CN205021603U - 电粘附性系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电粘附性系统。提供了一种电粘附性抓持系统，其包括真空增强的抓持器。该抓持器可以包括与一个或多个电极相关联的电粘附性表面和联接到该电粘附性表面的承重背衬。该背衬联接到该电粘附性表面的背侧，以便至少部分地限定该电粘附性表面的形状。该背衬被配置为在卷曲形状与不卷曲形状之间挠曲。伸展臂被配置为向该背衬施加力，使得该背衬从该卷曲形状挠曲到该不卷曲形状。当定位于衬底附近时，该背衬的解除卷曲运动可以致使该电粘附性表面变得真空密封到该衬底上。可以将电源配置为向该电粘附性表面施加电压。

Description

电粘附性系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年10月16日提交的美国专利申请号13/653,376的优先权，该美国专利申请要求2011年10月19日提交的美国临时专利申请号61/549,099的优先权；本申请还要求2012年10月12日提交的美国临时专利申请号61/713,174的优先权，所有这些申请通过引用以其全文且出于所有目的而结合在此。

背景技术

除非在此另有说明，否则这个部分中描述的材料不是本申请中的权利要求书的现有技术，并且并不因为包括在这个部分中就被认可为现有技术。

多年来，产品的大批量生产已导致许多创新。对各种材料和物件的工业处置已取得实质性发展，特别是在机器人技术领域。举例来说，现在使用各种类型的机器人技术和其他自动系统以便在许多制造以及其他材料处置过程期间“抓放”物件。此类机器人技术和其他系统可以包括例如作为指定过程的部分而抓持、提升和/或放置物件的机械臂。当然，也可以借助于此类机器人技术或其他自动系统实现其他操纵和材料处置技术。尽管多年来本领域中存在许多进展，但关于能够以此方式处置的物品方面存在限制。

常规机器人式抓持器通常使用吸力或大的法向力和精细控制与机械致动的组合以便抓持物体。此类技术具有若干缺点。举例来说，使用吸力倾向于需要平滑、清洁、干燥并且大体上平坦的表面，这限制了可以抓持的物体的类型和条件。吸力还倾向于需要泵的大量功率并且容易在真空或低压密封件上的任何位置处泄漏，所导致的吸力丧失可能是灾难性的。使用机械致动常常需要在物体上的大的法向或“挤压”力，并且还倾向于限制以机器人方式抓持易碎或精密物体的能力。产生大的力还增大机械致动的成本。具有大挤压力的机械泵以及常规机械致动还常常需要实质性重量，这对于一些应用来说是主要缺点，例如在机械手臂的末端，必须支撑加大的质量。此外，即使当配合坚固物体使用时，机械臂、机械爪等也可能在物体自身的表面上留下损坏标记。

可以使用经由非永久性和/或可逆附接来处置物件和材料的替代技术。化学粘附剂可能会留下残留物，并且倾向于吸引灰尘以及其他减小有效性的残渣。一旦应用此类化学粘附剂抓持或附接，化学粘附剂也可能需要大量加大的力来撤销或克服对物体的抓持或附接，因为在这些情况下，抓持交互作用和力典型地是不可逆的。提供到物件的附接的另一种方法涉及使用紧固件，例如钉子、螺钉、粘接、绳索、编结，等等。然而，类似于化学粘附剂，此类紧固件典型地是不可容易地拆卸的，并且因此附接在没有前提条件的情况下可能是不可逆的，并且可能会导致对物件或衬底的损坏。

将物体非永久性和/或可逆地附接到衬底的其他方法可以依赖于范德华力。由天然壁虎以及更为新近的“人工壁虎”系统在应用于衬底时采用的这些力在应用于衬底时常常需要使用机械平滑(压力)力以便诱发紧密接触，并且因此，这些系统典型地不是非常适合于在长时间段内承受大负载。

实用新型内容

一些实例涉及电粘附性表面和装置。此类电粘附性表面可以包括电极，这些电极被配置为在将一个适当电压或电流施加到这些电极时诱发与附近物体的静电吸引。在一些情况下，电极极化可以在一个附近物体中诱发对应极化以实现该物体到该电粘附性表面的粘附。在此所披露的系统包括用于电粘附性表面的框架背衬，这些框架背衬被配置为使形状从一个卷曲形状改变为一个不卷曲形状。当将该电粘附性表面压抵一个目标物件时，从该卷曲形状到该不卷曲形状的该转变能够以如下方式使得该电粘附性表面在该目标表面上变平滑：迫使空气和污染物从该抓持表面与该目标衬底之间的界面排空。该框架的不卷曲的、平滑化应用由此可以在该抓持表面与该目标衬底之间创建真空密封。

本实用新型的一些实施例提供一种系统。该系统可以包括一个电粘附性表面、一个承重背衬，以及一个电源。该电粘附性表面可以与一个或多个电极相关联。该承重背衬可以联接到该电粘附性表面的一个背侧以便至少部分地定义该电粘附性表面的形状。该背衬可以被配置为从一个卷曲形状挠曲到一个不卷曲形状。该挠曲可以诱发该电粘附性表面的该形状的对应转变。该电源可以被配置为将一个电压施加到与该电粘附性表面相关联的该一个或多个电极以由此使得该电粘附性表面粘附到位置接近于该电粘附性表面的一个物件。

该系统的所述电粘附性表面的形状的所述转变包括从所述背衬具有所述卷曲形状时的第一形状转变到所述背衬具有所述不卷曲形状时的第二形状，其中所述第一形状的凸曲率比所述第二形状的凸曲率大。

该系统的所述背衬被配置为使得所述电粘附性表面从所述第一形状到所述第二形状的所述转变通过以下操作而进行：(i)所述电粘附性表面的初始部分变得与所述第二形状的对应部分重合，以及(ii)响应于施加到所述背衬的力，所述电粘附性表面的紧邻所述初始部分的后续部分变得与所述第二形状的另一部分重合。

该系统的所述转变是按空间顺序方式进行，使得仅在所述电粘附性表面的给定部分与所述初始部分之间所述电粘附性表面上的所有点也与所述第二形状的相应部分重合之后，所述给定部分才变得与所述第二形状的对应部分重合。

该系统的所述电粘附性表面的形状的改变包括从所述背衬具有所述卷曲形状时的凸弯曲的表面改变为所述背衬具有所述不卷曲形状时的平坦的表面。

该系统的所述背衬在所述背衬的与联接到所述电粘附性表面的所述背侧的侧面相对的带凹口侧中包括多个凹口，其中所述凹口被配置为使得所述背衬经由压缩所述凹口中的间隙而挠曲到所述卷曲形状，以便相对于联接到所述电粘附性表面的所述背侧的所述侧面减小所述带凹口侧的长度。

该系统的所述凹口是平行的，并且横向于所述背衬的长度而定向。

该系统的所述背衬进一步包括在所述多个凹口之间联接到所述带凹口侧的系链，使得在所述背衬呈所述不卷曲形状时，所述系链中的张力抵抗所述带凹口侧的长度的增大。

该系统进一步包括：伸展臂，所述伸展臂联接到所述背衬并且被配置为将力施加到所述背衬以便使所述背衬从所述卷曲形状挠曲到所述不卷曲形状；以及形状锁定装置，所述形状锁定装置被配置为在柔性支撑构件处于所述不卷曲位置时选择性地锁定所述伸展臂的位置，由此使所述电粘附性表面的形状固定。

