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1、10申请公布号CN104179782A43申请公布日20141203CN104179782A21申请号201410406645522申请日20140818F16B47/00200601B62D57/02420060171申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号72发明人赵言正刘积昊曹峰赵一阳闫维新付庄74专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人祖志翔54发明名称基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘57摘要一种基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，包括叠片式混联柔顺放大机构、叠堆压电陶瓷片和薄膜微泵；其中，所述放大机构将径向输入位移转换为轴向输。
2、出位移，其由多个形状结构相同的辐射型并联柔顺放大机构单片按输出运动特性串联叠堆上下对齐后，在中心轴线处进行结构粘接组装而成；叠堆压电陶瓷片固定在所述放大机构上，通电后对所述放大机构产生高频径向形变位移输入；薄膜微泵粘接于所述放大机构的下部，底部设有用以吸附壁面的沉槽型吸附腔；所述放大机构将叠堆压电陶瓷片输入的高频径向形变位移转换成轴向输出位移，并驱动薄膜微泵工作，使吸附腔内的气体定向流动产生稳定的负压。本发明体积小、重量轻、重心低、无噪声、高频动态特性稳定，适合作为爬壁机器人的吸附装置。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页。
3、说明书6页附图6页10申请公布号CN104179782ACN104179782A1/2页21一种基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述吸盘包括叠片式混联柔顺放大机构、叠堆压电陶瓷片和薄膜微泵；所述叠片式混联柔顺放大机构将径向输入位移转换为轴向输出位移，该叠片式混联柔顺放大机构为圆盘形，内部功能结构呈辐射型对称，采用MEMS工艺加工制作，所述叠片式混联柔顺放大机构采用叠片式结构，由多个形状结构相同的辐射型并联柔顺放大机构单片按输出运动特性串联叠堆上下对齐后，在中心轴线处进行结构粘接组装而成；所述叠堆压电陶瓷片固定粘接在所述叠片式混联柔顺放大机构上，通电后对所述叠片式混联柔顺。
4、放大机构产生高频径向形变位移输入；所述薄膜微泵粘接于所述叠片式混联柔顺放大机构的下部，底部设有用以吸附壁面的沉槽型吸附腔；所述叠片式混联柔顺放大机构将所述叠堆压电陶瓷片输入的高频径向形变位移转换成轴向输出位移，传动到所述薄膜微泵并驱动该薄膜微泵工作，使所述沉槽型吸附腔内的气体定向流动产生稳定的负压。2根据权利要求1所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的辐射型并联柔顺放大机构单片是圆片形中心轴旋转对称的一体化柔顺机构，其包括依次相互连接的支撑框架、形变位移输入部、柔性铰链传动支链和形变位移输出部；所述支撑框架上设有夹持部和通气孔，所述形变位移输入部与所述支撑框架通过。
5、弹簧片组柔性连接，该形变位移输入部与支撑框架之间设有镂空处；所述柔性铰链传动支链相互并联且能够将径向输入位移转换为轴向输出位移，其两端分别与所述形变位移输入部和形变位移输出部连接，每一柔性铰链传动支链通过四个单轴对称柔性铰链与所述形变位移输入部相连，通过两个单轴不对称柔性铰链与所述形变位移输出部相连；所述形变位移输出部位于所述辐射型并联柔顺放大机构单片的中心轴线处并产生轴向形变输出位移，各辐射型并联柔顺放大机构单片的形变位移输出部上下相互粘接成一体，其轴向形变输出位移与所述叠片式混联柔顺放大机构的轴向输出位移相一致。3根据权利要求2所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是。
