本发明涉及工业吸盘领域,尤其涉及一种基于聚氯乙烯介电凝胶的可逆电控吸附装置。
背景技术：
1、在机器人、工业自动化以及航空航天等领域，通常采用末端执行器来实现物体的运输。针对传统刚性机械手/爪等对目标物体有较大损伤的问题，人们设计了多种吸盘装置对大幅面物体进行抓取，取得了较好的效果。
2、目前，常见的吸附类末端抓手包括气动式吸盘、磁力式吸盘、静电吸盘等。比如真空吸盘，其结构简单，但采用真空负压进行驱动，需要附带气泵，存在体积笨重、灵活性差、难以微型化等问题；又如磁力式吸盘，利用磁响应材料和外部磁场来实现吸附和脱附，虽然其能够提供较好的吸附性能，但磁控吸盘所需组装设备复杂繁冗，需要较为笨重的电磁发生器，在实际使用过程中局限性较大；静电吸盘，则是根据静电吸附原理，要求被吸附物体表面具有导电特性，但这种吸盘产生的吸附力非常小，不足以满足吸附要求。
技术实现思路
1、本发明意在提供一种吸附力强、结构简单的可逆电控吸附装置。
2、为解决上述问题，本发明提供了一种可逆电控吸附装置，包括罩体，罩体的上端为上盖、下端为罩口，所述罩体内壁周向上设置有阳极，所述罩口被一层具有电致变形的吸附层封闭，所述罩体上盖、罩体内壁以及吸附层内侧三者围合形成吸附腔；所述吸附层外侧表面上设有可随吸附层变形的阴极层，在吸附层外侧沿着罩口边沿设置有密封圈。
3、有益效果：(1)本发明采用具有电致变形特性的吸附层作为关键部件，当装置紧贴在目标物表面时，吸附层、罩口与目标物表面形成密封空间。该吸附层在电场作用下能够发生显著的体积变化或形状变形，当施加电压时，阳极与阴极之间形成电场，电场诱导吸附层内的带负电荷的物质向带正电荷的阳极迁移，在靠近阳极侧形成负电荷富集层，并与阳极相互吸引，进而驱动吸附层沿着罩体壁上的阳极蠕变变形(即吸附层向吸附腔内凹陷)，因此，吸附腔容积减小，密封空间增大产生负压，实现对目标物体的吸附，断电后，吸附层能够快速恢复至初始状态，进而使得罩体与目标物脱离。这种电控吸附效应不仅响应速度快，而且控制精度高，可实现快速、可逆的吸附操作；
4、(2)本发明在吸附层外侧沿罩口边沿设置了密封圈，该密封圈与吸附层紧密配合，有效防止了外部环境的干扰和内部气体的泄漏，这一设计确保了吸附腔在工作过程中的封闭性和稳定性，提高了吸附效率；
5、(3)本发明通过调节施加在电极板上的电压大小和极性，可以精确控制吸附层的变形程度，进而控制吸附腔的容积变化，这种可逆的控制方式使得本装置在需要频繁更换或释放吸附物质的场合下具有极大的应用价值。
6、本发明通过巧妙地将电致变形材料与电场结合，实现了对吸附过程的精确控制，可调节吸附力且结构简单，具有显著的技术效果和广泛的应用前景。
7、进一步地，所述吸附层是由聚氯乙烯介电凝胶制成的层状结构，其外侧涂覆有预氧化共晶镓铟合金层作为阴极层；所述阳极是由导电铜网制成的筒状结构。
8、聚氯乙烯介电凝胶在电场作用下，其内部己二酸二丁酯小分子向阳极迁移，在靠近阳极侧形成负电荷富集层，进而引发吸附层向阳极变形(即吸附层向吸附腔内凹陷)，实现更高效的吸附；所述阳极是由导电铜网制成的筒状结构，不仅具有优良的导电性能，能够确保电场均匀分布并有效传递到聚氯乙烯介电凝胶层，而且其网状结构还提供了良好的机械支撑和柔韧性，吸附层变形过程可以贴紧阳极，使其的内凹变形更加稳定可靠；而预氧化共晶镓铟合金作为阴极层，这种合金具有易拉伸(模量几乎为零)、电阻低且稳定(拉伸时电阻变化几乎为零)的特点，特别是经预氧化处理后，改善了与聚氯乙烯介电凝胶表面的可涂敷性和结合稳定性，使阴极电极能够随着吸附层变形而自适应变形，进一步提高吸附效率。