该系统的所述形状锁定装置包括偏置装置，所述偏置装置被配置为在所述形状锁定装置不接合时经由所述伸展臂将所述背衬偏置成所述卷曲形状，并且所述形状锁定装置被配置为在所述形状锁定装置接合时克服所述伸展臂上的所述偏置。

该系统的所述形状锁定装置包括具有一个或多个电极的电粘附性板，所述电粘附性板响应于将电压施加到所述一个或多个电极而使所述伸展臂将所述背衬保持于所述不卷曲形状。

该系统进一步包括：控制器，所述控制器被配置为：(i)使所述电源将电压施加到与所述电粘附性表面相关联的所述一个或多个电极，以便使所述电粘附性表面粘附到所述物件，并且(ii)使所述电源将电压施加到所述电粘附性板以选择性地接合所述形状锁定装置以便使所述电粘附性表面的形状固定。

该系统进一步包括：轴杆，所述轴杆经由滑动套箍联接到所述伸展臂，所述滑动套箍被配置为沿着所述轴杆的长度从第一位置滑动到第二位置，处于所述第一位置的所述轴杆使所述伸展臂将所述背衬保持于所述卷曲形状，并且处于所述第二位置的所述轴杆使所述伸展臂将所述背衬保持于所述不卷曲形状。

该系统进一步包括：力传送套箍，所述力传送套箍被配置为沿着所述轴杆邻近于所述滑动套箍滑动以便接合所述滑动套箍以从所述第一位置移动到所述第二位置。

该系统的所述电粘附性表面被配置为与所述物件创建气密的密封。

所属领域的普通技术人员通过适当地参考附图阅读以下详细描述将明白这些以及其他的方面、优点和替代方案。

附图说明

图1A是示例电粘附性装置的侧视横截面。

图1B以侧视横截面图来图示粘附到一个外物的图1A的示例电粘附性装置。

图1C以侧视横截面特写图来图示由于所粘附的示例电粘附性装置中的电极之间的电压差而形成于图1B的外物中的电场。

图2A以侧视横截面图来图示其上具有单一电极的一对示例电粘附性抓持表面。

图2B以侧视横截面图来图示电压所施加到的图2A的该对示例电粘附性抓持表面。

图3A以顶部透视图来图示呈薄片形式的示例电粘附性抓持表面，其中电极于其顶部表面和底部表面上图案化。

图3B以顶部透视图来图示呈薄片形式的另一示例电粘附性抓持表面，其中电极于其单一表面上图案化。

图4A以侧视横截面图来图示符合粗糙表面的形状的示例可变形电粘附性装置。

图4B以部分侧视横截面图来图示一个示例可变形电粘附性装置的表面，此时该装置最初接触外来表面。

图4C图示归因于静电吸引和顺应性的图4B的电粘附性装置的变形。

图5A以正视横截面图来图示使一个底表面粘附到外物的示例电粘附性装置。

图5B以特写正视横截面图来图示图5A的示例电粘附性装置。

图6以特写正视横截面图来图示底表面粘附到外物的具有电极的另一示例电粘附性装置。

图7A以正视横截面图来图示一个示例电粘附性系统，该电粘附性系统具有电粘附部件以及被适配成将分开的物体粘附在一起的辅助粘附部件。

图7B以顶部横截面图来图示图7A的示例电粘附性系统。

图8A图示一个示例真空增强电粘附性抓持器系统。

图8B图示一个示例真空增强电粘附性抓持器系统的侧视横截面图。

图9A以外观图来图示一个示例真空增强电粘附性抓持器。

图9B以横截面图来图示一个示例卷曲背衬的一个区段。

图9C以横截面图来图示呈卷曲形状的一个示例卷曲背衬。

图9D以横截面图来图示配备有柔性系链以强制执行单向卷曲的一个示例卷曲背衬。

图10A是接近衬底的一个示例真空增强电粘附性抓持器的侧视图。

图10B示出图10A的抓持器，此时该抓持器初次接触衬底。

图10C示出跨越衬底伸展以创建真空粘附的图10A的抓持器。

图10D示出图10A的抓持器，该抓持器提升衬底，而粘附同时通过真空与电粘附力两者提供粘附。

图10E示出图10A的抓持器，该抓持器撤消真空和电粘附以释放衬底。

图11A图示具有分开激活的经图案化区域以促进真空增强电粘附的一个示例电粘附性抓持器。

图11B图示具有分开激活的经图案化区域以促进真空增强电粘附的另一个示例电粘附性抓持器。

图11C图示具有分开激活的经图案化区域以促进真空增强电粘附的另一个示例电粘附性抓持器。

图12A是一种用于操作由辅助粘附力增强的示例电粘附性装置的工艺的流程图。

图12B是另一种用于操作示例真空增强电粘附性装置的工艺的流程图。

图13描绘根据示例实施例而配置的计算机可读介质。

具体实施方式

在以下详细说明中，对附图进行参考，这些附图形成本文的一部分。除非上下文另外规定，否则在附图中，相似的符号典型地标识相似的部件。在详细说明、附图以及权利要求书中描述的示意性实施例并非意在具有限制性。在不背离于此所提供的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。将容易理解，可以在多种不同配置中安排、替代、组合、分开并且设计如在此所总体描述并且在附图中说明的本实用新型的各方面，所有配置明确地涵盖在此。

I.概述

在此所披露的抓持系统允许经由真空力与所诱发的静电吸引的组合选择性地粘附到一个物体。在此所披露的系统和装置包括柔性电粘附性抓持表面，该抓持表面施加到一个物体以便在抓持表面与该物体之间诱发真空密封。真空吸引可以接着补充和/或替换电粘附以将物体紧固到抓持表面。此类系统可以应用于自动和/或手动地处置适合于形成真空密封的平滑表面，例如玻璃薄片或其他平滑衬底。

为在电粘附性表面与目标衬底之间创建真空密封，披露了一个框架，该框架包括用于电粘附性抓持表面的背衬。该背衬被配置为在一个卷曲形状与一个不卷曲形状之间挠曲。当被压抵目标衬底时，抓持表面最初与目标衬底的一小部分接触，并且接着因为背衬在目标衬底上是不卷曲的而跨越目标衬底向外平滑化。所得平滑化作用排空目标衬底与抓持表面的界面之间的空气和污染物，并且导致两者之间的真空密封。激活抓持表面中的电粘附增强并且补充真空粘附以使组合的粘附力比任一单独粘附技术更强且更具弹性。

为释放该密封，撤消静电吸引力，并且允许框架返回到其卷曲形状，这使抓持表面从边缘开始并且向内移动而从目标衬底剥离。抓持表面的重新卷曲由此自动地打破真空密封以允许释放该物件。

与常规真空密封系统相比，本披露允许密封到脏的表面(例如，覆盖有灰尘的玻璃)。电粘附使得柔性抓持表面围绕物体或衬底上的颗粒保持紧密密封。电粘附还提供相对更具弹性的真空密封，因为归因于瞬态应力或剥离而形成的小间隙或气穴经自校正以通过电粘附将抓持表面拉回到物体而重整该密封。相比之下，常规真空密封并不在密封表面与物体之间形成气穴时自修复。因此，与单独使用真空粘附或单独使用静电粘附的系统相比，在此所披露的真空增强电粘附性系统和装置用相对较大的强度和可靠性创建粘附。所披露的系统和装置因此使得自动和/或手动物件处置操作能够包括较高速度移位、移动较重负载并且以比常规系统相对更大的可预测性和/或安全性进行，并且还具有其他优点。