6、所述的单轴对称柔性铰链传动径向位移，其转动轴平行所述叠片式混联柔顺放大机构的轴向；所述的单轴不对称柔性铰链将径向输入位移转换为轴向输出位移，其转动轴平行所述叠片式混联柔顺放大机构的轴向。4根据权利要求2所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的形变位移输入部为一刚性质块，与所述柔性铰链传动支链和所述形变位移输出部之间分别设有运动空间间隙，所述支撑框架的夹持部的位置与该形变位移输入部径向相对，所述叠堆压电陶瓷片受所述弹簧片组产生的弹性预紧压力夹固于所述夹持部与形变位移输入部之间的所述镂空处且通过粘接与该形变位移输入部紧密贴合。5根据权利要求2所述的基于叠片式辐射型混联柔。
7、顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的夹持部的底部两侧设有U型槽。6根据权利要求2所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的薄膜微泵由位于上层的PMMA薄膜与位于下层的微泵腔吸盘衬底堆叠并粘接密封组装而成；在所述PMMA薄膜的侧偏位置上设有一与所述通气孔位置相对应且相通的偏心通孔，该PMMA薄膜的上平面与所述叠片式混联柔顺放大机构下部最底层的形变位移权利要求书CN104179782A2/2页3输出部和支撑框架的下端面贴合并粘接；所述微泵腔吸盘衬底的上部设有位置与所述偏心通孔相对应的圆形沉槽，在该微泵腔吸盘衬底的另一侧与该圆形沉槽相对称的位置上设有穿透所述微泵腔吸盘衬。
8、底的通孔；在该通孔与所述圆形沉槽之间设有沉槽型的泵腔，该泵腔的一侧通过一入口锥形沉槽连通所述圆形沉槽，另一侧通过一出口锥形沉槽连通所述通孔；所述沉槽型吸附腔设置于所述微泵腔吸盘衬底的下部，并且与所述通孔相通，该沉槽型吸附腔周边的微泵腔吸盘衬底的底面为吸盘吸附接触面。7根据权利要求6所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的入口锥形沉槽和出口锥形沉槽的横截面为矩形，该入口锥形沉槽的最大截面处与所述圆形沉槽相连，所述出口锥形沉槽的最大截面处与所述泵腔相连。8根据权利要求6所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的沉槽型吸附腔和所述泵腔的形状均为圆。
9、形且同轴心，该沉槽型吸附腔的半径大于该泵腔的半径。9根据权利要求6所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的辐射型并联柔顺放大机构单片的表面气相沉积喷涂高分子聚合物薄膜，所述吸盘吸附接触面喷涂高分子有机硅。10根据权利要求1所述的基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述的叠堆压电陶瓷片的两个相对侧面焊接有金属导线。权利要求书CN104179782A1/6页4基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘技术领域0001本发明涉及一种能够用于足式爬壁机器人的微型吸附装置，具体涉及一种基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，属于微机电系统与特种。
10、机器人技术领域。背景技术0002随着现代机械工程技术的快速发展，MEMS工艺实现了低成本、高精度、大批量微纳米尺度产品的开发与生产，极大程度上推动了医疗、化工计量、计算机电子等高新产业的快速发展。微流控系统是MEMS应用的代表之一，已被广泛应用于生化检测、药品注射器、温控设备、精密机电等领域，其核心元件为微流泵，微流泵的工作原理是依靠外部能量场，如热场、磁场、电场，引起泵腔体积的改变从而推动流体定向运动。0003并联柔顺机构，是传统机构设计学的前沿课题，是在依靠材料弹性形变来实现微小运动输出的柔顺机构的基础上进行并联式结构改进，其具有无反座力、无摩擦、无装配误差、不用润滑、承载能力强、运动精度。
