本發(fā)明屬于吸附，尤其涉及一種復(fù)合電吸附抓手、控制方法以及上下料設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、吸附現(xiàn)象在自然界中普遍存在，拓寬了人們和動植物的生存空間和環(huán)境，在日常生活中起著不可替代的作用。常見的人工可控吸附方式有電磁吸附、負壓吸附、渦流吸附、仿生吸附等，各種吸附的優(yōu)劣如表1所示。

2、表1-常見吸附方式的特點與不足

3、

4、目前應(yīng)用較為廣泛的幾種吸附方式各有優(yōu)劣，但是缺少一種環(huán)境適應(yīng)性更加優(yōu)良的吸附方式。因此，人們逐漸注意到了靜電吸附技術(shù)，并開始將其應(yīng)用于攀附機器人，主動機器吸附以及觸覺技術(shù)領(lǐng)域等領(lǐng)域。相比于其他吸附方式，靜電吸附的獨特優(yōu)勢包括：(1)靜電吸附系統(tǒng)具有較強的適應(yīng)性，可用于吸附絕大部分材料和表面；(2)適用于多塵、低壓以及真空環(huán)境；(3)應(yīng)用中只有低電流(通常在范圍內(nèi))流通，系統(tǒng)能耗較低；(4)采用輕便簡單的機械和控制系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度；(5)可通過非接觸懸掛與柔軟的靜電吸附板來吸附易碎或者高價值材料。

5、但是靜電吸附(ea)也存在缺點，其不能用于提升接觸面積有限的物體，例如彈簧、銷和辦公回形針；而電磁吸附(ma)則不受接觸面積的影響，可以用于夾持各種接觸面積較小的導(dǎo)磁類材料。

6、因此，有必要將靜電吸附與電磁吸附結(jié)合起來，采用復(fù)合吸附的概念，制造一種e/ma抓手。在ea可吸附材料的基礎(chǔ)之上，還囊括了接觸面積有限的導(dǎo)磁類材料，提高了抓手的適用性。

7、除此之外，對于吸附裝置而言，我們還需要考慮物體吸附的是否緊固。傳統(tǒng)的靜電吸附軟抓手在夾持較重或復(fù)雜的材料時，由于抓手剛度較低，抓手與物體之間是以點力的形式結(jié)合，會容易出現(xiàn)剝離的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致吸附力顯著減小或者失效的問題。因此提出變剛度的想法，將點力轉(zhuǎn)化為面力，提高抓手與物件間吸附的緊固程度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合電吸附抓手、控制方法以及上下料設(shè)備，其可以實現(xiàn)平面和簡單曲面物件的適形貼附和共形抓取，并能避免物件掉落，保形節(jié)能。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明第一方面，提供了一種復(fù)合電吸附抓手，包括電源、控制器、軟電極、變剛度電極以及彈性電介質(zhì)；所述軟電極和變剛度電極嵌置于所述彈性電介質(zhì)內(nèi)，所述變剛度電極、軟電極均與所述電源以及控制器電連接；

3、給所述變剛度電極通電時，能加熱所述變剛度電極，使其具有低剛度狀態(tài)，在對所述變剛度電極斷電時，停止加熱，能使其具有高剛度狀態(tài)，進而使得抓手保形；

4、給所述軟電極和變剛度電極同時通電時，兩者能產(chǎn)生吸附力，使得所述彈性電介質(zhì)產(chǎn)生彎曲以貼附曲面物件。

5、進一步的，所述軟電極和變剛度電極采用3d打印技術(shù)制造而成，兩者的形狀為圓形螺線圈或方形螺紋圈。

6、進一步的，所述軟電極采用可被拉伸的軟體導(dǎo)電材料制成；所述變剛度電極采用加熱時可改變剛度的導(dǎo)電材料制成，所述導(dǎo)電材料在常溫下為固態(tài)，在通電加熱時可以迅速改變剛度，從而改變抓手整體的剛度。

7、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明第二方面，提供了一種上下料設(shè)備，包括移動裝置，所述移動裝置的動力輸出端固定有上述中任一項的復(fù)合電吸附抓手，所述移動裝置能移動所述復(fù)合電吸附抓手至目標位置。

8、進一步的，還包括支架，所述移動裝置包括x軸直線驅(qū)動模組、y軸直線驅(qū)動模組以及z軸直線驅(qū)動模組；所述x軸直線驅(qū)動模組固定在所述支架上，所述y軸直線驅(qū)動模組固定在所述x軸直線驅(qū)動模組的動力輸出端，所述z軸直線驅(qū)動模組固定在所述y軸直線驅(qū)動模組的動力輸出端。