II.示例电粘附性系统

在此使用时，术语‘电粘附’是指使用静电力将两个物体机械联接。如在此所述的电粘附使用这些静电力的电控制来准许两个物体之间的暂时性以及可拆卸的附接。归因于由所施加电场创建的静电力，此静电粘附将这些物体的两个表面保持在一起或增大两个表面之间的有效牵引或摩擦。除了将两个平坦、平滑并且通常导电的表面固持在一起之外，在此披露的电粘附装置和技术并不限制经受电粘附力和处置的物体的材料性质或表面粗糙度。在一些情况下，电粘附性表面可以是顺应性表面以促进独立于表面粗糙度的电粘附性吸引。举例来说，电粘附性表面可以具有足够柔性以使得该表面遵循所粘附物体的外表面的局部非均一性和/或缺陷。举例来说，电粘附性表面可以至少部分地符合微观、介观和/或宏观表面特征。当将适当电压施加到此类顺应性电粘附性表面时，电粘附性表面被吸引到所粘附物体的外表面，并且吸引使得电粘附性表面通过局部挠曲而至少部分地符合该外表面，使得电粘附性表面朝向外表面移动。

在不同实施例中，本披露涉及电粘附性或静电应用的系统、装置和方法。在一些实施例中，不同电粘附性或静电系统或装置可以包括被适配成提供适合于将分开的物体粘附在一起的静电力的电极以及促进除了静电力之外还使用辅助力或方式将分开的物体粘附在一起的底表面或其他辅助粘附部件。在一些情况下，此类底表面或其他辅助粘附部件可以包括具有到外物的多种粘附模式的软衬垫材料。尽管在此所披露的不同实例集中于特定电粘附性应用的具体方面，但将理解，在此所披露的不同原理和实施例同样可以应用于其他静电应用和安排。此外，尽管在此阐述的不同实例和论述除了电粘附力或部件之外还常常提及“辅助(secondary)”力或部件，但将容易了解，此类其他力或部件无需在所有情况下被视为“辅助”。在一些实例中，将一种类型的力或物件认为是静电或电粘附性吸引力或部件并且将另一种类型的力或物件认为是与这些静电或电粘附性类型分离的分开的吸引力或部件可能更为适当。此类其他吸引力在性质上可以是物理的，并且因此可以称为物理吸引力，这些力可以用以增强静电或电粘附力。

首先转到图1A，以正视横截面图来图示示例电粘附性装置。电粘附性装置10包括位于其“电粘附性抓持表面”11处或附近的一个或多个电极18，以及在电极之间的绝缘材料20以及背衬24或其他支撑结构部件。为了图示目的，电粘附性装置10示出为具有成三对的六个电极，但将容易了解，可以将更多或更少电极用于给定电粘附性末端执行器中。在仅单一电极用于一个给定电粘附性装置中的情况下，优选与该电粘附性装置一起使用具有相反极性的至少一个电极的互补电粘附性装置。关于大小，电粘附性装置10实质上比例不变。即，电粘附性末端执行器大小在表面积上可以在小于1平方厘米到大于若干米的范围内。更大和更小的表面积也是可能的，并且可以根据给定应用的需要来设定大小。

图1B以正视横截面图描绘粘附到一个外物14的图1A的示例电粘附性装置10。外物14包括表面12以及内部材料16。电粘附性装置10的电粘附性抓持表面11抵靠外物14的表面12或在其附近放置。接着使用与电极18电连通的外部控制电子设备(未示出)经由电极18施加静电粘附电压。如图1B中所示，静电粘附电压在相邻电极18上使用交替的正电荷与负电荷。由于电极18之间的电压差，产生一个或多个电粘附力，这些电粘附力用以将电粘附性装置10与外物14保持彼此抵靠。归因于所施加的力的性质，将容易了解，电粘附性装置10与外物14之间的实际接触是不必要的。确切地说，仅需要允许基于电场的电粘附性交互作用发生的足够的接近度。举例来说，纸片、薄膜或其他材料或衬底可以放置在电粘附性装置10与外物14之间。此外，尽管在此使用术语“接触”来表示电粘附性装置与外物之间的交互作用，但将理解，并非始终需要实际上的直接的表面到表面接触，使得例如绝缘体等一个或多个薄物体可以安置于装置或电粘附性抓持表面与外物之间。在一些实施例中，抓持表面与外物之间的此类绝缘体可以是该装置的一部分，而在其他实施例中，该绝缘体可以是分开的物件或装置。

另外或替代地，电粘附性抓持表面与所抓持物体之间可以存在间隙，并且此间隙在激活电粘附力之后可以减小。举例来说，电粘附力可以使得电粘附性抓持表面移动地得更接近所抓持物体的外表面以便使该间隙闭合。此外，电粘附性吸引力可以使得抓持表面在跨越抓持表面的表面区域的多个点处朝向所抓持物体的外表面移动。举例来说，顺应性抓持表面微观、介观和/或宏观上符合该外表面。通过抓持表面的此类局部间隙闭合可以由此使得抓持表面(至少部分地)符合物体的外表面。具有足够柔性以符合所粘附到的物体的外部表面中的局部非均一性、表面缺陷以及其他微观变化和/或宏观变化的电粘附性抓持表面在此被称为顺应性抓持表面。然而，应理解，在此所描述的抓持表面中的任一者可以展现此类顺应性，而不管是否具体被称为顺应性抓持表面。

图1C以正视横截面特写图来图示由于所粘附的示例电粘附性装置10中的电极之间的电压差而形成于图1B的外物中的电场。在将电粘附性装置10放置在外物14上并且施加静电粘附电压时，电场22形成于外物14的内部材料16中。电场22使内部材料16在局部极化或在材料16上局部诱发与装置18的电极上的充电荷相反的直接电荷，并且因此引起电极18(以及末端执行器10)之间的静电粘附以及外物16上所诱发的电荷。诱发电荷可以是电介质极化的结果或来自弱导电材料以及电荷的静电感应。在内部材料16为例如铜等强导体的情况下，诱发电荷可能会使电场22完全消除。在此情况下，内部电场22为零，但尽管如此，所诱发电荷仍形成并且提供静电力到电粘附性装置。

因此，静电粘附电压在电粘附性装置10与外物14的表面12下方的内部材料16之间提供总体静电力，该总体静电力维持电粘附性末端执行器相对于外物的表面的当前位置。该总体静电力可以足以克服在外物14上牵拉的重力，使得电粘附性装置10可以用来将外物保持举起。在不同实施例中，多个电粘附性装置可以抵靠外物14放置，使得可以在物体上提供附加静电力。静电力的组合可以足以提升、移动、抓放或以其他方式处置外物。电粘附性装置10还可以附接到其他结构并且将这些附加结构保持举起，或该装置可以使用于倾斜或易滑表面上以增大法向摩擦力。

从电极18移除静电粘附电压停止电粘附性装置10与外物14的表面12之间的静电粘附力。因此，当电极18之间不存在静电粘附电压时，电粘附性装置10可以更容易地相对于表面12移动。此条件允许电粘附性装置10在施加静电粘附电压之前和之后移动。控制良好的电激活和撤消实现快速粘附和拆卸，例如响应时间小于约50毫秒(举例来说)同时消耗相对较少量的电力。

电粘附性装置10包括在绝缘材料20的外部表面11上的电极18。此实施例良好地适合于到不同外物16的绝缘的和弱导电的内部材料14的受控附接。还涵盖电极18与绝缘材料20之间的其他电粘附性装置10关系，并且适合与广泛范围的材料(包括导电材料)一起使用。举例来说，薄电绝缘材料(未示出)可以位于电极的表面上。如将容易了解，表面11与12之间的更短距离以及此类电绝缘材料的材料性质造成了由基于场的诱发电粘附力的距离依赖性而导致的物体之间的更强电粘附性吸引力。因此，可以使用被适配成至少部分地符合外物14的表面12的可变形表面11。