11、高、逆运动学控制简单等优点。0004爬壁机器人，是特种机器人中市场需求最为迫切的一类机器人，可以应用于大型油罐焊接、大型壁面喷洗以及探伤等工业任务。爬壁机器人的吸附机构通常采用负压、静电、电磁等形式，其中负压吸附装置因其适用作业壁面范围广、工作状态稳定等优点而被广泛采用，但是又都存在着体积尺寸大、功效低、噪声大等缺点。0005公开号为CN103603793A的专利，利用电场控制磁致伸缩棒轴向运动的方式来驱动微泵，虽然运动精度相对较高，但其机构体积尺寸大、重心过高，不适合用作微型爬壁机器人真空装置的执行元件。公开号为CN103511230A的专利，采用双腔堆叠串联的形式实现微泵，但其封装制造难度。
12、较大，致动薄膜变形量受尺寸及封装时预紧应力的影响较大，导致工作效率不稳定，不适合用于多足爬壁机器人系统。对于具有可压缩性的气体的传送，以上两项专利尚不能为其提供足够的泵送能力，无法满足吸盘的吸附要求。公开号CN103523105A的专利，采用履带与吸盘组合模式执行爬壁任务，其传统的大功率真空发生装置噪声较大，而且履带驱动装置结构复杂、质量较重，动力驱动功率要求较大，不适合应用于微型爬壁机器人。发明内容0006本发明的目的在于克服传统真空泵体积大、重心高、动作噪声大、能耗高等缺点，提供一种基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，利用叠堆压电陶瓷片大承载力和并联柔顺机构大受力、高稳定性的特。
13、点，通过并联柔性铰链传动结构将输入的径向位移转换成输出的轴向位移，驱动无阀微泵工作，产生足够的吸附力，本发明具有体积小、质量轻，重心低、控制精度高、无噪声、能耗低、易封装并且无需外接气源或电机等优点，同时实现真空微泵与吸盘集成一体的目标。0007本发明解决其技术问题的技术方案是0008一种基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其特征是所述吸盘说明书CN104179782A2/6页5包括叠片式混联柔顺放大机构、叠堆压电陶瓷片和薄膜微泵；0009所述叠片式混联柔顺放大机构将径向输入位移转换为轴向输出位移，该叠片式混联柔顺放大机构为圆盘形，内部功能结构呈辐射型对称，采用MEMS工艺加工制作。
14、，所述叠片式混联柔顺放大机构采用叠片式结构，由多个形状结构相同的辐射型并联柔顺放大机构单片按输出运动特性串联叠堆上下对齐后，在中心轴线处进行结构粘接组装而成；0010所述叠堆压电陶瓷片固定粘接在所述叠片式混联柔顺放大机构上，通电后对所述叠片式混联柔顺放大机构产生高频径向形变位移输入；0011所述薄膜微泵粘接于所述叠片式混联柔顺放大机构的下部，底部设有用以吸附壁面的沉槽型吸附腔；0012所述叠片式混联柔顺放大机构将所述叠堆压电陶瓷片输入的高频径向形变位移转换成轴向输出位移，传动到所述薄膜微泵并驱动该薄膜微泵工作，使所述沉槽型吸附腔内的气体定向流动产生稳定的负压。0013作为进一步改进，所述的辐射。
15、型并联柔顺放大机构单片是圆片形中心轴旋转对称的一体化柔顺机构，其包括依次相互连接的支撑框架、形变位移输入部、柔性铰链传动支链和形变位移输出部；所述支撑框架上设有夹持部和通气孔，所述形变位移输入部与所述支撑框架通过弹簧片组柔性连接，该形变位移输入部与支撑框架之间设有镂空处；所述柔性铰链传动支链相互并联且能够将径向输入位移转换为轴向输出位移，其两端分别与所述形变位移输入部和形变位移输出部连接，每一柔性铰链传动支链通过四个单轴对称柔性铰链与所述形变位移输入部相连，通过两个单轴不对称柔性铰链与所述形变位移输出部相连；所述形变位移输出部位于所述辐射型并联柔顺放大机构单片的中心轴线处并产生轴向形变输出位移。
16、，各辐射型并联柔顺放大机构单片的形变位移输出部上下相互粘接成一体，其轴向形变输出位移与所述叠片式混联柔顺放大机构的轴向输出位移相一致。0014作为进一步改进，所述的单轴对称柔性铰链传动径向位移，其转动轴平行所述叠片式混联柔顺放大机构的轴向；所述的单轴不对称柔性铰链将径向输入位移转换为轴向输出位移，其转动轴平行所述叠片式混联柔顺放大机构的轴向。0015作为进一步改进，所述的形变位移输入部为一刚性质块，与所述柔性铰链传动支链和所述形变位移输出部之间分别设有运动空间间隙，所述支撑框架的夹持部的位置与该形变位移输入部径向相对，所述叠堆压电陶瓷片受所述弹簧片组产生的弹性预紧压力夹固于所述夹持部与形变位移。
