用于静电吸附的多层柔性电极薄膜制造技术

本发明专利技术公开了一种用于静电吸附的多层柔性电极薄膜。主要由表面绝缘层一、第一电极层、内部绝缘层一、第二电极层、内部绝缘层二、第三电极层和表面绝缘层二依次层叠组成，第一电极层主要由多个等边三角形的金属电极紧密阵列均布组成，第二电极层和第三电极层主要由多个金属电极以正三角形间隔阵列排布形成并开设镂空区域，金属过孔分别设置连接到第二电极层的每个金属电极和第三电极层的每个金属电极形心位置处，第一电极层的每个金属电极与第二电极层的金属电极或第三电极层的金属电极择一连接。本发明专利技术可与各种柔性或刚性的支撑结构组成静电吸盘，用于一些机器人系统中，实现对多种材料壁面的攀爬或多种材料物体的抓取。多种材料壁面的攀爬或多种材料物体的抓取。多种材料壁面的攀爬或多种材料物体的抓取。

【技术实现步骤摘要】
用于静电吸附的多层柔性电极薄膜


[0001]本专利技术属于机电耦合创新设计领域的一种柔性电极薄膜，尤其是涉及了一种用于静电吸附的多层柔性电极薄膜。

技术介绍

[0002]在管道检查、外墙检查、桥梁检查等领域，存在大量因成本、安全性等问题难以人工处理的情况，使得能够在壁面上进行移动的各类机器人得到了广泛的应用，而壁面吸附技术此类机器人的关键技术之一，传统的壁面吸附技术以负压吸附和铁磁吸附为主，这些技术存在噪声大、能耗高、设备体积重量较大、对壁面材料要求较严格等问题。
[0003]随着机器人领域相关机械电子技术的发展，相关机器人的重量得到了一定的减轻，而随着应用领域的拓宽，对吸附技术的适应范围的要求逐渐提高，为适应对玻璃钢、铝材等非磁性材料壁面的吸附以及对管道内壁等曲率较大壁面的吸附，目前采用环形电极和梳齿状电极的静电吸盘被引入此类机器人领域，其拥有无噪音、能耗低、重量轻、高柔性、材料适应范围广等优点，但其主要不足是吸附力较低，只能用于一些重量较轻的小型机器人，严重限制了机器人的负载能力。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的是改进静电吸盘的电极结构设计出能够提供较大吸附力的电极薄膜，解决静电吸盘只能满足小型爬壁机器人应用需求的问题，为静电吸附这种具有诸多优点的吸附原理在爬壁机器人领域的广泛应用奠定良好基础。设计了一种用于静电吸附的多层柔性电极薄膜，采用高压电源驱动，柔性高、制造便捷，能够安装于多种不同的吸盘结构，对吸附壁面的材料、曲率没有严格要求，能够满足多种爬壁机器人的需求。
[0005]为了实现上述专利技术目的，其具体的技术方案如下：
[0006]多层柔性电极薄膜主要由表面绝缘层一、第一电极层、内部绝缘层一、第二电极层、内部绝缘层二、第三电极层和表面绝缘层二依次层叠组成；第二电极层和第三电极层经金属过孔分别与第一电极层相连；所述的第一电极层主要由多个等边三角形的金属电极紧密阵列均布组成，相邻金属电极的边之间平行布置且均设置一个同样平行的条形通槽分隔，第二电极层和第三电极层主要由多个金属电极以正三角形间隔阵列排布形成，第一电极层、第二电极层和第三电极层的金属电极的尺寸相同。
[0007]所述第二电极层和第三电极层中均开设镂空区域，镂空区域中不设有金属电极，镂空区域主要由多个与金属电极尺寸相同的等边三角形通槽以正三角形间隔阵列排布形成，各个金属电极和等边三角形通槽交替排列。
[0008]金属过孔分别设置连接到第二电极层的每个金属电极形心位置处和第三电极层的每个金属电极形心位置处，第二电极层的每个金属电极经穿过内部绝缘层一的金属过孔与第一电极层上各自对应的一个金属电极连接，第三电极层的每个金属电极经依次穿过内
部绝缘层二、第二电极层的镂空区域和内部绝缘层一的金属过孔与第一电极层上各自对应的一个金属电极连接，第二电极层的金属电极所连接到的第一电极层的金属电极和第三电极层的金属电极所连接到的第一电极层的金属电极不重叠重复，第二电极层和第三电极层各自的金属电极的正三角形间隔阵列排布是相互错开布置的，使得第一电极层的每个金属电极与第二电极层的金属电极或第三电极层的金属电极择一连接。
[0009]所述第二电极层和第三电极层的外周边缘设有一个外凸的焊点，焊点外接高压回路。
[0010]所述表面绝缘层一、内部绝缘层一、内部绝缘层二和表面绝缘层二均使用同一种绝缘材料，绝缘材料为聚酰亚胺。
[0011]此柔性电极薄膜的核心结构是三层电极层，其中第一电极层在工作时距离吸附面最近，是实际产生吸附力的一层电极，第一电极层是由三角形的金属电极组成的阵列，工作时相邻的金属电极间形成高压，对吸附材料进行极化。为解决第一电极层中金属电极阵列的供电问题，设计了第二、三电极层，与第一电极层中的金属电极交替地连通，使得同种电极在电路上连通，可以通过第二、三电极层对层中的金属电极供电。
