真空吸盘的仿生设计与吸附性能分析

熙鹏; 丛茜; 叶绍波; 李红波; 张燕青

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230200

吉林大学学报(工学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (01) : 382 -391. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230200

真空吸盘的仿生设计与吸附性能分析

熙鹏, 丛茜, 叶绍波, 李红波, 张燕青

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摘要

本文从仿生学角度出发，对基于鲍鱼腹足优良吸附性的仿生吸盘吸附性能进行研究。通过提取腹足表面形态设计仿生吸盘，并对吸盘吸附性进行模拟分析，选取模拟结果良好的仿生吸盘进行拉伸实验，根据实验结果探究吸附机理。结果表明，密封环宽度对仿生吸盘Mises应力具有较大影响，而沟槽距吸盘中心距离与沟槽分布数量的影响很小。密封环宽度为1.5mm的仿生吸盘所受Mises应力要大于宽度为3 mm的仿生吸盘。在40%真空度下，密封环宽度为1.5 mm，沟槽距吸盘中心距离为20 mm，沟槽分布数量为12的仿生吸盘具有最大吸附力，其最大吸附力比标准吸盘提高了5.32%。本研究表明仿生吸盘可以有效提高吸盘的吸附性能。仿生吸盘密封环结构可以有效阻止吸盘边缘向内收缩，同时沟槽结构可以延缓吸盘内腔与外界连通的可能，从而达到提高吸盘吸附性能的目的。