[發明專利]一種靜電吸附力測試平臺及其測力方法

有效

• 申請號: 201810894782.6
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN108981998B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 陳銳;張卓;宋瑞洲
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 重慶憨牛知識產權代理有限公司 50261
• 代理人: 文科

本發明公開了一種靜電吸附力測試平臺及其測力方法，包括平臺底座、基底板、基底框架、十字形滾珠絲杠驅動裝置、靜電吸附膜和吸附膜支架以及配套的控制采集界面窗口；所述基底框架和十字形滾珠絲杠驅動裝置均安裝于平臺底座，基底板豎立安裝于基底框架；所述吸附膜支架安裝于十字形滾珠絲杠驅動裝置，通過所述十字形滾珠絲杠驅動裝置驅動吸附膜支架沿基底板的切向和法向移動；所述靜電吸附膜布置于吸附膜支架并且與基底板平行；本發明的一種靜電吸附力測試平臺及測力方法，能夠在同一平臺上分別準確便捷地測量得到靜電吸附膜的法向和切向靜電吸附力，測量過程合理，測量準確。

技術領域

本發明屬于靜電吸附力測量技術領域，尤其涉及一種靜電吸附力測試平臺及其測力方法。

背景技術

靜電吸附現象在生活中廣泛存在。常見的靜電吸附是指當帶靜電的物體靠近另一個不帶靜電的物體時，由于靜電感應,沒帶靜電的物體內部靠近帶靜電物體的一邊會集聚與帶電物體所攜帶電荷相反極性的電荷(另一側產生等量同性電荷)，由于異性電荷互相吸引，就會表現出“靜電吸附”現象。正是由于靜電吸附具有能吸附目標物體的性能，使得其很早被廣泛應用在各種場合，如靜電分揀，靜電打印機，工業除塵以及靜電夾具等。

隨著社會的發展和科技的進步，人工智能越來越受關注，這些智能產品的運動部分或者末端執行器大多需要與物體表面接觸，以吸附的形式實現其功能。相較于傳統吸附方式如真空吸附、磁吸附等，靜電吸附具有能耗低、適應性廣、響應速度快等優勢。自1973年Wardly首次提出靜電吸盤概念以來，靜電吸附逐漸以靜電吸片、靜電吸附膜等形式表現出來，并在爬壁機器人、人體康復機構、管道清理機器人、機器人抓手等各個方面都有應用。

靜電吸附主要以靜電吸附膜為表現形式，靜電吸附膜是將電極布置到PET、硅膠等高分子材料上，在電極兩端通電后會產生靜電吸附力的一種薄膜。由于靜電吸附力的影響因素眾多，通過理論研究推導量化靜電吸附力非常困難，通過實驗手段測試則是量化靜電吸附力的一個有效途徑之一，對于靜電吸附的理論研究和實際應用具有很大的促進作用。目前常見的吸附力測試手段通常是用彈簧測力計測量或是通過懸掛砝碼來測量切向靜電吸附力，這些測試方法人為影響因素較多，測量過程存在一定缺陷，測力方向單一，所測數據也不夠準確。

發明內容

針對現有測試方法中的缺陷，為了能夠在同一平臺上分別準確便捷的測量到靜電吸附膜的法向和切向靜電吸附力，設計了如下靜電吸附力測試平臺及其測力方法。

本發明的一種靜電吸附力測試平臺，包括平臺底座、基底板、基底框架、十字形滾珠絲杠驅動裝置、靜電吸附膜和吸附膜支架以及配套的控制采集界面窗口；所述基底框架和十字形滾珠絲杠驅動裝置均安裝于平臺底座，基底板豎立安裝于基底框架；所述吸附膜支架安裝于十字形滾珠絲杠驅動裝置，通過所述十字形滾珠絲杠驅動裝置驅動吸附膜支架沿基底板的切向和法向移動；所述靜電吸附膜安裝于吸附膜支架并且與基底板平行，測量法向靜電吸附力時，先點擊計算機上LabVIEW界面中的電機法向正傳按鈕，使絲杠帶動膜支架上的靜電吸附膜沿法向靠進基底板并緊密接觸直到LabVIEW中采集界面上三維力傳感器采集到的力達到規定大小的力，之后點擊LabVIEW中電機停止按鈕，即完成預載荷的施加。一定時間后再點擊計算機上LabVIEW界面中的電機法向反傳按鈕使靜電吸附膜與基底板沿法向脫離，在計算機LabVIEW界面中讀取三維力傳感器上記錄到的最大法向力F1；接下來再點擊計算機上LabVIEW界面中的電機法向正傳按鈕使靜電吸附膜與基底板在法向上緊密接觸直到力達到與之前相同預載荷后，點擊LabVIEW界面中電機停止按鈕使靜電吸附膜停止運動，給靜電吸附膜通高壓電一定時間后，點擊LabVIEW界面中法向反轉按鈕使靜電吸附膜沿著法向與基底板脫離，從而記錄下整個過程中最大法向力F2,用F2-F1即為法向靜電吸附力（測量法向靜電吸附力時，當靜電吸附膜與基底板接觸后會有范德華力等產生，所以要施加預載荷，使其在法向上緊密接觸，從而減少范德華力等對測力效果的影響）。