰 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses a magnetic control negative pressure enhanced adhesion device of an octopus-imitating sucker, belongs to the field of bionic structure intelligent devices, and comprises a structural design, a working principle and a manufacturing mode. The adhesion device mainly comprises an adhesion sucker and a regulating electromagnet. The invention adopts magnetic response materials to obtain the octopus sucking disc simulated adhesion sucking disc through design and manufacture, the regulating electromagnet is integrated above the adhesion sucking disc, the inner cavity of the adhesion sucking disc is driven to deform through controlling a magnetic field to generate negative pressure change similar to the octopus sucking disc, the adhesion force with a contact surface can be enhanced during adsorption, the stripping process is accelerated during separation, meanwhile, the pressure and the adhesion performance of an outer pad of the adhesion sucking disc and the contact surface are regulated, and the sealing effect of a negative pressure cavity is ensured. The invention has the advantages of convenient manufacture, low cost, adjustable and controllable adhesion performance, flexible contact and strong environmental adaptability, and can be used in complex environment occasions requiring the realization of rapid adhesion/desorption processes, including rapid carrying manipulators, legged wall robots and the like.)

一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置

技术领域

本发明属于仿生结构智能装置领域，涉及一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置，主要应用于快速搬运机械手、足腿类的壁面机器人等的搬运、行走和壁面停驻等功能。

背景技术

在现代工业和基础设施工程中，设施设备会不可避免地存在摩擦损伤、疲劳松弛、老化脱落等问题，会对基础设施和设备安全造成严重威胁，轻则影响设施设备结构的健康状况，重则导致损毁或坍塌，造成严重的人员伤亡和经济损失。传统通过人工勘察和定点监控对设施设备进行检查，比较耗费时间和精力，并且在复杂特殊环境下，很难安全和准确地完成检查和执行。随着机器人技术的快速发展，将移动机器人技术和黏附装置相结合，可以有效提高整体的壁面爬行能力，可用于对复杂环境中的壁面和罐壁等倾斜或竖直表面进行智能化检测、监控和维护。

此外，在工业的行业中，使用机器人和搬运机械手等来代替人类工作的情况已经十分的广泛，其中不乏需要执行搬运易碎易脆物体和在湿滑或者油润界面进行行走。传统的机械手中，模拟人体手构成和运动方式的关节型机械手柔性不足，其主要针对的是抓取硬物，抓取像鸡蛋这样易碎物体时很容易损坏物品，因此，有必要提出一种新的更柔的技术方案来解决这一问题，采用黏附装置可以从一定程度上解决柔性不足，并且能够提高交互性，增强复杂环境适应性，更加灵活。

目前，传统黏附装置采用握持抓取、电磁吸附、真空负压、静电吸引、导轨系缆等手段，虽然得到了较为广泛的使用，但是仍旧各自具有一定的缺陷。基于真空吸盘的装置工作可靠性较低，无法在高粗糙度和临近真空的环境中使用。利用电磁吸附的装置只能在导磁材料表面工作，同时铁磁材料本身又会对一些仪器仪表会产生一定的副作用。基于静电吸附原理的装置要求被附着表面具有导电性，而且产生的吸附力很小。另外，这些方式的能耗较高，通常需要附加较为笨重的电磁或真空发生器，运行时噪音也较大，难以做到小型化、轻量化，不适合在狭小复杂环境下工作。

