亚毫秒电致黏附粘合与释放时力的动力学建模

电致黏附 clutch 是一种电可控的可切换粘合剂，常用于柔性机器人和 haptics 用户界面。它们可以在低功耗下对各种表面形成强力。然而，文献中报道的电致黏附 clutch 的粘合与释放时间快于传统静电模型所预测的几个数量级。特别是，较大的释放时间可能限制电致黏附在高带宽应用中的实用性。我们发展了一种新的电机模型，用于电致黏附，考虑极化动力学、驱动电路的升降时间以及介质与基板之间的接触力学。我们在仿真和实验中展示了不同设计参数如何影响以厘米尺度电致黏附 clutch 粘合至金属基板的粘合与释放时间，我们发现该模型准确地捕捉了实验结果的 magnitude 和趋势。特别是，我们发现更高的驱动频率、较窄的基板横向比例以及更快的驱动电路输出阶段能够显著加快释放时间。最快的 clutch 实现了小于 15 微秒的粘合时间和小于 875 微秒的释放时间，这分别比先前文献中针对厘米尺度电致黏附 clutch 的最佳时间快 10 倍和 17.1 倍。