在此使用时，术语静电粘附电压是指产生合适静电力以将电粘附性装置10联接到外物14的电压。电粘附性装置10所需要的最小电压将随着数个因素而变化，例如：电粘附性装置10的大小，电极18的材料导电率和间距，绝缘材料20，外物材料16，对电粘附的任何干扰的存在(例如灰尘、其他颗粒或湿气)，通过电粘附力支撑的任何物体的重量，电粘附性装置的顺应性，外物的介电性质和电阻率性质，和/或电极与外物表面之间的相关间隙。在一个实施例中，静电粘附电压包括电极18之间的差分电压，该差分电压在约500伏特与约15千伏特之间。更低的电压可以用于微型应用中。在一个实施例中，该差分电压在约2千伏特与约5千伏特之间。用于一个电极的电压可以是零。还可以将交替的正电荷与负电荷施加到邻近电极18。单一电极上的电压可以随时间而变化，并且具体地说，可以在正电荷与负电荷之间交替以便不对外物产生实质性长期充电。所得夹持力将随具体电粘附性装置10的特性、该装置黏附到的材料、任何颗粒干扰、表面粗糙度等而变化。一般来说，如在此所述的电粘附提供广泛范围的夹持压力，夹持压力通常被定义为由电粘附性末端执行器施加的吸引力除以该末端执行器与外物接触的面积。

实际电粘附力和压力将随设计以及数个因素而变化。在一个实施例中，电粘附性装置10提供在约0.7kPa(约0.1psi)与约70kPa(约10psi)之间的电粘附性吸引压力，但其他量和范围当然是可能的。可以通过改变接触表面的面积、改变所施加电压和/或改变电极与外物表面之间的距离来容易地实现具体应用所需要的力的量，但还可以按希望操纵其他相关因素。

因为静电粘附力而非传统机械或“挤压”力为用以保持、移动或以其他方式操纵外物的主要力，所以电粘附性装置10可以用于广泛的应用组中。举例来说，电粘附性装置10良好地适合与粗糙表面或具有宏观曲率或复合形状的表面一起使用。在一个实施例中，表面12包括大于约100微米的粗糙度。在一个特定实施例中，表面12包括大于约3毫米的粗糙度。此外，电粘附性装置10可以使用于有灰尘或脏的物体以及易碎的物体上。具有不同大小和形状的物体也可以由一个或多个电粘附性装置处置，如下文更详细地阐述。

2b)电粘附性抓持表面

尽管具有图1A的电粘附性抓持表面11的电粘附性装置10示出为具有六个电极18，但将理解，一个给定电粘附性装置或抓持表面可以仅具有单一电极。此外，将容易了解，一个给定电粘附性装置可以具有多个不同电粘附性抓持表面，其中每个分开的电粘附性抓持表面具有至少一个电极并且被适配成抵靠在待抓持外物或紧邻该外物放置。尽管术语电粘附性末端执行器、电粘附性抓持单元以及电粘附性抓持表面都在此使用以表示所关注的电粘附性部件，但将理解，这些不同术语可以在不同情境中可互换地使用。具体地说，虽然给定电粘附性装置可能包括众多相异抓持表面，这些不同抓持表面也可能被视为分开的“装置”或替代地被视为“末端执行器”自身。具有多个不同抓持表面的实施例可以视为一个单个装置，或还可以视为协同起作用的众多不同装置。

参考图2A和图2B，以侧视横截面图示出其上具有单一电极的一对示例电粘附性装置或抓持表面。图2A描绘具有与外物16的表面接触的电粘附性装置或抓持表面30、31的电粘附性抓持系统50，而图2B描绘使电压施加到其上的装置或抓持表面的已激活的电粘附性抓持系统50′。电粘附性抓持系统50包括直接接触外物16的两个电粘附性装置或抓持表面30、31。每个电粘附性装置或抓持表面30、31上联接有单一电极18。在这些情况下，电粘附性抓持系统可以设计为使用外物作为绝缘材料。当施加电压时，电场22形成于外物14内，并且在抓持表面30、31与外物之间创建静电力。如将容易了解，可以使用包括众多这些单电极电粘附性装置的不同实施例。

在一些实施例中，电粘附性抓持表面可以呈其上具有多个电极的平板或薄片的形式。在其他实施例中，抓持表面可以采用匹配最常提升或处置的外物的几何形状的固定形状。举例来说，弯曲几何形状可以用以匹配圆柱形油漆罐或苏打罐的几何形状。可以通过不同方式增强电极，例如通过于粘附性装置表面上图案化以改善电粘附性性能，或通过使用软或柔性材料制造这些电极以增大对外物上的不规则表面的顺应性并且因此增大符合性。

接下来转到图3A和图3B，以顶部透视图示出呈平板或薄片形式的电粘附性抓持表面的两个实例，其中电极图案化于其表面上。图3A示出呈薄片或平板形式的电粘附性抓持表面60，其中电极18于其顶部表面和底部表面上图案化。顶部电极组40与底部电极组42在绝缘层44的相对侧上互相交叉。在一些情况下，绝缘层44可以由硬质或刚性材料形成。在一些情况下，电极以及绝缘层44可以是顺应性的并且由例如丙烯酸弹性体等聚合物组成以增大顺应性。在一个优选实施例中，聚合物的模量低于约10MPa，并且在另一个优选实施例中，聚合物的模量更确切来说低于约1MPa。不同已知类型的顺应性电极适合与在此所描述的装置和技术一起使用，并且实例描述于美国专利号7,034,432中，该专利通过引用以其全文且出于所有目的而结合在此。

电极组42安置在绝缘层44的顶部表面23上，并且包括大量的线性的经图案化电极18的阵列。公共电极41以电气方式联接组42中的电极18，并且准许使用到公共电极41的单一输入引线与组42中的所有电极18进行电连通。电极组40安置在绝缘层44的底部表面25上，并且包括从顶部表面上的电极18侧向地移位的线性的经图案化电极18的第二阵列。底部电极组40也可包括公共电极(未示出)。如将容易了解，电极可以于绝缘层44的相对侧上图案化以增大抓持表面60耐受较高电压差的能力而不受电极之间的气隙中击穿的限制。

或者，电极还可以在与绝缘层的相同的表面上图案化，例如图3B中所示出者。如图所示，电粘附性抓持表面61包括薄片或平板，电极18仅于该薄片或平板的一个表面上图案化。电粘附性抓持表面61可以实质上类似于图3A的电粘附性抓持表面60，只是电极组46和48在顺应性绝缘层44的相同表面23上互相交叉。没有电极位于绝缘层44的底部表面25上。此具体实施例减小组46中的正电极18与组48中的负电极18之间的距离，并且允许将两组电极都放置在电粘附性抓持表面61的相同表面上。这在功能上去除了电极组46与48之间归因于绝缘层44的间距(如在实施例60中)。它还去除了在顶部表面23粘附到外物表面时在一组电极(先前在底部表面25上)与外物表面之间的间隙。在一些情况下，顶部(电极)表面23可以进一步涂覆有绝缘材料(未示出)，使得电极组46和48完全夹层(例如，囊封)于绝缘材料之间。尽管可以使用任一实施例60或61，但后一实施例61中的这些改变归因于两组电极46、48更接近于外物表面而在电粘附性抓持表面61与待处置的目标外物之间提供相对较大的电粘附力。