9、进一步地，所述密封圈为聚氯乙烯介电凝胶圈，并通过聚氯乙烯介电凝胶液体粘接在罩口边沿，可以是的密封圈与罩口紧固。
10、进一步地，所述聚氯乙烯介电凝胶的质量份数如下：
11、聚氯乙烯高分子 1份；
12、己二酸二丁酯 1～15份；
13、四氢呋喃 10～30份。
14、进一步地，所述聚氯乙烯介电凝胶的质量份数为：聚氯乙烯高分子1份、己二酸二丁酯6份、四氢呋喃15份，此配比下的聚氯乙烯介电凝胶模量较小，介电常数大；或者聚氯乙烯高分子1份、己二酸二丁酯1份、四氢呋喃10份，此配比下的聚氯乙烯介电凝胶模量大，介电损耗小，耐击穿；或者聚氯乙烯高分子1份、己二酸二丁酯15份、四氢呋喃30份，此配比下的聚氯乙烯介电凝胶模量小，变形能力强。
15、进一步地，所述预氧化共晶镓铟液体合金层，是通过搅拌共晶镓铟液体合金，进而引入空气使得镓金属的氧化(生成氧化剂)而获得膏状物，再将膏状物涂覆在吸附层表面而形成。其中氧化镓的存在令易流动共晶镓铟液体合金转化为高稳定性的膏状物，这样形成的因阴极层不仅具有高导电性和可忽略不计的附加刚度，而且在循环驱动过程中具有良好的电稳定性。
16、进一步地，所述罩体为上窄下宽的的锥形罩，所述阳极为上窄下宽的锥筒状网罩，便于吸附在变形过程中可以得到锥筒状网罩的支撑。
17、进一步地，所述阳极的下端与吸附层接触，这样阳极与阴极层之间距离较小，在电势差不变的情况下，两者之间所形成的电场强度更大。
1.一种可逆电控吸附装置，包括罩体，罩体的上端为上盖、下端为罩口，其特征在于：所述罩体内壁周向上设置有阳极，所述罩口被一层具有电致变形的吸附层封闭，所述罩体上盖、罩体内壁以及吸附层内侧三者围合形成吸附腔；所述吸附层外侧表面上设有可随吸附层变形的阴极层，在吸附层外侧沿着罩口边沿设置有密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述吸附层是由聚氯乙烯介电凝胶制成的层状结构，其外侧涂覆有预氧化共晶镓铟合金层作为阴极层；所述阳极是由导电铜网制成的筒状结构。
3.根据权利要求2所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述密封圈为聚氯乙烯介电凝胶圈，并通过聚氯乙烯介电凝胶液体粘接在罩口边沿。
4.根据权利要求3所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述聚氯乙烯介电凝胶的质量份数如下：
5.根据权利要求4所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述聚氯乙烯介电凝胶的质量份数如下：
6.根据权利要求4所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述聚氯乙烯介电凝胶的质量份数如下：
7.根据权利要求4所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述聚氯乙烯介电凝胶的质量份数如下：
8.根据权利要求5或6或7所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述预氧化共晶镓铟液体合金层，是通过搅拌共晶镓铟液体合金，进而引入空气使得镓金属的氧化而获得膏状物，再将膏状物涂覆在吸附层表面而形成。
9.根据权利要求8所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述罩体为上窄下宽的的锥形罩，所述阳极为上窄下宽的锥筒状网罩。
10.根据权利要求9所述的一种可逆电控吸附装置，其特征在于：所述阳极的下端与吸附层接触。
