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Electroadhesión

La electroadhesión [ 1 ] es el efecto electrostático de la asfixia entre dos superficies sometidas a un campo eléctrico . [ 2 ] Las aplicaciones incluyen la retención de papel e...

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La electroadhesión [ 1 ] es el efecto electrostático de la asfixia entre dos superficies sometidas a un campo eléctrico . [ 2 ] Las aplicaciones incluyen la retención de papel en superficies de plotter , la prensión robótica asfixiante (pinzas electrostáticas), pantallas electroadhesivas, [ 3 ] etc. Se han reportado presiones de sujeción en el rango de 0,5 a 1,5 N /cm² ( 0,8 a 2,3 psi ). [ 4 ] Actualmente, la presión lateral máxima alcanzable mediante electroadhesión es de 85,6 N/ cm² . [ 5 ]

Una almohadilla electroadhesiva consta de electrodos conductores colocados sobre un sustrato de polímero . Cuando se inducen cargas positivas y negativas alternas en electrodos adyacentes, el campo eléctrico resultante genera cargas opuestas en la superficie que toca la almohadilla, provocando así adhesión electrostática entre los electrodos y las cargas inducidas en el material de la superficie en contacto. [ 6 ]

La electroadhesión puede dividirse, a grandes rasgos, en dos formas básicas: la que concierne a la aprehensión de materiales conductores de electricidad, donde se aplican las leyes generales de la capacitancia ( D = E ε), y la que se utiliza con materiales aislantes de electricidad, donde se aplica la teoría más avanzada de la electrostática ( D = E ε + P ). [ 7 ] En la práctica, las irregularidades superficiales, como ondulaciones , arrugas y rugosidad, introducen espacios de aire. Algunos modelos tienen en cuenta estos efectos incorporando una capa que representa dichos espacios de aire. [ 8 ]

Recientemente, la electroadhesión ha captado una atención creciente tanto en el ámbito académico como en el industrial. Se propone su aplicación en diversos campos, incluyendo dispositivos de agarre, [ 9 ] robots trepadores, [ 10 ] háptica de realidad virtual [ 11 ] y mecanismos de rigidez variable. [ 12 ]

Referencias

  1. ↑AliAbbasi, Easa; Sormoli, MReza Alipour; Basdogan, Cagatay (2022). "Frequency-Dependent Behavior of Electrostatic Forces Between Human Finger and Touch Screen Under Electroadhesion". IEEE Transactions on Haptics. 15 (2): 416–428. Bibcode:2022ITHap..15..416A. doi:10.1109/TOH.2022.3152030. PMID 35171777.
  2. ↑Mici, Joni; Ko, Jang Won; West, Jared; Jaquith, Jeffrey; Lipson, Hod (2019-05-01). "Parallel electrostatic grippers for layered assembly". Additive Manufacturing. 27: 451–460. doi:10.1016/j.addma.2019.03.032. ISSN 2214-8604.
  3. ↑AliAbbasi, Easa; Martinsen, Ørjan Grottem; Pettersen, Fred-Johan; Colgate, James Edward; Basdogan, Cagatay (2024). "Experimental Estimation of Gap Thickness and Electrostatic Forces Between Contacting Surfaces Under Electroadhesion". Advanced Intelligent Systems. 6 (4) 2300618. doi:10.1002/aisy.202300618. Retrieved 2024-06-14.
  4. ↑"Electroadhesive Surface-Climbing Robots". SRI International. Archived from the original on 2013-07-03. Retrieved 2013-07-01.
  5. ↑Wei, Daiyue; Xiong, Quan; Dong, Jiufeng; Wang, Huacen; Liang, Xuanquan; Tang, Shiyu; Xu, Xinwei; Wang, Hongqiang; Wang, Hong (2023-06-01). "Electrostatic Adhesion Clutch with Superhigh Force Density Achieved by MXene-Poly(Vinylidene Fluoride–Trifluoroethylene–Chlorotrifluoroethylene) Composites". Soft Robotics. 10 (3): 482–492. Bibcode:2023SoftR..10..482W. doi:10.1089/soro.2022.0013. ISSN 2169-5172. PMID 36318822.
  6. ↑"Electroadhesion". SRI International. Archived from the original on 2014-04-03. Retrieved 2014-05-08.
  7. ↑"A brief history of Electroadhesion"(PDF). mechatronics.org. Retrieved 2014-01-06.
  8. ↑ Wang, Hongqiang. "Modelo integral de rigidez variable por atasco laminar impulsado por adhesión electrostática_supp2-3319650.mp4". doi : 10.1109/tmech.2023.3319650/mm1 .{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  9. ^ Schaler, Ethan W.; Ruffatto, Donald; Glick, Paul; Blanco, Víctor; Parness, Aaron (septiembre de 2017). "Una pinza electrostática para objetos flexibles" . Conferencia internacional IEEE/RSJ 2017 sobre robots y sistemas inteligentes (IROS) . IEEE. págs. 1172-1179 . doi : 10.1109/iros.2017.8202289 . ISBN  978-1-5386-2682-5.
  10. ↑ Wang, Hongqiang; Yamamoto, Akio (2017). "Análisis y soluciones para el pandeo de robots trepadores electrostáticos delgados y flexibles tipo oruga". IEEE Transactions on Robotics . 33 (4): 889– 900. doi : 10.1109/TRO.2017.2690302 .
  11. ↑ Xiong, Quan; Liang, Xuanquan; Wei, Daiyue; Wang, Huacen; Zhu, Renjie; Wang, Ting; Mao, Jianjun; Wang, Hongqiang (2022). "So-EAGlove: guante háptico de realidad virtual que reproduce la sensación de suavidad con frenos adhesivos electrostáticos ajustables en fuerza". IEEE Transactions on Robotics . 38 (6): 3450– 3462. Bibcode : 2022ITRob..38.3450X . doi : 10.1109/TRO.2022.3172498 .
  12. ↑ Chen, Cheng; Fan, Dongliang; Ren, Hongliang; Wang, Hongqiang (2024). "Modelo integral de rigidez variable por atasco laminar impulsado por adhesión electrostática". IEEE/ASME Transactions on Mechatronics . 29 (3): 1670– 1679. Bibcode : 2024IATM...29.1670C . doi : 10.1109/TMECH.2023.3319650 .