17、输入部之间的所述镂空处且通过粘接与该形变位移输入部紧密贴合。0016作为进一步改进，所述的夹持部的底部两侧设有U型槽。0017作为进一步改进，所述的薄膜微泵由位于上层的PMMA薄膜与位于下层的微泵腔吸盘衬底堆叠并粘接密封组装而成；在所述PMMA薄膜的侧偏位置上设有一与所述通气孔位置相对应且相通的偏心通孔，该PMMA薄膜的上平面与所述叠片式混联柔顺放大机构下部最底层的形变位移输出部和支撑框架的下端面贴合并粘接；所述微泵腔吸盘衬底的上部设有位置与所述偏心通孔相对应的圆形沉槽，在该微泵腔吸盘衬底的另一侧与该圆形沉槽相对称的位置上设有穿透所述微泵腔吸盘衬底的通孔；在该通孔与所述圆形沉槽之间设有沉槽型的。
18、泵腔，该泵腔的一侧通过一入口锥形沉槽连通所述圆形沉槽，另一侧通过一出口锥形沉槽连通所述通孔；所述沉槽型吸附腔设置于所述微泵腔吸盘衬底的下部，并且与所说明书CN104179782A3/6页6述通孔相通，该沉槽型吸附腔周边的微泵腔吸盘衬底的底面为吸盘吸附接触面。0018作为进一步改进，所述的入口锥形沉槽和出口锥形沉槽的横截面为矩形，该入口锥形沉槽的最大截面处与所述圆形沉槽相连，所述出口锥形沉槽的最大截面处与所述泵腔相连。0019作为进一步改进，所述的沉槽型吸附腔和所述泵腔的形状均为圆形且同轴心，该沉槽型吸附腔的半径大于该泵腔的半径。0020作为进一步改进，所述的辐射型并联柔顺放大机构单片的表面气相。
19、沉积喷涂高分子聚合物薄膜，所述吸盘吸附接触面喷涂高分子有机硅。0021作为进一步改进，所述的叠堆压电陶瓷片的两个相对侧面焊接有金属导线。0022与现有技术相比，本发明达到了如下有益效果0023本发明的叠片式混联柔顺放大机构采用111晶格方向的单晶硅薄膜经MEMS工艺加工而成，具有良好的各向同行材料力学特性，无疲劳失效，表面进行高分子聚合材料处理后晶格缺陷明显改善，断裂失效概率降低，可完成高频小扰度振动动作。叠片式混联柔顺放大机构将压电陶瓷片形变位移放大，无需外接气源，因而体积小、质量轻、重心低、无噪声、能耗低；与衬底采用结构粘接胶面接触粘接，不需螺钉装配，不需润滑，封装简易，不增加额外质量与体。
20、积；PMMA薄膜具有较合适的剪切强度、刚度好，高频小扰度振动无噪声；在单晶硅薄片上将薄膜微泵微流通道、泵腔与吸盘集成一体，该薄膜微泵结构紧凑，硬度高；吸盘吸附接触面表面气相沉积高分子弹性材料，能够适应多种壁面保证吸盘吸附腔密封效果；本发明主体为圆盘形，易于与微型机器人足部机构装配。0024总之，本发明具有体积小、重量轻、重心低、无噪声、高频动态性能稳定、寿命长、易装配等优点，能够产生稳定的负压，适合作为微型爬壁机器人的吸附装置，结构参数进一步优化后可应用于其它微流控系统。附图说明0025图1为本发明的立体图。0026图2为图1的剖视图。0027图3为图2中A处的局部放大图。0028图4为图2中。
21、B处的局部放大图。0029图5为本发明的薄膜微泵的主视图。0030图6为本发明的辐射型并联柔顺放大机构单片的主视图。0031图7为图6的俯视图。0032图8为本发明的微泵腔吸盘衬底的俯视图。0033图9为图8的仰视图。0034其中，00351叠片式混联柔顺放大机构，10运动空间间隙，11柔性铰链传动支链，12单轴不对称柔性铰链，13单轴不对称柔性铰链，14形变位移输入部，15形变位移输出部，16支撑框架，161通气孔，17夹持部，171U型槽，172镂空处，18弹簧片组，19单轴对称柔性铰链，2叠堆压电陶瓷片，3PMMA薄膜，31偏心通孔，4微泵腔吸盘衬底，41沉槽型吸附腔，42通孔，43圆形。
22、沉槽，44入口锥形沉槽，45出口锥形沉槽，46泵腔，47吸盘吸附接说明书CN104179782A4/6页7触面，5辐射型并联柔顺放大机构单片。具体实施方式0036下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。0037请结合参阅图1和图2，图示基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘，其包括叠片式混联柔顺放大机构1、叠堆压电陶瓷片2和薄膜微泵。所述叠片式混联柔顺放大机构1能够将径向输入位移转换为轴向输出位移，本实施例中，该叠片式混联柔顺放大机构1为圆盘形，内部功能结构呈中心辐射型对。