9、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明第三方面，提供了一種復(fù)合電吸附抓手的控制方法，包括如下步驟：

10、給所述變剛度電極通電，以使所述變剛度電極加熱融化，從而降低抓手整體剛度；

11、給所述軟電極通電，以產(chǎn)生吸附力，使得所述彈性電介質(zhì)產(chǎn)生彎曲變形，用于被動貼附曲面物件；

12、對所述變剛度電極斷電，以使所述變剛度電極硬化，使得抓手整體處于高剛度狀態(tài)，實現(xiàn)保形的效果；

13、將所述軟電極連接高電壓，產(chǎn)生靜電吸附力吸附曲面物體；

14、對所述軟電極和所述變剛度電極斷電，以釋放所述曲面物件；

15、獲取物件信息，用于判斷是否吸取同樣物體；

16、根據(jù)物件信息，決定下一步采取的操作。

17、進一步的，所述根據(jù)物件信息，決定下一步采取的操作包括：

18、若所述物件是同樣物體，則抓手不再需要改變形狀，可以直接通過軟電極產(chǎn)生靜電吸附力吸附物件；

19、若所述物件是不同的物件，則抓手需要改變形狀，即重新進行變剛度與被動貼附過程后，再通過軟電極產(chǎn)生靜電吸附力吸附物件。

20、進一步的，當抓手被動貼附曲面物件后，還包括如下步驟：

21、檢測抓手整體的電容變化，在變剛度與被動貼附過程中，若抓手的電容值不再發(fā)生變化，即判斷為抓手與被吸附物體已經(jīng)連接緊密；

22、當判斷抓手與曲面物件連接緊密后，停止加熱，抓手的結(jié)構(gòu)恢復(fù)高剛度狀態(tài)。

23、進一步的，上述控制方法中，所述抓手具有如下三種吸附功能：

24、a、電磁吸附功能：

25、所述電磁吸附功能由所述軟電極和變剛度電極實現(xiàn)，通過對所述電源和控制器的調(diào)節(jié)，向軟電極和變剛度電極中的一種電極或串聯(lián)起來的兩種電極通入高電流，使得兩種電極中通入平行電流以增大電磁吸附力，此時抓手實現(xiàn)電磁吸附功能；

26、b、靜電-電磁復(fù)合吸附功能：

27、所述靜電-電磁復(fù)合吸附功能由所述軟電極和變剛度電極實現(xiàn)，通過對所述電源和控制器的調(diào)節(jié)，將所述軟電極連接高電壓，以提供靜電吸附力；將所述變剛度電極連接高電流，以提供電磁吸附力，此時抓手實現(xiàn)靜電吸附與電磁吸附功能；

28、c、變剛度靜電吸附功能：

29、所述變剛度靜電吸附功能由所述軟電極和變剛度電極實現(xiàn)，通過對所述電源和控制器的調(diào)節(jié)，首先將所述變剛度電極連接高電流以加熱融化電極，之后將所述軟電極連接高電壓以產(chǎn)生吸附力用于貼附物件表面，在確認抓手與物件連接緊密后，對所述變剛度電極斷電，維持所述軟電極的高電壓，以提供靜電吸附力，此時抓手實現(xiàn)靜電吸附功能。

30、進一步的，上述控制方法中，對于平面物件，采用電磁吸附功能，或者靜電-電磁復(fù)合吸附功能；對于曲面物件，采用變剛度靜電吸附功能。

31、本發(fā)明提供的復(fù)合電吸附抓手，可以在低剛度狀態(tài)下適形貼附、高剛度狀態(tài)穩(wěn)定下共性抓取復(fù)雜曲面物件，綜合而言，具有以下優(yōu)勢：

32、(1)適應(yīng)性大幅提高，可以適應(yīng)平面和凹凸面的物件表面形狀；

33、(2)可抓取物件的種類范圍擴大，適用性增強；

34、(3)在共形抓取曲面物件過程中，結(jié)構(gòu)持續(xù)處于高剛度狀態(tài)，沒有額外能量的損耗，從而可以起到節(jié)能保形的效果；

35、(4)可有效避免因變剛度吸附抓手剛度不足，物件易剝離從而導(dǎo)致吸附失效的問題。