在一些实施例中，电粘附性装置或抓持表面可以包括性质上实质柔性的薄片或面纱型抓紧器。在此类实施例中，可以不使用背衬结构或使用实质上柔性的背衬结构，使得面纱型末端执行器或抓持表面的全部或一部分可以实质上挠曲或以其他方式符合一个或多个外物，如对于给定应用可能希望的。可以例如通过用薄材料形成电粘附性层或抓持表面、通过使用泡沫或弹性材料、通过从初级电粘附性薄片挤出护翼或延伸部、或通过仅在几个所选下伏位置连接薄片而非连接到整个刚性背衬以及其他可能性来实现创建促进对外物的此类符合或顺应性的电粘附性夹钳。

尽管用于呈平板或薄片形式的电粘附性抓持表面的前述示范性实施例将电极描绘为杆或条带，但将理解，任何合适的电极图案还也可以用于此类薄片型电粘附性抓持表面。举例来说，薄片型电粘附性抓持表面可以具有呈离散正方形或圆的形式的电极，这些电极分布在薄片各处并且以适当方式极化，例如成均匀隔开的“大圆点(polka-dot)”型式图案。还可以使用其他实例，例如两组电极经图案化为偏移螺旋形。作为其中例如聚合物等薄并且柔性的材料用于绝缘层并且其中电极以离散圆盘形式分布的一个具体实例，所得的柔性并且顺应性的电粘附性抓持表面“毯”将能够符合相对较大物体的不规则表面，同时在电压施加期间提供众多不同并且离散的电粘附力到这些表面。

2c)可变形抓持表面

在此所描述的电粘附性装置的另一特征是在如图4A到图4C中所示的电粘附性装置10中使用可变形表面和材料的选项。在一个实施例中，电粘附性装置10的一个或多个部分是可变形的。在一个具体实施例中，这包括装置10上的表面32。在另一实施例中，电极18之间的绝缘材料20是可变形的。电粘附性装置10可以使用材料顺应性(例如，软材料作为绝缘材料20)或结构设计(例如，见纤毛或绒毛样结构)来实现变形能力。在一个具体实施例中，绝缘材料20包括可弯曲但实质上不可弹性延伸的材料(例如，迈拉聚酯薄层)。在另一实施例中，绝缘材料20为模量小于约10MPa，且更确切来说小于约1MPa的软聚合物。取决于特定应用，还可以容易地使用更硬或更软的材料。

电极18也可以是顺应性的。绝缘材料20和电极18的顺应性可以用于上文所描述的电粘附性装置安排10中的任一者中。电粘附性装置10中的顺应性准许装置10的粘附表面32符合该表面所附接到的物体14的表面12中的特征。顺应性还可能与使用范德华力被动地粘附到外物的能力有关。图4A示出根据本披露的特定实施例的符合粗糙表面12的形状的顺应性电粘附性装置10。

粘附表面32被定义为电粘附性装置的接触所粘附到的衬底表面12的表面。粘附表面32可以包括或可以不包括电极。在一个实施例中，粘附表面32包括被添加以保护原本否则将可能露出的电极的薄并且顺应性的保护层。在另一实施例中，粘附表面32包括避免使残渣卡到该表面上的材料(例如，当已去除静电力时)。或者，粘附表面32可以包括粘性或粘附性材料以帮助粘附到壁表面或高摩擦材料以抵抗由于给定法向力而相对于粘附表面32的滑动。

电粘附性装置10的顺应性常常改善粘附性。当电极18与绝缘材料20两者都能够变形时，粘附表面32可以在最初并且在已施加初始电荷之后动态地符合粗糙表面12的轮廓。相对于图4B进一步详细地描述此动态顺应性。此表面顺应性使得电极18能够更接近于表面12，这增大由电粘附性装置10提供的总体夹持力。在一些情况下，静电力可以与距离(例如，电极18与表面12之间的距离)的平方成反比。然而，电粘附性装置10中的顺应性准许装置10建立、动态地改善并且维持与物体14的表面12的紧密接触，由此增大由电极18施加的保持力。添加的顺应性还可以在微观尺度上提供表面12与32之间的更大机械互锁以增大有效摩擦并且抑制滑动。

顺应性准许电粘附性装置10在最初并且在已施加电能之后动态地符合表面12。改善电粘附的此动态方法示出于根据本实用新型的另一实施例的图4B和图4C中。图4B示出电粘附性装置10的表面32，此时装置10最初与具有材料16的结构的表面12接触。表面12可以包括在宏观或可见水平(例如，可以容易地看到混凝土中的粗糙度)以及微观水平(大多数材料)上的粗糙度和非均一性。

有时，当两者如图4B所示而接触时，电粘附性电能施加到电极18。这在电极18与表面12之间创建吸引力。然而，最初，作为对于大多数粗糙表面的实际情况，如图4B中可以看出，众多间隙82存在于装置表面32与表面12之间。这些间隙82的数目和大小影响电粘附性夹持压力。举例来说，在宏观尺度上，静电夹持是同衬底16与带电电极18之间的距离(包括间隙82的距离)的平方成反比。而且，较更高数目的电极位点允许装置表面32符合更大的局部表面粗糙度，并且因此改善总体粘附。但是，在微观尺度上，在间隙82减小时，夹持压力的增大更为显著。此增大是归因于帕申定律(Paschen’slaw)，该定律表明空气的击穿强度在跨过小间隙上大大增大。更高击穿强度和更小间隙意味着高得多的电场并且因此意味着高得多的夹持压力。可以通过使用电粘附性装置10的顺应性表面32或符合表面粗糙度的电粘附机构来增大夹持压力并且改善电粘附。

当吸引力克服电粘附性装置10中的顺应性时，这些顺应性部分变形，并且表面32的若干部分移动得更接近于表面12。此变形增大电粘附性装置10与表面12之间的接触面积，增大电粘附夹持压力，并且在装置10与物体14之间提供更强的电粘附。图4C示出在电粘附性装置10归因于初始静电吸引力和顺应性而发生一些变形之后电粘附性装置10和表面12的表面形状。许多间隙82已变小。

此自适应塑形可以继续。随着装置表面32与表面12变得更近，许多位置中减小的距离进一步增大电粘附力，这使得电粘附性装置10的许多部分进一步变形，因此使装置表面32的更多部分更接近于表面12。再次，这增大接触面积，增大夹持压力，并且在装置10与物体14之间提供更强的电粘附。在装置中的顺应性防止进一步变形并且装置表面32停止变形时电粘附性装置10在符合方面达到稳定符合状态。

在一些实施例中，电粘附性装置10在电极18、绝缘材料20和背衬24中的一者或多者中包括孔隙。气穴可能会截留在表面12与表面32之间；这些气穴可能会减小自适应塑形。用于绝缘体20、背衬24和/或电极18的微孔或多孔材料允许截留的空气在动态变形期间逸出。因此，电粘附性装置10良好地适合与粗糙表面或具有宏观曲率或复合形状的表面一起使用。在一个实施例中，表面12包括大于约100微米的粗糙度。在一个具体实施例中，表面12包括大于约3毫米的粗糙度。

例如图1A和图4A中所示的任选背衬结构24可以附接到绝缘材料20并且包括刚性或非可延伸材料。背衬层或结构24可以为顺应性电粘附性装置提供结构支撑。背衬层24还准许到电粘附性装置的外部机械联接以准许该装置用于更大的装置中，例如爬墙机器人、机器人式控制臂的抓持表面以及其他装置和应用。