[0012]采用本专利技术的有益效果和优势在于：
[0013]1)本专利技术中的三角形金属电极相对于现有的环形电极或梳齿状电极等连通电极，在电极面积相同时拥有更大的电极边界长度，能够有效的提高电极薄膜整体产生的吸附力。
[0014]2)本专利技术的各相邻电极层间与薄膜外部均通过绝缘层隔开，确保电极薄膜能够有效、安全地工作。
[0015]3)本专利技术可与各种柔性或刚性的支撑结构组成静电吸盘，用于一些机器人系统中，实现对多种材料壁面的攀爬或多种材料物体的抓取。
附图说明
[0016]图1为柔性电极薄膜爆炸图；
[0017]图2为柔性电极薄膜局部剖面示意图；
[0018]图3为第一电极层结构；
[0019]图4为第二电极层结构；
[0020]图5为第三电极层结构。
[0021]图中：1、表面绝缘层一；2、第一电极层；3、内部绝缘层一；4、第二电极层；5、内部绝缘层二；6、第三电极层；7、表面绝缘层二；8、金属过孔；9、金属电极；10、焊点；11、镂空区域。
具体实施方式
[0022]下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0023]如图1和图2所示，多层柔性电极薄膜主要由表面绝缘层一1、第一电极层2、内部绝缘层一3、第二电极层4、内部绝缘层二5、第三电极层6和表面绝缘层二7依次层叠组成；第二电极层4和第三电极层6经金属过孔8分别与第一电极层2相连，每两个相邻的电极层2，4，6之间通过内部绝缘层3，5隔开，表面绝缘层1，7使多层柔性电极薄膜与外界环境隔绝；
[0024]如图3所示，第一电极层2主要由多个等边三角形的金属电极9紧密阵列均布组成，
相邻金属电极9的边之间平行布置且均设置一个同样平行的条形通槽分隔，第二电极层4和第三电极层6主要由多个金属电极9以正三角形间隔阵列排布形成，第一电极层2、第二电极层4和第三电极层6的金属电极9的尺寸相同。
[0025]如图4和图5所示，为了使第一电极层2的部分金属电极9能够与第三电极层6连通而不会接触到第二电极层4，同时减小工作时第二电极层4和第三电极层6对第一电极层2产生电场的影响，第二电极层4和第三电极层6中均开设镂空区域11，镂空区域11中不设有金属电极9，镂空区域11主要由多个与金属电极9尺寸相同的等边三角形通槽以正三角形间隔阵列排布形成，各个金属电极9和等边三角形通槽交替排列。
[0026]金属过孔8分别设置连接到第二电极层4的每个金属电极9形心位置处和第三电极层6的每个金属电极9形心位置处，第二电极层4的每个金属电极9经穿过内部绝缘层一3的金属过孔8与第一电极层2上各自对应的一个金属电极9连接，第三电极层6的每个金属电极9经依次穿过内部绝缘层二5、第二电极层4的镂空区域11和内部绝缘层一3的金属过孔8与第一电极层2上各自对应的一个金属电极9连接，第二电极层4的金属电极9所连接到的第一电极层2的金属电极9和第三电极层6的金属电极9所连接到的第一电极层2的金属电极9不重叠重复，第二电极层4和第三电极层6各自的金属电极9的正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于静电吸附的多层柔性电极薄膜，其特征在于：主要由表面绝缘层一(1)、第一电极层(2)、内部绝缘层一(3)、第二电极层(4)、内部绝缘层二(5)、第三电极层(6)和表面绝缘层二(7)依次层叠组成；第二电极层(4)和第三电极层(6)经金属过孔(8)分别与第一电极层(2)相连；所述的第一电极层(2)主要由多个等边三角形的金属电极(9)紧密阵列均布组成，相邻金属电极(9)的边之间平行布置且均设置一个同样平行的条形通槽分隔，第二电极层(4)和第三电极层(6)主要由多个金属电极(9)以正三角形间隔阵列排布形成，第一电极层(2)、第二电极层(4)和第三电极层(6)的金属电极(9)的尺寸相同。2.根据权利要求1所述的一种用于静电吸附的多层柔性电极薄膜，其特征在于：所述第二电极层(4)和第三电极层(6)中均开设镂空区域(11)，镂空区域(11)中不设有金属电极(9)，镂空区域(11)主要由多个与金属电极(9)尺寸相同的等边三角形通槽以正三角形间隔阵列排布形成，各个金属电极(9)和等边三角形通槽交替排列。3.根据权利要求2所述的一种用于静电吸附的多层柔性电极薄膜，其特征在于：金属过孔(8)分别设置连接到第二电极层(4)的每个金属电极(9)形心位置处和第三电极层(6)的每个金属电极(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷勇，杜世伦，陈明伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：