[发明专利]喇叭状可控粘附结构及其的使用方法、制备方法

说明书

本发明公开了一种喇叭状可控粘附结构及其的使用方法、制备方法，其中，喇叭状可控粘附结构具有弹性且整体结构尺寸为亚毫米到厘米尺度，包括柱体支撑部和喇叭状粘附部；喇叭状粘附部的外形呈圆台形，喇叭状粘附部具有相对的连接端和末端，喇叭状粘附部的连接端与柱体支撑部的一端端部固定，喇叭状粘附部的末端端面为内凹球面。本发明的喇叭状可控粘附结构能够方便快速地对亚毫米到厘米尺度的不同形状的三维物体进行抓取、转移或释放，结构简单、可重复使用、操作控制方便且适用范围大。

技术领域

本发明涉及仿生设计与制造技术领域，尤其是涉及一种喇叭状可控粘附结构及其的使用方法、制备方法。

背景技术

对于亚毫米尺度和毫米尺度三维物体的抓取技术在科学研究、电子转印、精密装配、微机电系统等领域具有重大的应用前景。传统的基于机械夹持的抓取方案(如镊子等)需要针对不同特征的物体进行专门的设计和定制。例如，普通的尖头镊子难以夹持球体，需要在镊子末端设计专门的环形结构，并且环形结构的镊子无法夹持直径小于环形的球体。此外，对于平放在基底表面上的薄片状脆性物体(如硅片等)来说，由于没有特殊的可夹持特征，使用镊子等工具难以将其从基底表面夹持住。基于负压吸附的抓取方案由于需要通过按键调控负压，一般体积较大操作复杂，且由于尺寸较大和密封失效等原因难以抓取毫米级直径的三维物体。目前，对于毫米尺度的不同形状和尺寸的三维物体进行通用性可控抓取操作的技术方案仍然面临挑战。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种喇叭状可控粘附结构，能够方便快速地对亚毫米到厘米尺度的不同形状的三维物体进行抓取、转移或释放，结构简单、可重复使用、操作控制方便且适用范围大。

根据本发明第一方面实施例的喇叭状可控粘附结构，所述喇叭状可控粘附结构具有弹性且整体结构尺寸为亚毫米到厘米尺度，包括：

柱体支撑部；

喇叭状粘附部，所述喇叭状粘附部的外形呈圆台形，所述喇叭状粘附部具有相对的连接端和末端，所述喇叭状粘附部的所述连接端与所述柱体支撑部的一端端部固定，所述喇叭状粘附部的末端端面为内凹球面。

根据本发明第一方面实施例的喇叭状可控粘附结构，将喇叭状粘附部的末端端面对准目标物体的基底表面，操作柱状支撑部以向喇叭状粘附部施加预载荷，使得喇叭状粘附部的末端端面贴合并粘附在目标物体的基底表面，此时，在真空力和范德华力的共同作用下，喇叭状可控粘附结构对目标物体的粘附力大于目标物体的重力，这样，可以提起并移动喇叭状可控粘附结构至目标位置以实现对目标物体的拾取和转移，当目标物体位于目标位置时，向柱状支撑部的另一端施加横向力与弯矩使得喇叭状可控粘附结构发生屈曲，进而使得喇叭状粘附部与目标物体的基底表面的粘附界面产生剥离行为和失稳行为，从而破坏粘附界面的密封和粘附作用，减小或消除喇叭状粘附部产生的粘附力，进而可以方便地将喇叭状可控粘附结构从目标物体上脱附。此外，喇叭状可控粘附结构的结构稳定性好，可以重复多次使用。

根据本发明第一方面实施例的喇叭状可控粘附结构，能够方便快速地对亚毫米到厘米尺度的不同形状的三维物体进行抓取、转移或释放，结构简单、可重复使用、操作控制方便且适用范围大。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述喇叭状可控粘附结构为硅胶弹性体或聚氨酯弹性体的一体成型件。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述喇叭状可控粘附结构用于通过所述柱体支撑部安装在笔杆上。

本发明第二方面还提出了一种喇叭状可控粘附结构的使用方法。

根据本发明第二方面实施例的喇叭状可控粘附结构的使用方法，所述喇叭状可控粘附结构为根据本发明第一方面实施例中任意一项所述的喇叭状可控粘附结构，所述使用方法为包括如下步骤：

将所述喇叭状可控粘附结构的所述喇叭状粘附部的末端对准目标物体的基底表面，然后施加预载荷，使得所述喇叭状粘附部接触并粘附所述基底表面；