23、称，其采用111晶格方向的单晶硅薄片材料，经MEMS工艺加工制作，该材料具有良好的各向同性的材料力学特性。所述叠堆压电陶瓷片2固定粘接在所述叠片式混联柔顺放大机构1上，通电后对所述叠片式混联柔顺放大机构1产生高频径向形变位移输入。所述薄膜微泵粘接于所述叠片式混联柔顺放大机构1的下部，底部设有用以吸附壁面的沉槽型吸附腔41见图2；该薄膜微泵包括PMMA薄膜3和微泵腔吸盘衬底4。0038所述叠片式混联柔顺放大机构1将所述叠堆压电陶瓷片2输入的高频径向形变位移转换成轴向输出位移，传动到所述PMMA薄膜3并驱动所述薄膜微泵工作，使所述沉槽型吸附腔41内的气体定向流动，从而在该沉槽型吸附腔41内产生足够。
24、的稳定的负压吸附力。0039请参阅图2，所述叠片式混联柔顺放大机构1采用叠片式结构，由多个形状结构相同的辐射型并联柔顺放大机构单片5按输出运动特性串联叠堆上下对齐后，在几何中心轴线处进行结构粘接组装而成。本实施例中，使用的环氧结构粘结胶具有良好的抗剪切力和抗冲击力优点，适用于单晶硅、高分子材料的结构粘接。0040所述的辐射型并联柔顺放大机构单片5是圆片形中心轴旋转对称的一体化柔顺机构，采用脆性材料单晶硅制成，能够将径向输入位移转换成轴向输出位移。本实施例中，所述的辐射型并联柔顺放大机构单片5的表面进行气相沉积喷涂处理，涂有高分子聚合物派瑞林N型薄膜，从而可以有效修复单晶硅结构表面的晶格缺陷，保。
25、证结构表面的绝缘性能。0041请结合参阅图6和图7，所述辐射型并联柔顺放大机构单片5包括依次相互连接的支撑框架16、三个形变位移输入部14、三组柔性铰链传动支链11和形变位移输出部15。0042所述支撑框架16上设有夹持部17和通气孔161。所述的夹持部17位于所述支撑框架16的内侧，并且位置与所述形变位移输入部14径向相对；所述通气孔161设置在所述辐射型并联柔顺放大机构单片5的侧偏位置的支撑框架16上，用作为所述薄膜微泵的出气通孔，并作为组装时辐射型并联柔顺放大机构单片5堆叠对齐的参照目标。0043所述三个形变位移输入部14为刚性质块，与所述支撑框架16分别通过六组弹簧片组18柔性连接；该。
26、形变位移输入部14与所述支撑框架16之间设有镂空处172，并且与所述柔性铰链传动支链11和所述形变位移输出部15之间分别设有运动空间间隙10。0044再请参阅图2，所述叠堆压电陶瓷片2受所述弹簧片组18产生的弹性预紧压力，夹固于所述支撑框架16的夹持部17与形变位移输入部14之间的镂空处172，并且通过粘接与该形变位移输入部14紧密贴合，在通电后对所述叠片式混联柔顺放大机构1产生高频径说明书CN104179782A5/6页8向形变位移输入。本实施例中，所述堆叠压电陶瓷片2为PZT材料制成的方形压电叠堆驱动器，具有承载力大、响应频率高等特点。所述夹持部17的底部两侧设有U型槽171，可以有效避免。
27、脆性材料PZT的边缘因应力集中而发生断裂失效。0045所述叠堆压电陶瓷片2的两个相对侧面焊接有金属导线，该金属导线引线方向平行于所述叠片式混联柔顺放大机构1的轴向方向，所述镂空处172设有足够的空间，避免结构体与焊点发生干涉。0046所述形变位移输出部15位于所述辐射型并联柔顺放大机构单片5的中心轴线处，形状近似于圆盘形刚性体，产生轴向形变输出位移；各辐射型并联柔顺放大机构单片5的形变位移输出部15上下相互粘接成一体，其轴向形变输出位移与所述叠片式混联柔顺放大机构1的轴向输出位移相一致。0047请结合参阅图6和图7，所述三组柔性铰链传动支链11相互并联并具有对称性结构，能够将径向输入位移转换为。
28、轴向输出位移。所述柔性铰链传动支链11的两端分别与所述形变位移输入部14和形变位移输出部15连接。本实施例中，每一形变位移输入部14分别与两个柔性铰链传动支链11相连；每一柔性铰链传动支链11的一端通过四个单轴对称柔性铰链19分别与两侧相邻的形变位移输入部14相连，另一端通过两个单轴不对称柔性铰链12和13与所述形变位移输出部15相连。0048所述的单轴对称柔性铰链19实现径向位移传动功能，其转动轴平行所述叠片式混联柔顺放大机构1的轴向；所述的单轴不对称柔性铰链12和13将径向输入位移转换为轴向输出位移，其转动轴平行所述叠片式混联柔顺放大机构1的轴向。0049请结合参阅图5，所述的薄膜微泵由位。
