[发明专利]一种快速响应的静电吸附装置及静电吸附方法

说明书

本发明提供了一种快速响应的静电吸附装置及静电吸附方法，包括静电吸附单元(30)，供电单元，所述供电单元包括供电电容(10)；解吸单元，所述解吸单元包括平行极板(20)和导电悬臂梁(24)结构，在吸附操作时，供电电容(10)快速的向静电吸附单元(30)供电，而解吸操作时，平行极板(20)和导电悬臂梁(24)结构能快速将静电吸附单元(30)的电荷消耗掉，从而实现快速解吸。

技术领域

本发明涉及物料的吸附拾取技术，特别涉及利用静电进行吸附的机构及吸附方法。

背景技术

静电吸附是通过给静电吸附单元中的电极通电，由于静电感应现象，在被吸附物体表面感应出与电极相异性的电荷，从而在静电吸附单元和被吸附物体之间产生静电力用于吸附。

当前对静电吸附技术的应用主要集中在智能机器人、布料分拣、货物搬运等领域，所使用的静电吸附单元通常为三层结构，按与被吸附物的距离由近到远分别为电介质层、电极层和绝缘层。其中电介质层纯为绝缘体时，该静电吸附单元被称为库仑型静电吸附单元；电介质层有导体掺杂时，该静电吸附单元被称为J-R型静电吸附单元。以往的专利中关注静电吸附单元制作方法的较多(例如专利文献CN112219273A)，使用增材和减材等制造工艺已较为成熟。

但现在技术中静电吸附技术存在缺陷：

①供电装置复杂。静电吸附单元常用的供电装置为高压电源或搭配升压模块的低压电源，这些装置的结构复杂、制作成本较高。

②由于介电弛豫现象，在通电之后，电介质层和被吸附物体表面需要一段时间才能被极化，从而造成较长的吸附准备时间；而在断电之后，电介质层和被吸附物体表面的极化状态又难以迅速恢复，从而造成较长的解吸时间。

③目前对于通电后加快吸附响应的研究较少；而断电后加快解吸响应的方法，主要有喷气机械分离(Robot Grippers for Use With Fibrous Materials-G.J.Monkman-The International Journal of Robotics Research-Vol.14,No.2,April 1995,pp.144-151)、共振机械分离(Elastic Electroadhesion with Rapid Release by IntegratedResonant Vibration–Xing Gao–Advanced Materials Technologies-2018)、将正负极接地(例如专利文献CN2777688Y)、供电极性反转(例如专利文献US20130186699A1)等方法，但是机械分离方法会增加装置结构的复杂度和重量，电极接地法需要具备接地条件，供电极性反转法需要依赖编程电源，这些方法在很多应用场景中存在其固有缺陷。

因此，需要开发一种能够解决上述问题的静电吸附装置及实施方法。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题的至少之一。

本发明提出一种快速响应的静电吸附装置，包括,

静电吸附单元，所述静电吸附单元包括第一电极和第二电极；

供电单元，所述供电单元包括供电电容；

解吸单元，所述解吸单元包括平行极板，平行极板包括平行设置的第一极板和第二极板，其中，第二极板与供电电容相连，导电悬臂梁的一端设置为固定端，另一端至少部分置于第一极板和第二极板之间设置为自由端，并且自由端能够被第一极板和第二极板激励而产生振动；

其中，当静电吸附装置执行吸附操作时，供电电容对第一电极和第二电极供电；当静电吸附装置执行解吸操作时，解吸单元与第一电极和第二电极相连。

本发明提出的快速响应的静电吸附装置，在吸附操作时，供电电容快速的向静电吸附单元供电，而解吸操作时，平行极板和导电悬臂梁结构能快速将静电吸附单元的电荷消耗掉，从而实现快速解吸。