磁响应材料是一种新型智能材料，它通常由两部分组成，即高分子基体以及填充其中的微米级磁性颗粒。填充的磁性颗粒在外加磁场中被磁化并受到磁场力作用，从而在沿磁场方向上形成类链状结构，因而使得材料对外表现出物理性质参数可以通过磁场来调控。这类黏附材料具有可磁控的黏附性，在可控可逆黏附领域具有很大的潜力。Drotlef D.等人报告了一种可由磁场驱动的微型圆柱阵列，阵列中的微型圆柱是由PDMS和Nd₂Fe₁₄B颗粒混合物灌模制成的，该阵列实现了仿壁虎脚掌的黏附。此外，如Gillies A.等也是用了类似的混合物，通过磁场控制微型锯齿状的起伏特征来改变材料表面的弹性模量，从而证明了这类黏附材料具有可磁控的黏附性。就目前而言，虽然部分材料的黏附强度已达到甚至超过壁虎刚毛，但要达到较高的黏附力，需要很大的按压力；而在脱附过程中又需要极大地脱出力，黏附脱附代价高，力学调控复杂，对系统性能有很高的要求。当前的黏附吸盘结构普遍通过力控制黏附，其使用效果和装置可控性相较于生物器官都还远远不够。滑动式爬壁机器人密封裙可以较好的填补吸盘与壁面间的缝隙，使吸盘腔内形成真空环境，对不光滑的壁面有一定的适应能力，但是机器人在运动过程吸盘与壁面始终存在摩擦，密封裙容易磨损，运动阻力大；无密封机构的负压吸盘式爬壁机器人对壁面的适应能力强，无滑动摩擦，但负压小，所需的负压发生装置机构笨重，吸盘体积也要增加。另外，复杂的制备工艺和较高的制造成本也是目前大规模推广使用的障碍。受章鱼吸盘的黏合策略启发，设计相应的仿生黏附结构，其中黏附强度可以通过磁响应材料的磁致形变来主动控制，从而改变黏附区域的压强，产生负压力增强黏附效果。

在目前的情况下，迫切需要一种能够提供较好黏附性能、同时又具备可控性的黏附脚掌结构和配套控制方法，一方面能提供高效可靠的黏附能力，对环境适应性好；另一方面具有较为低廉的制造成本，方面在实际工况下的大范围推广使用。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置。本发明的技术方案如下：

一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置，其包括：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，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制成，黏附吸盘外垫(1)和黏附吸盘内腔(2)的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，为黏附吸盘提供不同大小的负压。

进一步的，所述电磁铁调控系统包括铁芯(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)***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Ⅰ(9)、螺钉Ⅱ(10)、螺钉Ⅳ(12)和螺钉Ⅴ(13)来完成，上盖板(8) 和铁芯(3)的连接固定是依靠螺钉Ⅲ(11)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。

进一步的，所述黏附吸盘的厚度为3-8mm，半径为20-60mm；所述黏附吸盘外垫(1)的半径是20-60mm，内部嵌套多种形式的黏附吸盘内腔(2)，分别为：在黏附吸盘外垫(1)中间嵌套一个完整的黏附吸盘内腔(2)，半径值为 15-45mm；在黏附吸盘外垫(1)中间嵌套多个不同变形效果的黏附吸盘内腔(2)，从外到内，负压变形能力逐渐增强，最外圈黏附吸盘内腔(2)的半径值是 15-45mm，从外到内的半径衰减值值是5-10mm；在黏附吸盘外垫(1)中间和外圈均匀分布2n+1个黏附吸盘内腔(2)，外圈的黏附吸盘内腔(2)互相间隔 2n分之360°，和中间的黏附吸盘内腔(2)的距离相等，n至多为5，半径值是6-15mm。

进一步的，所述连接环(5)中间存在大于变形范围的圆柱形空腔，作为黏附吸盘内腔(2)的变形域调节器(14)。

进一步的，在所述黏附吸盘所在位置处产生的磁感应强度在0mT-1000mT 之间可调控。

进一步的，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。

进一步的，所述磁响应材料的制备方法包括如下步骤：

将多元醇在100-120℃的温度下持续加热1-2h以除去其中的水分，再将多元醇和二异氰酸酯两种原料按照4:1的质量比在50-70℃下迅速混合并充分机械搅拌，加入催化剂制备磁响应材料的黏附基体材料；