对于一些电粘附性装置10，更软材料可能会在机械负载下过多地翘曲并且变形，从而导致次于最佳的夹持。为减轻这些效应，电粘附性装置10可以包括一组分级的层或材料，其中一种材料具有低硬度或模量以供联接到壁表面，而附接到第一无源层的第二材料具有较厚和/或较硬材料。背衬结构24可以将较硬材料附接到该第二材料。在一个特定实施例中，电粘附性装置10包括厚度为约50微米的聚氨酯弹性体作为较软层并且包括厚度为1000微米的较厚聚氨酯弹性体作为第二支撑层。可以使用其他厚度。另外，还可以使用其他材料，例如丙烯酸类。

图4B和图4C的改变所花费的时间可能会随电粘附性装置10材料、电粘附性装置10设计、所施加的控制信号以及电粘附力的量值而变化。在一些电粘附性装置中，动态改变可以用肉眼看见。在一个实施例中，装置表面32停止变形所花费的时间可以在约0.01秒与约10秒之间。在其他情况下，符合停止时间在约0.5秒与约2秒之间。

在一些实施例中，如在此所述的电粘附准许快速夹持与松开时间，并且可以认为是几乎瞬时的。在一个实施例中，夹持或松开可以在小于约50毫秒内实现。在一个特定实施例中，夹持或松开可以在小于约10毫秒内实现。可以通过若干方式增大速度。如果电极配置有更窄的线宽和更接近的间距，那么使用导电或弱导电衬底增大速度，因为电荷流动以建立电粘附力所需要的时间减少(基本上，包括电粘附性装置与衬底两者的分布式电阻-电容电路的“RC”时间常数减小)。在装置10中使用更软、更轻、更具可调适性的材料也将增大速度。还可能使用更高电压来更快速地建立给定水平的电粘附力，并且还可以通过对电压暂时进行过驱动以快速地建立电荷分布和适配来增大速度。为增大松开速度，可以使用以恒定速率有效地使电极18的极性反转的驱动电压。此类电压防止电荷在衬底材料16中累积，并且因此允许较更快松开。或者，中等导电的材料20可以用于电极18之间以在损失所需要的一些附加驱动力的代价下提供更快的放电时间。

关于电粘附、电积层体、电活性聚合物、爬壁机器人以及其应用的不同附加细节和实施例可以见于例如美国专利号6,586,859、6,911,764、6,376,971、7,411,332、7,551,419、7,554,787和7,773,363以及国际专利申请号PCT/US2011/029101以及美国专利申请号12/762,260中，前述各者专利中的每一者通过引用结合在此。

2d)软衬垫材料

虽然前述电粘附性以及静电装置和系统对于许多应用通常是适当的，但进一步改善也可以是非常有用的。举例来说，在电粘附为粘附两个物体的唯一方式的许多情况下，那么功率损耗、边缘剥离和/或其他问题可能引起粘附丧失以及可能故障。在某些应用中，在附接持续时间期间省电可能是有帮助的，具体是通过提供一次性功率突发来在极少功率或无功率的情况下发起附接接着维持附接。此外，对于导致适当电粘附力的相对较高电压的需要可能导致设计约束以及发生错误的较大几率。那么，在一些安排中，除了电粘附部件和特征之外还使用一些辅助粘附部件、特征或粘附方式可以是有益的。

此类安排可以包括使用专用材料，例如促进不同物体之间的电粘附性吸引以及其他吸引或粘附模式的软的上覆介电绝缘体衬垫。允许物体之间的多种吸引或粘附模式的专用材料或粘附或吸引方法可以在分开的物体之间导致更强、更可靠和/或容易可逆的粘附，而不会对于增大的电压、高或恒定功率需求、安全顾虑以及其他电细节存在过分苛刻的要求。此类专用电极可能涉及使用极低模量材料(以提供真空或范德华力)、“人工壁虎”绒毛(以提供范德华力类型的力)、例如UV可固化或热活化粘附剂等永久性粘附剂，或在此方面的其他类似的有帮助的材料和/或特征。

一般来说，使用导致多种粘附或吸引模式的此类专用电极、界面层和/或其他相关联部件的不同方法可以使用极低模量材料(例如，100MPa或更低或在A标度上肖氏100或更低)或例如壁虎绒毛等绒毛以利用范德华力(除了在具有软衬垫样表面的重量保持装置上的电粘附之外)。在一些应用中，电粘附可以充当“开关”，它迫使衬垫材料与衬底极为紧密并且均一地接触而并无典型的对于机械按压或平滑化力的需要。一旦“软衬垫”电极或界面层紧密接触，大量承重能力就可以来自范德华力或表面到表面粘附力，这些力性质上通常上机械的或无源的(即，不以电气方式施加)。电粘附还可以将表面保持按压在一起持续长时间周期，这在追求仅无源方法的情况下可能是不可能的。此类“软衬垫”电极或界面还可以包括刚性或非弹性(但在弯曲上具有柔性)的背衬材料。

此外，可以在衬垫衬底界面处使用弱胶材料或可熔胶来增大与衬底的粘附和/或符合。在这些情况下，电粘附性电极还可以包括与它们一起嵌入的高电阻电极或离散加热器线圈。在这些电极顶部上的材料可以是单片式的(即，当激励加热器线圈时，整个层熔融)，或它们可以是形成为直接与加热器电极重叠的离散材料(例如，在电粘附性电极其余部分的顶部上的材料针对电粘附而优化，而在加热器电极的顶部上的材料针对其熔融或粘附性质而优化)。此类组合式安排可以适用于到外来主体的机器人式附接。当初次进行附接时，可逆附接可以是有利的，以使得在必要时可以断开并且重新定位该附接。一旦确认了正确附接位置，热塑性材料就可以在几个地方熔融以进行永久性牢固附接。电粘附力可以通过经由固化过程维持压力而帮助热塑性材料的粘结。还可以结合电粘附使用其他固化模式，例如紫外线或湿气。

在此所描述的不同实施例以及其变化提供可以容易地安装的示例装置和系统以及保持相对强得多的负载的方法，即使从电粘附性软衬垫偏移开几英寸的距离，同时还有能力在脉冲循环期间或甚至在某一延长的时间周期内保持或持续断电。这些实施例实现一定范围的新应用，例如在商店中暂时展示商品、在画廊或博物馆中展览艺术品、家中的假日饰品、在建构或制造过程期间将物件保持在原地、附接跟踪装置以进行监督，以及过多而未能在此处列出的其他应用。

接下来转到图5A，以正视横截面图来图示根据一个实施例的具有粘附到外物的底表面的示范性电粘附性装置。电粘附性装置100可以具有促进粘附到外物或衬底114的数个部件，并且将容易了解，装置与外物的定向、对准和/或安排可以按众多其他方式来改变。电粘附性装置100可以包括不同的任选部件，例如可弯曲但不可延伸的背衬板124。在一些实施例中，背衬板124可以为例如约0.005到0.25英寸厚，杨氏模量为约10到10,000MPa。此外，任选的填充材料120可以使用于背衬板124与表面111之间，并且被安排为围绕一个或多个电极118，这些电极被适配成产生电粘附力，如上文所指出。任选的填充材料120可以类似地为例如约0.005到0.25英寸厚，杨氏模量为约10到10,000MPa。