29、于上层的PMMA薄膜3与位于下层的微泵腔吸盘衬底4堆叠并采用结构粘接胶粘接密封组装而成。0050请结合参阅图3，在所述PMMA薄膜3的侧偏位置上设有一与所述通气孔161位置相对应的偏心通孔31，该偏心通孔31与该通气孔161相通。请参阅图2，所述PMMA薄膜3的上平面与所述叠片式混联柔顺放大机构1下部最底层的形变位移输出部15和支撑框架16的下端面贴合并粘接。0051请参阅图3，所述微泵腔吸盘衬底4的上部设有位置与所述PMMA薄膜3的偏心通孔31相对应且相通的圆形沉槽43，请参阅图4，在该微泵腔吸盘衬底4的另一侧与该圆形沉槽43相对称的位置上，设有穿透所述微泵腔吸盘衬底4的通孔42；将所述圆形。
30、沉槽43与偏心通孔31对齐，密封粘接所述PMMA薄膜3与微泵腔吸盘衬底4即组装成薄膜微泵，该薄膜微泵与所述叠片式混联柔顺放大机构1参照所述通气孔161的位置对齐堆叠。请参阅图8，在所述通孔42与所述圆形沉槽43之间设有沉槽型的泵腔46，该泵腔46的一侧通过一入口锥形沉槽44连通所述圆形沉槽43，另一侧通过一出口锥形沉槽45连通所述通孔42。所述入口锥形沉槽44和出口锥形沉槽45的横截面为矩形，该入口锥形沉槽44的最大截面处与所述圆形沉槽43相连，所述出口锥形沉槽45的最大截面处与所述泵腔46相连。同样位于微泵腔吸盘衬底4上侧的圆形沉槽43、入口锥形沉槽44、出口锥形沉槽45和泵腔46的深度相同。
31、；当入口锥形沉槽44和出口锥形沉槽45经所述PMMA薄膜3密封后，即形成矩形截面大小变化的锥形管道，在薄膜微泵的驱动下控制气体产生单向流动，从而产生负压效果。0052请结合参阅图4、图5和图9，所述的沉槽型吸附腔41设置于所述微泵腔吸盘衬底4的下部，并且与所述通孔42相通，该沉槽型吸附腔41和所述泵腔46的形状均为圆形且同说明书CN104179782A6/6页9轴心，该沉槽型吸附腔41的半径大于该泵腔46的半径。所述沉槽型吸附腔41周边的微泵腔吸盘衬底4的底面为吸盘吸附接触面47，本实施例中，该吸盘吸附接触面47喷涂高分子有机硅，具有良好的弹性，能在所述无阀微泵吸盘吸附壁面时产生良好的密封效果。
32、。0053所述微泵腔吸盘衬底4采用MEMS工艺加工而成，微尺度精度高，一体成型，同时集成了薄膜微泵的泵腔46与微流道以及沉槽型吸附腔41。0054本发明的工作原理是，当无阀微泵吸盘放置在吸附目标上时，首先给叠堆压电陶瓷片2通入正压交流电，叠堆压电陶瓷片2对叠片式混联柔顺放大机构1产生高频径向形变位移输入，经并联的柔性铰链传动支链11将叠堆压电陶瓷片2的微小形变转换成轴向位移输出，驱动PMMA薄膜3振动，进而改变泵腔46的体积以产生流体运动，经入口锥形沉槽44和出口锥形沉槽45的单向整流作用，抽取沉槽型吸附腔41内的气体，为吸盘提供足够大的负压。停止对叠堆压电陶瓷片2供电后，薄膜微泵立刻停止工作。
33、，沉槽型吸附腔41内的负压立即消失。由于吸盘尺寸较小、质量轻，结构紧凑、重心尺度小，本发明具有较高的负荷比。吸盘吸附接触面47涂有具有弹性的有机硅涂层，因此对吸附面的适应能力较强。0055本发明具有体积小、重心低、高频动态性能稳定、吸附负载比高、无噪音、封装结构简单等优点，同时易于与微型机器人足机构结合，从而为微型爬壁机器人提供了一种高效、稳定的微型吸附装置。所述基于叠片式辐射型混联柔顺结构驱动的无阀微泵吸盘不仅可用作为爬壁机器人的吸附机构，而且可应用于其它高频精密微流控技术应用装置。0056以上对本发明的具体实施例进行了描述。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，所作出的任何修改、等同替换、变型和改进，均应属于本发明的保护范围。说明书CN104179782A1/6页10图1图2说明书附图CN104179782A102/6页11图3图4说明书附图CN104179782A113/6页12图5图6说明书附图CN104179782A124/6页13图7说明书附图CN104179782A135/6页14图8说明书附图CN104179782A146/6页15图9说明书附图CN104179782A15。