按照质量组分表所给范围称量适量的硬磁颗粒，并加入到黏附基体材料中充分搅拌，然后向形成的混合物中加入增塑剂和扩链剂后在80-90℃下加热，同时继续机械搅拌；

待上一步骤中的混合物黏度明显足够大后，将混合物放入真空箱中抽离气泡，再将抽离气泡的混合物倒入模具中，在80-90℃条件下加热2-4h左右固化成型，将磁响应材料从模具中取出，并在室温下放置熟化。

进一步的，按质量计，各组分含量为：选定黏附吸盘外垫(1)的磁响应预聚体占20-30％，硬磁颗粒占70-75％，增塑剂占3-7％，扩链剂占3-7％；黏附吸盘内腔(2)的磁响应预聚体占40-50％，硬磁颗粒占50-55％，增塑剂占3-11％，扩链剂占3-7％。

进一步的，所述磁响应材料的黏附基体材料中的多元醇为聚乙二醇或蓖麻油中的至少一种，所述磁响应材料的黏附基体材料中的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI中的至少一种，所述硬磁颗粒为钕铁硼Nd₂Fe₁₄B、钐钴、铝镍钴中的至少一种，所述增塑剂为领苯二甲酸二丁酯 DBP，所述催化剂为辛酸亚锡，所述扩链剂为1,4丁二醇BDO。

进一步的，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。

本发明的优点及有益效果如下：

1、本发明所公开的仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置，能够像章鱼吸盘一样实现柔性接触，可以极大程度地去适应接触物体的表面，或者保护所抓取的易碎物品，并且提高了黏附装置的环境适应性，在一定角度的曲面或者大粗糙度等复杂表面也会有很不错的效果，能够更好的实现较佳的黏附效果。本发明受章鱼吸盘的黏合策略启发，可以快速响应，实现黏附和脱附的切换，当接触到目标面时，黏附吸盘外垫会往下按压以形成黏附吸盘与接触面间的密封腔，增强黏附效果，并且由于黏附吸盘内腔的变形收缩，内部腔体的容积扩大，在黏附吸盘内腔中产生负压，黏附吸盘内腔中的压力降低了，黏附吸盘的黏附力被增强，整体黏附效果得到进一步提升；当脱离到目标面时，黏附吸盘外垫会往上拱起，黏附吸盘与接触面间的密封腔瞬间消除，并且由于黏附吸盘内腔的变形凸起下压，黏附吸盘与接触面的实际接触面积能够瞬间变小，从而大大降低了黏附力，能够轻松实现脱附。更为重要的是，众多的黏附吸盘可以相互独立控制、统一配合，使得黏附吸盘能牢牢吸附在各种表面，包括光滑、粗糙、甚至是肮脏的目标表面。

2、本发明充分运用了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，黏附吸盘外垫和黏附吸盘内腔采用柔性的磁响应材料通过仿章鱼吸盘的巧妙设计制造得到，黏附吸盘外垫和黏附吸盘内腔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，产生类似章鱼吸盘的负压变化，快速实现黏附和脱附。通过优选地材料成分比例、几何尺寸和电磁铁的线圈匝数、电流大小，调节磁场强度从而控制黏附吸盘的整体变形量，可以在不同的复杂环境下调节不同的磁场强度，为黏附吸盘的负压增强黏附提供支持，可以有效实现黏附和脱附能力的控制。通过控制磁场来有效驱动黏附吸盘内腔发生形变，在吸附时能更大程度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，更好的保障负压腔的封闭效果。本发明可为快速搬运机械手、足腿类的壁面机器人等的搬运、行走和壁面停驻等功能提供高效可控的黏附能力，摆脱传统黏附/吸附技术黏附力不足、脱附较难等一系列缺点。总体而言，本发明结构简单，成本低廉，性能可靠，适应领域较为广泛，为智能可逆的仿生黏附技术的进一步发展提供了新的方法和途径，拓展了磁响应材料的应用场景，并弥补目前在智能黏附领域装置成果的不足，为在复杂的实际场景中开发黏合技术提供更多灵感。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到启发。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例本发明黏附装置的结构示意图；

