一种静电黏附装置制造方法及图纸

本公开揭示了一种静电黏附装置，包括：上粘附层和下粘附层，所述上粘附层的上端面设置有外连接层，所述上粘附层的下端面和所述下粘附层的上端面间设置有电极层，所述下粘附层的下端面吸附于待吸附物体表面。本公开所述该装置能够满足微型机器人在非导体材料上进行攀爬移动的需求。爬移动的需求。爬移动的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种静电黏附装置


[0001]本公开涉及一种粘附装置，特别涉及一种基于静电黏附装置。

技术介绍

[0002]赋予微型机器人像壁虎、蜘蛛一样在垂直甚至悬挂的壁面上附着和移动的攀爬能力以及负载能力已经成为微型机器人研究领域的一大热点，该技术使得机器人能够完成许多现阶段无法完成的重要工作，比如对于空间站之类的太空航天器的检测。传统的电磁吸附均是通过电流产生磁场以对导体进行吸附，而随着高分子材料的飞速进步，非导体材料在发动机、汽车和航天器等领域中的应用占比越来越多，因此对于非导电材料静电吸附的需求也越来越大。目前，主流的电磁吸附足仅能在金属导体上生效，而无法在非金属上进行工作，部分可以在非金属上进行工作的黏附足也是实验主导的，并未从理论角度进行分析，从而导致了此领域进展较为缓慢和不确定，也无法发掘静电黏附的最佳性能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种静电黏附装置，该装置能够满足微型机器人在多种材质特别是在非导体材料上进行攀爬移动的需求。
[0004]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0005]一种静电粘附装置制备方法，包括如下步骤：
[0006]S100：利用圆孔冲刀切割出圆形的CAPTON双面胶带和CAPTON单面胶带并分别作为上支撑层和下支撑层；
[0007]S200：光固化打印获得外连接层；
[0008]S300：基于构建好的电极层模型利用激光切割获得电极层；
[0009]S400：将所述外连接层、上支撑层、电极层和下连接层依次粘接，即获得静电粘附装置。
[0010]本公开还提供一种用于静电粘附装置的电极层的设计方法，包括如下步骤：
[0011]S1000：构建圆环形电极结构；
[0012]S2000：基于拉普拉斯分析计算电极结构的电势分布；
[0013]S3000：基于电极结构的电势分布以及通过麦克斯韦应力张量分析对电极结构的半径、粘附面积、粘附压强和静电粘附力参量进行优化设计；
[0014]S4000：基于优化设计后的电极结构的半径、粘附面积、粘附压强和静电粘附力参量获得用于静电粘附装置的电极层。
[0015]本公开还提供一种静电黏附装置，包括：
[0016]上粘附层和下粘附层；
[0017]所述上粘附层的上端面设置有外连接层；
[0018]所述上粘附层的下端面和所述下粘附层的上端面间设置有电极层；
[0019]所述下粘附层的下端面吸附于待吸附物体表面。
[0020]优选的，所述电极层包括同心圆电极结构，同心圆电极结构两侧设置有正、负电极接线端。
[0021]优选的，所述上粘附层和下粘附层为独立切割且直径相同的圆形胶带。
[0022]优选的，所述外连接层包括支撑平台，支撑平台中间位置设置有连接件。
[0023]优选的，所述支撑平台为六爪型设置。
[0024]优选的，所述连接件为圆柱形。
[0025]优选的，所述连接件周向设置有加强肋。
[0026]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：本公开所示装置能够满足微型机器人在多种材质特别是在非导体材料上进行攀爬移动的需求。
附图说明
[0027]图1是本公开一个实施例提供的一种基于麦克斯韦数学模型的静电黏附装置的主视图；
[0028]图2是本公开一个实施例提供的一种基于麦克斯韦数学模型的静电黏附装置的侧视图；
[0029]图3是本公开一个实施例提供的一种基于麦克斯韦数学模型的静电黏附装置的俯视图；
[0030]图4是本公开另一个实施例提供的电极层的结构示意图；
[0031]图5是图4所示电极层中正极电极环的结构示意图；
[0032]图6是图4所示电极层中负极电极环的结构示意图；
[0033]图7是图4所示电极层的边界结构示意图；
[0034]图8是现有的螺线圈式的电极结构示意图；
[0035]附图中标记说明如下：
[0036]1、电极层；2、上粘附层；3、外连接层；4、下粘附层。
具体实施方式
[0037]下面将参照附图1至图8详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以通过各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0038]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本公开的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0039]为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。
[0040]一个实施例中，本公开提出一种静电粘附装置制备方法，包括如下步骤：
[0041]S100：利用圆孔冲刀切割出圆形的CAPTON双面胶带和CAPTON单面胶带并分别作为上支撑层和下支撑层；
[0042]S200：光固化打印获得外连接层；
[0043]S300：基于构建好的电极层模型利用激光切割获得电极层；
[0044]S400：将所述外连接层、上支撑层、电极层和下连接层依次粘接，即获得静电粘附装置。
[0045]另一个实施例中，本公开还提出一种用于静电粘附装置的电极层的设计方法，包括如下步骤：
[0046]S1000：构建圆环形电极结构；
[0047]该步骤中，电极结构如图4所示，图4中，第一圈单位圆环设定为1级，第m圈单位圆环设定为m级，则圆环平均周长为：
[0048]W＝πL(2m
‑
1)
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(1)
[0049]其中，L＝D+2d，D表示电极间隙，d表示电极宽度，π表示圆周率。
[0050]S2000：计算电极结构的电势分布；
[0051]该步骤中，电极结构中，沿半径向外方向为s轴正向，沿竖直方向向下为z轴正向，通过拉普拉斯电势法求解电极结构的电势分布，具体求解过程如下：
[0052]由麦克斯韦方程可导出拉普拉斯方程：
[0053][0054]在二维问题下，拉普拉斯方程转变为：
[0055][0056]由上式发现，由于加号前面和加号后面的两个项分别独立，因此可以使用分离变量法求解：
[0057][0058][0059]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电粘附装置制备方法，包括如下步骤：S100：利用圆孔冲刀切割出圆形的CAPTON双面胶带和CAPTON单面胶带并分别作为上支撑层和下支撑层；S200：光固化打印获得外连接层；S300：基于构建好的电极层模型利用激光切割获得电极层；S400：将所述外连接层、上支撑层、电极层和下连接层依次粘接，即获得静电粘附装置。2.一种用于权利要求1所述的静电粘附装置的电极层的设计方法，优选的，包括如下步骤：S1000：构建圆环形电极结构；S2000：基于拉普拉斯分析计算电极结构的电势分布；S3000：基于电极结构的电势分布以及通过麦克斯韦应力张量分析对电极结构的半径、粘附面积、粘附压强和静电粘附力参量进行优化设计；S4000：基于优化设计后的电极结构的半径、粘附面积、粘附压强和静电粘附力参量获得用于静电粘附装置的电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪峰，苑康龙，朱博士，郎帅，彭军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：