电粘附性装置100还可以包括由相对较软的半导体或绝缘体材料形成的界面层150，该界面层被适配成符合外物或衬底114上的微小表面特征。在一些实施例中，界面层可以为例如约0.005到0.25英寸厚，杨氏模量为约10到1000MPa。用于此类界面层的特定材料实例可以包括例如来自TapPlastics的快速浇注聚氨酯树脂、例如等的专属低硬度聚合物或具有导电填充剂的硅酮或腈橡胶，以及其他可能性。在例如其中界面层150直接接触外物或衬底114的不同实施例中，此界面层可以充当与外物交互作用的底表面，被适配成促进静电力的施加，并且还被适配成促进以与静电力分开的辅助方式相对于外物维持静电装置的当前位置。此类辅助方式或力可以涉及吸力或真空、范德华力和/或胶接或其他粘附力。

在一些实施例中，任选界面材料111可以定位于界面层150的底部表面处，使得此任选界面材料直接接触外物或衬底114的表面，并且因此接触该表面上的所有特征以及不规则处。任选表面材料可以包括例如低硬度涂层，例如硅酮、“人工壁虎”样绒毛、相对弱的胶或其他粘附剂、可熔粘附剂、相变粘附材料，或数种其他可能材料中的任一者。在这些电极顶部上的此类任选表面材料可以是单片式的。在这些情况下，材料可以针对电粘附与辅助力的组合而优化。举例来说，材料可以中度地导电以获得最佳电粘附性能并且可以具有低硬度以获得较高范德华力。或者，填充材料或界面材料可以是离散材料，它们是复合材料并且紧挨着彼此而形成。举例来说，与加热器电极直接重叠的材料可以针对熔融和物理粘附而优化，而在电粘附性电极上方该材料的其余部分针对电粘附而优化。

接下来移到图5B，以特写正视横截面图示出具有图5A的底表面的示例性电粘附性装置。具体地说，可能天然地或通常地见于外物或衬底114上的不同表面特征和不规则性可能出于论述目的而略加夸大。再次，电粘附力可以借助于一个或多个电极118而产生于装置100与外物114之间。此类静电力在图5B中大体示出为F1，它表示由跨越电极118的电压差引起的在整个装置100与物体114之间引起的静电力。此外，一个或多个辅助力大体上示出为F2，它能够以一种或多种附加方式或机制引起。举例来说，F2力可以是其中低硬度橡胶或硅酮用作接触材料的真空力，归因于壁虎样绒毛作为接触材料而引起的范德华力，或归因于相对弱的胶(例如3M的Post-it上所使用者)或归因于可熔或其他相变粘附剂(例如蜡)的粘附力。

在涉及表面粘附力F2的此类实施例中，电粘附力F1可以增强或增大无源力F2而无需施加此类F2力典型地需要的机械平滑化、机械压力或其他类型的机械交互作用。此外，表面粘附力F2是附加于电粘附力F1，并且因此，F1与F2的组合提供到外物或衬底114的更好联接或粘附。此外，包括任选表面界面材料111或其他表面特征(例如胶、其他粘附剂、壁虎样绒毛、弹性体等等)的实施例，此类一种或多种材料倾向于填充在装置与外物之间的任何小腔体或空间中。

此外，为了在相对较厚绝缘体材料用于界面层150的情况下实现更好的电粘附力，某些电性质对于此类绝缘体材料可以是优选的。明确地说，1兆欧姆-米(MΩ/m)到100千兆欧姆-米(GΩ/m)的体电阻以及大于1013欧姆每平方米的表面电阻可以是优选的。此外，在不希望受理论束缚的情况下，这些电性质可以允许电极将其电压传输到更接近于衬底表面处，因此允许约翰森-拉别克效应(Johnson-Rahbeckeffect)静电夹持，即使对于厚的(50到1000微米)绝缘界面层150也是这样。以图6继续，也以特写正视横截面图描绘底表面粘附到外物的具有电极的示例替代电粘附性装置。电粘附性装置或系统200类似于上文的电粘附性装置或系统100，类似之处在于该系统具有被适配成在装置或系统200与外物或衬底214之间产生电粘附力F1的一个或多个电极218。再次，可能天然地或通常地见于外物或衬底214上的不同表面特征和不规则性可能出于论述目的而略加夸大。然而，不同于前述实施例100，装置200包括可以直接接触外物214的一个或多个电极218。实际上，电极218可以嵌入在界面材料250内。

尽管因为电极218可以直接接触外物214和/或嵌入在界面材料250内而略有不同，但装置200类似地被安排以导致一个或多个辅助力F2，该辅助力再次可以通过一种或多种附加方式或机制引起。此类附加方式或机制可以相同或类似于上文所描述的那些方式或机制，并且可以呈任选薄表面界面材料或特征211的形式，例如胶、壁虎绒毛、低硬度橡胶或硅酮，等等。此类材料或特征211可以位于电极218以及可能在电极之间的界面材料250两者的表面处。如图所示，辅助力F2由此可能全部出现于装置200与外物214之间的表面界面，而电粘附力F1可能仅发生于电极218所位于之处或附近。如将容易了解，在电极218足够紧密地一起隔开的情况下，F1力可能同样地存在于所有地点。

在前述两个实施例中归因于显著F2型粘附力的添加以及将容易了解的众多其他合适替代实施例，可以有利地观测到提供、改变、增大、脉动以及以其他方式操纵或甚至去除静电或电粘附电压或相关联电源而不总体丧失粘附性的能力。实际上，给定此类F2辅助力的存在，能够以更多的方式施加电粘附电压。举例来说，电粘附电压可以持续施加(如在传统方式中)、仅在附接时刻之初施加(并且然后移除)、间歇地施加(例如以一组频率脉动或在反馈感测到减弱的F2力时按需求)，或以方式的某一组合施加。

举例来说，在间歇使用电粘附力(即，F1)的情况下，这些力可能刚好足够维持辅助力(即，F2)的较高端。作为一个具体实例，3M的COMMANDTM型钩可以提供F2类型力，但同时有警告：这些钩可能由于为过于沉重的负载而不起作用。在此些情况下，间歇性地施加电粘附力(F1)将增大此类钩状保持在壁上的可能性。作为纯粹使用范德华力(F2)进行附接的另一实例，连续装载可能引起软材料的变形。虽然此情形又可能导致随时间推移逐渐分离，但添加的电粘附力(F1)的施加可以按压材料，使得该材料始终保持与衬底紧密接触。作为又一实例，可熔胶安排可以涉及电粘附力(F1)，该电粘附力使得所添加胶(F2)流动并且填充在外物214上的表面特征之间的腔体和间隙中。

图7A以正视横截面图来图示根据本实用新型的一个实施例的示例电粘附性系统，该电粘附性系统具有电粘附部件以及被适配成将分开的物体粘附在一起的辅助粘附部件。此外，图7B以顶部横截面图图示在界面层或薄膜370层级处的图7A的示例电粘附性系统。电粘附性装置或系统300包括被适配成在装置或系统300与外物或衬底314之间产生电粘附力的一个或多个电极318。任选的电绝缘层350可以由相对较软的半导体或绝缘体材料形成，该材料可以为例如约0.005到0.25英寸厚，杨氏模量为约10到1000MPa。类似于前述实施例，用于此类界面层的特定材料实例可以包括例如来自TapPlastics的快速浇注聚氨酯树脂、例如等的专属低硬度聚合物或具有导电填充剂的硅酮或腈橡胶。

此外，当中具有开口图案的界面层或薄膜370可以位于绝缘层350与外物314之间。界面层370可以相对较薄，例如具有约0.5到10毫米的厚度。在不同实施例中，界面层370可以被适配成将电粘附力(F1)经过该界面层从电极318传递到物体314，使得装置300跨越层370粘附到物体314。此外，界面层370可以类似于传统静电界面层，类似之处在于该界面层不必非常适合于本身提供用于将装置300粘附到物体314的任何附加辅助力(F2)。