图2为本发明黏附装置装配示意图；

图3为本发明黏附装置的制造流程图；

图4为本发明中电磁铁的磁场效果仿真图；

图5为本发明中黏附吸盘内腔的变形效果图；

图6为本发明中的黏附脱附过程示意图。

附图标记：1-黏附吸盘外垫、2-黏附吸盘内腔、3-铁芯、4-线圈、5-连接环、 6-钢壳套筒、7-电源线、8-上盖板、9-螺钉Ⅰ、10-螺钉Ⅱ、11-螺钉Ⅲ、12-螺钉Ⅳ、13-螺钉Ⅴ、14-变形域调节器、15-电源、16-上位控制模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的器件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图6所示的一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置，附图中的元件标号分别表示：1-黏附吸盘外垫、2-黏附吸盘内腔、3-铁芯、4-线圈、5- 连接环、6-钢壳套筒、7-电源线、8-上盖板、9-螺钉Ⅰ、10-螺钉Ⅱ、11-螺钉Ⅲ、 12-螺钉Ⅳ、13-螺钉Ⅴ、14-变形域调节器、15-电源、16-上位控制模块。

实施例一

本发明涉及一种智能结构装置，具体是一种仿章鱼吸盘的磁控负压增强黏附装置，主要可分为黏附吸盘、调控电磁铁两部分，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，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制成，黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2的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。

较优地，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，为黏附吸盘提供不同大小的负压。

较优地，所述黏附吸盘的厚度为4mm，半径为20mm。

较优地，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1中间嵌套一个完整的黏附吸盘内腔2：黏附吸盘外垫1的外径是20mm，内径是15mm，黏附吸盘内腔2的半径是15mm，如图2(a)所示。

较优地，所述黏附吸盘的黏附吸盘外垫1紧密贴合固定于连接环5下表面，连接环5上表面与电磁铁钢壳套筒6连接。

较优地，所述连接环5中间存在13mm的圆柱形空腔，作为黏附吸盘内腔2 的变形域调节器14。

较优地，利用SolidWorks三维建模软件设计电磁铁，使用COMSOL多物理场仿真软件分析其磁控效果，优化铁芯3和线圈4的大小和参数。

较优地，利用直径0.6mm耐高温漆包线缠绕出线圈4；加工出上盖板8、铁芯3、钢壳套筒6、连接环5等部件。

较优地，所述调控电磁铁内含线圈4，由漆包线缠绕完成，中间填充铁芯3，***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。

较优地，所述调控电磁铁在所述黏附吸盘所在位置处产生的磁感应强度在 0mT-1000mT之间可调控。

较优地，所述上位控制模块16和电源15外置，所述电源15与上位控制模块16电连接，所述上位控制模块16与线圈4电连接，上位控制模块16用于实时在线控制电源15的输出电流。

较优地，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1.5T的正向磁场中充磁2h；然后制备黏附吸盘外垫1，待固化成形后取出，置入1.5T的反向磁场中充磁2h，使得黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2的磁场取向相异；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1h，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。

较优地，所述磁响应材料的一般常规性制备方法包括如下步骤：

将多元醇在100℃左右的温度下持续加热1h以除去其中的水分，再将多元醇和二异氰酸酯两种原料按照4:1的质量比在70℃-90℃下迅速混合并充分机械搅拌，加入催化剂制备磁响应材料的黏附基体材料。

选定黏附吸盘外垫1的磁响应预聚体占20％，硬磁颗粒占70％，增塑剂占 5％，扩链剂占5％；黏附吸盘内腔2的磁响应预聚体占40％，硬磁颗粒占50％，增塑剂占5％，扩链剂占5％，按照该范围称量适量的硬磁颗粒，并加入到黏附基体材料中充分搅拌，使得硬磁颗粒均匀分布于整体，然后向形成的混合物中加入增塑剂和扩链剂后在80℃下加热，同时继续机械搅拌。

