[发明专利]一种静电吸附力测试平台及其测力方法

说明书

本发明公开了一种静电吸附力测试平台及其测力方法，包括平台底座、基底板、基底框架、十字形滚珠丝杠驱动装置、静电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滚珠丝杠驱动装置均安装于平台底座，基底板竖立安装于基底框架；所述吸附膜支架安装于十字形滚珠丝杠驱动装置，通过所述十字形滚珠丝杠驱动装置驱动吸附膜支架沿基底板的切向和法向移动；所述静电吸附膜布置于吸附膜支架并且与基底板平行；本发明的一种静电吸附力测试平台及测力方法，能够在同一平台上分别准确便捷地测量得到静电吸附膜的法向和切向静电吸附力，测量过程合理，测量准确。

技术领域

本发明属于静电吸附力测量技术领域，尤其涉及一种静电吸附力测试平台及其测力方法。

背景技术

静电吸附现象在生活中广泛存在。常见的静电吸附是指当带静电的物体靠近另一个不带静电的物体时，由于静电感应,没带静电的物体内部靠近带静电物体的一边会集聚与带电物体所携带电荷相反极性的电荷(另一侧产生等量同性电荷)，由于异性电荷互相吸引，就会表现出“静电吸附”现象。正是由于静电吸附具有能吸附目标物体的性能，使得其很早被广泛应用在各种场合，如静电分拣，静电打印机，工业除尘以及静电夹具等。

随着社会的发展和科技的进步，人工智能越来越受关注，这些智能产品的运动部分或者末端执行器大多需要与物体表面接触，以吸附的形式实现其功能。相较于传统吸附方式如真空吸附、磁吸附等，静电吸附具有能耗低、适应性广、响应速度快等优势。自1973年Wardly首次提出静电吸盘概念以来，静电吸附逐渐以静电吸片、静电吸附膜等形式表现出来，并在爬壁机器人、人体康复机构、管道清理机器人、机器人抓手等各个方面都有应用。

静电吸附主要以静电吸附膜为表现形式，静电吸附膜是将电极布置到PET、硅胶等高分子材料上，在电极两端通电后会产生静电吸附力的一种薄膜。由于静电吸附力的影响因素众多，通过理论研究推导量化静电吸附力非常困难，通过实验手段测试则是量化静电吸附力的一个有效途径之一，对于静电吸附的理论研究和实际应用具有很大的促进作用。目前常见的吸附力测试手段通常是用弹簧测力计测量或是通过悬挂砝码来测量切向静电吸附力，这些测试方法人为影响因素较多，测量过程存在一定缺陷，测力方向单一，所测数据也不够准确。

发明内容

针对现有测试方法中的缺陷，为了能够在同一平台上分别准确便捷的测量到静电吸附膜的法向和切向静电吸附力，设计了如下静电吸附力测试平台及其测力方法。

本发明的一种静电吸附力测试平台，包括平台底座、基底板、基底框架、十字形滚珠丝杠驱动装置、静电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滚珠丝杠驱动装置均安装于平台底座，基底板竖立安装于基底框架；所述吸附膜支架安装于十字形滚珠丝杠驱动装置，通过所述十字形滚珠丝杠驱动装置驱动吸附膜支架沿基底板的切向和法向移动；所述静电吸附膜安装于吸附膜支架并且与基底板平行，测量法向静电吸附力时，先点击计算机上LabVIEW界面中的电机法向正传按钮，使丝杠带动膜支架上的静电吸附膜沿法向靠进基底板并紧密接触直到LabVIEW中采集界面上三维力传感器采集到的力达到规定大小的力，之后点击LabVIEW中电机停止按钮，即完成预载荷的施加。一定时间后再点击计算机上LabVIEW界面中的电机法向反传按钮使静电吸附膜与基底板沿法向脱离，在计算机LabVIEW界面中读取三维力传感器上记录到的最大法向力F1；接下来再点击计算机上LabVIEW界面中的电机法向正传按钮使静电吸附膜与基底板在法向上紧密接触直到力达到与之前相同预载荷后，点击LabVIEW界面中电机停止按钮使静电吸附膜停止运动，给静电吸附膜通高压电一定时间后，点击LabVIEW界面中法向反转按钮使静电吸附膜沿着法向与基底板脱离，从而记录下整个过程中最大法向力F2,用F2-F1即为法向静电吸附力（测量法向静电吸附力时，当静电吸附膜与基底板接触后会有范德华力等产生，所以要施加预载荷，使其在法向上紧密接触，从而减少范德华力等对测力效果的影响）。