Lecturas adicionales

  • Liang X, Sun Y, Wang H, et al. Manipulaciones delicadas con mecanismo flexible y adhesión electrostática[C]//2016 6.ª Conferencia Internacional IEEE sobre Robótica Biomédica y Biomecatrónica (BioRob). IEEE, 2016: 401-406.
  • Wang H, Yamamoto A, Higuchi T. Un robot trepador oruga que integra electroadhesión y actuación electrostática[J]. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2014, 11(12): 191.
  • Xie G, Wang W, Zhao X, et al. Almohadilla electroadhesiva de bajo voltaje con capa aislante delgada fabricada mediante deposición de parileno[C]//2019 IEEE 9th Annual International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (CYBER). IEEE, 2019: 197-202.
  • Wang H, Yamamoto A, Higuchi T. Robot electroadhesivo accionado por motor electrostático[C]//2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. IEEE, 2012: 914-919.
  • WANG H, YAMAMOTO A. Fuerza de despegue de la adhesión electrostática en robots trepadores electrostáticos de tipo oruga[J]. Revista de la Sociedad Japonesa de Electromagnetismo Aplicado y Mecánica, 2015, 23(3): 498-503.
  • Monkman GJ, Hesse S., Steinmann R. y Schunk H., Robot Grippers, Wiley-VCH, 2007.
  • Monkman GJ, Micropinzas electroadhesivas, Assembly Automation 30(4), 2003.
  • Monkman GJ, Retención de piezas durante el procesamiento en máquina, Assembly Automation 20(1), 2000.
  • Monkman GJ, Un análisis de la prensión restrictiva, Revista Internacional de Investigación Robótica 16(1), 1997.
  • Monkman GJ, Pinzas robóticas para su uso con materiales fibrosos, International Journal of Robotics Research 14(2), 1995.
  • Monkman GJ, Dispositivos robóticos flexibles y electroadhesión, Robotica 10(2), 1992.
  • Monkman GJ, Taylor PM y Farnworth GJ, Principios de electroadhesión en la tecnología de la confección, Revista internacional de ciencia y tecnología de la confección 1(3), 1989.
  • Guo J., et al., Tecnologías de electroadhesión para robótica: una revisión exhaustiva, IEEE Transactions on Robotics 36(2), 2020.
  • Guo J., Bamber T., et al, Optimización y verificación experimental de electroadhesivos interdigitales coplanares, J. Phys. D: Appl. Phys. 49 415304, 2016.
  • Guo J., Bamber T., et al, Investigación de la relación entre la fuerza electroadhesiva interfacial y la textura de la superficie, J. Phys. D: Appl. Phys. 49 035303, 2016.
  • Bamber T., Guo J., et al., Métodos de visualización para comprender el fenómeno de la electroadhesión dinámica, J. Phys. D: Appl. Phys. 50 205304, 2017
  • Guo J., Bamber T., et al., Hacia electroadhesivos adaptativos e inteligentes para la manipulación robótica de materiales, EEE ROBOTICS AND AUTOMATION LETTERS, VOL. 2, NO. 2, ABRIL 2017
  • Guo J., Bamber T., et al., Optimización geométrica de actuadores electroadhesivos basada en simulación electrostática 3D y su verificación experimental, IFAC-PapersOnLine, 2016
  • Guo J., Bamber T., et al., Estudio experimental de la relación entre la fuerza electroadhesiva interfacial y el voltaje aplicado para diferentes materiales de sustrato, Applied Physics Letters, 2017
  • Guo J., Bamber T., et al., Electroadhesivos simétricos independientes de diferentes condiciones de la superficie interfacial, Applied Physics Letters, 2017
  • Robóticas trepadoras electroadhesivas. Archivado el 26 de agosto de 2009 en Wayback Machine.
  • Electroadhesivos para el aterrizaje de vehículos aéreos no tripulados (UAV)
  • Electroadhesivos, combinados con músculos artificiales, para dispositivos robóticos similares a la piel, incluyendo transportadores blandos y robots oruga.
  • Laboratorio SUSTech AAR