待上一步骤中的混合物黏度明显足够大后，将混合物放入真空箱中抽离气泡，再将抽离气泡的混合物倒入模具中，在80℃条件下加热2h左右固化成型，将磁响应材料从模具中取出，并在室温下放置熟化。

较优地，所述磁响应材料的黏附基体材料中的多元醇为蓖麻油，所述磁响应材料的黏附基体材料中的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，所述硬磁颗粒为钕铁硼Nd₂Fe₁₄B，所述增塑剂为领苯二甲酸二丁酯DBP，所述催化剂为辛酸亚锡，所述扩链剂为1,4丁二醇BDO。

较优地，使用聚氨酯胶黏剂将黏附吸盘的黏附吸盘外垫1上表面和连接环5 的下表面黏合在一起，确保两者紧密结合，没有气泡和间隙。

较优地，线圈4的接入点从钢壳套筒6中预留的空隙引出，接入到电源15 和上位控制模块16，实现整个装置的控制与调试。

实施例二

本实施例与实施例一不同的是，本实施例中的所述黏附吸盘的厚度为6mm，半径为40mm。

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1中间嵌套多个不同变形效果的黏附吸盘内腔2，从外到内，负压变形能力逐渐增强：黏附吸盘外垫1的外径是40mm，内径是30mm，黏附吸盘内腔2分为两部分，最里面的一部分内腔的变形效果最佳，半径是20mm，外面一部分内腔的外径是30mm，内径是20mm，如图2(b)所示。

所述连接环5中间存在14mm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2T的正向磁场中充磁3h；然后制备黏附吸盘外垫1，待固化成形后取出，置入2T的反向磁场中充磁3h，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聚乙二醇，二异氰酸酯选用甲苯二异氰酸酯TDI，硬磁颗粒选用钐钴。

所述黏附吸盘里面的硬磁颗粒非均匀分布，全部聚集于和接触面接触的那一面。

所述黏附吸盘外垫1的磁响应预聚体占22％，硬磁颗粒占72％，增塑剂占 3％，扩链剂占3％；黏附吸盘内腔2的磁响应预聚体占42％，硬磁颗粒占52％，增塑剂占3％，扩链剂占3％。

实施例三

本实施例与以上实施例不同的是，本实施例中的所述黏附吸盘的厚度为 8mm，半径为60mm。

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，如图2(c)所示。

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％。

本发明工作原理：本发明充分运用了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。如图5所示，黏附装置的一般黏附脱附流程如下：黏附时，在一定预紧力下黏附吸盘外垫1紧贴接触物体表面，黏附吸盘内腔2与接触物体表面间存在一定的空气域。当正向电流增大时产生正向磁场，通过控制磁场来有效驱动黏附吸盘内腔2向上变形，黏附吸盘外垫1向下压紧壁面，更好的保障负压腔的封闭效果，空气域体积增大，气压下降，形成负压，增强黏附装置的黏附力。脱附时刚好相反，反向电流产生的反向磁场使得黏附吸盘外垫1向上脱离接触物体表面，黏附吸盘内腔2向下形变，负压解除，从而与接触物体表面剥离。

本发明开创性地采用了由黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2黏结组成的黏附吸盘与调控电磁铁一体化的组合结构。由于黏附吸盘外垫1和黏附吸盘内腔2 的主要成分相同，因此两者可以表现出更为紧密的黏结性能。同时，其黏附吸盘外垫1内部包含的较高含量的硬磁颗粒含量将赋予其较高的刚度，在按压过程中能够与接触物体表面结合得更加紧密；而黏附吸盘内腔2内部包含的硬磁颗粒含量相对低一些，具有可观的柔性，能够在磁场下产生比较明显的变形。

电源15和上位控制模块16主要实现调控电磁铁中线圈的电流通断、大小、方向，从而影响线圈4所产生磁场的大小、极性，以此达到改变黏附吸盘外垫1 和黏附吸盘内腔2的变形情况的效果，通过合理的协调控制算法使两者能够实现协调作动，保证整个黏附装置的协调性和稳定性。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。