确切地说，层370中可以包括数个开口，其中合适的软衬垫部件或材料372可以接触层350(或任选地电极318)以及外物314的表面。不同于界面层370，这些软衬垫区域372可以包括适合于产生将装置300粘附到物体314的显著辅助力(F2)的材料或特征，例如以上详述的那些材料或特征。在一些实施例中，层350或装置300大体上可以设计成使得软衬垫材料372形成仅延伸穿过界面薄膜370中的开口的连续层(未示出)，而在其他实施例中，软衬垫材料可以仅位于此类开口处。穿过界面薄膜或掩模370的开口的数目和图案可以策略性地设计，使得可以在某些点或区域处操纵和/或集中辅助力(F2)，如可以容易地了解的。

在不同实施例中，这些多个软衬垫区域372可以充当与外物交互作用的底表面，被适配成促进静电力的施加，并且还被适配成促进以与静电力分开的辅助方式维持静电装置相对于外物的当前位置。再次，此类辅助方式或力可以涉及吸力或真空、范德华力和/或胶接或其他粘附力。

除了前述实施例和实例之外，还可以应用许多其他特征和细节，这些特征和细节导致可以都是电粘附、都是辅助力或其组合的有效粘附力，该力可以根据希望随时间和地点而变化。作为另一可能实例，一次性永久附接特征可以利用胶、蜡、UV固化、相变材料或其他F2类型的永久性力，该力在其施加期间经由使用F1类型电粘附力而增强。再次，此类F1类型力可以用以最小化或去除机械按压或平滑化力的量，在许多情况下，倾向于需要这些力来施用永久性粘附剂。

III.真空增强电粘附性抓持系统

在此所披露的抓持系统允许经由真空力与所诱发的静电吸引力的组合选择性地粘附到一个物体。在此所披露的系统和装置包括柔性电粘附性抓持表面，该抓持表面施加到一个物体以便在抓持表面与该物体之间诱发真空密封。真空吸引力可以接着补充和/或替换电粘附以将物体紧固到抓持表面。此类系统可以应用于自动和/或手动地处置适合于形成真空密封的平滑表面，例如玻璃薄片或其他平滑衬底。

与常规真空密封系统相比，本披露允许密封到脏的表面(例如，覆盖有灰尘的玻璃)，因为电粘附使得柔性抓持表面围绕物体或衬底上的颗粒保持紧密密封。电粘附还提供相对更具弹性的真空密封，因为归因于瞬态应力或剥离而形成的小间隙或气穴经自校正以通过电粘附将抓持表面拉回到物体而重整该密封。相比之下，常规真空密封并不在密封表面与物体之间形成气穴时自修复。因此，与单独使用真空粘附或单独使用静电粘附的系统相比，在此所披露的真空增强电粘附性系统和装置用相对较大的强度和可靠性创建粘附。所披露的系统和装置因此使得自动和/或手动物件处置操作能够包括较高速度移位、移动较重负载并且以比常规系统相对更大的可预测性和/或安全性进行，并且还具有其他优点。

图8A为真空增强电粘附性抓持系统400的功能框图。抓持系统400包括控制器410、电压供应器418以及真空增强抓持器，该抓持器可以包括卷曲偏置承重框架420和柔性电粘附性(EA)抓持表面440。电压供应器418可以被配置成供应在例如0.5千伏(“kV”)到约10kV范围内的高DC电压，类似于上文结合图1A到图3B所论述的电粘附电压。电粘附性抓持表面440包括经由相应端子444连接到电压供应器418的集成电极442。电极442可以根据平台表面内的多种不同几何安排于抓持表面440中图案化，并且大体上安排成使得相反极性电极位于彼此相邻处。电极442可以安排成相反极性电极彼此交替(例如，互相交叉的电极)，类似于上文结合图1A到图3B所描述的示例电极几何安排。

应注意，电压供应器418可以大体上为被配置成输出足以将极化电压施加到电极442的AC或DC电压或电流的电源。为便于在此的描述，模块418因此称为“电压供应器”，但一些实施例可以使用电流供应器和/或其他电功率供应器。举例来说，电流供应器可以调谐成提供适合于在电极442中产生所希望的极化电压的电流。

电粘附性抓持表面440可以联接到承重卷曲偏置框架420或其他支撑结构，该支撑结构可以是用以分布由所粘附的物件引起的施加在电粘附性表面440上的力的刚性或半刚性结构。框架420可以包括一个或多个伸展臂422以及一个或多个卷曲偏置部件。框架420可以被配置成通过经由伸展臂422将力施加到卷曲偏置部件而在卷曲形状与不卷曲形状之间挠曲。因为卷曲偏置框架420联接到柔性电粘附性抓持表面440，因此改变框架420的形状(例如，在卷曲与不卷曲之间)还改变抓持表面440的形状。举例来说，当框架420卷曲时，电粘附性抓持表面440可以具有凸曲率，而当框架420不卷曲时，电粘附性抓持表面440可以实质上平坦。下文结合图9A-9D描述卷曲偏置框架的一个实例。

卷曲偏置框架420还可以包括形状锁定机构430。形状锁定机构430可以采用多种形式并且操作以选择性地使卷曲偏置框架420的形状(并且因此使抓持表面440的形状)固定。举例来说，当啮合时，形状锁定机构430可以使伸展臂422保持于使框架420处于不卷曲位置的位置。在释放时，形状锁定机构430可以允许卷曲偏置框架420返回到卷曲形状。在一些实例中，形状锁定机构430可以包括电致动夹板、机械夹片、液压元件或被配置成使伸展臂422保持于适当位置以便使框架420的形状固定的另一装置。

在一些实例中，卷曲偏置框架的形状改变能力使得能够将抓持表面440施加到物件以便在目标物件与抓持表面440之间诱发真空密封。举例来说，抓持表面可以最初以抓持表面的一个相对较小部分接触物件。举例来说，初始接触可以是用抓持表面的中心部分。在框架420解除卷曲时，随着抓持表面的附加部分接触目标物件，抓持表面的与目标物件接触的区域可以逐渐地扩展。举例来说，在框架420解除卷曲时，抓持表面的紧邻初始部分的部分可以随后接触该物件，并且紧邻那些部分的部分可以随后接触该物件，以此类推，直到整个抓持表面接触目标物件。抓持表面440与目标物件之间的界面的渐变扩展在两者之间产生真空密封，因为空气和其他污染物通过抓持表面440的解除卷曲运动而从密封界面引导出。在此进一步描述此类伸直密封机构和/或其他形状改变密封机构的实例。此外，一些实例可以在抓持表面440内包括用于从抓持表面440与目标物件之间的密封界面排空空气的一个或多个阀。举例来说，可以使用泵和/或压力调节器将负压施加到阀，这在这些阀处创建吸力，并且由此使抓持表面440与目标物件之间的真空结合变紧密。

框架420可以进一步包括(或联接到)背衬、一个或多个支撑构件或允许经由定位系统416操纵框架420的其他结构元件。移动承重框架420(例如，经由定位系统416)导致电粘附性表面440以及(通过扩展)粘附到电粘附性表面440的任何物体的移动。承重框架420可以用以接收和/或将电粘附性抓持表面440上的应力重新分布到承重框架420的结构构件和/或与定位系统416相关联的结构构件。在一些实例中，可变形层将电粘附性抓持表面440联接到卷曲偏置框架420。可变形层可以接着变形以由此允许抓持表面440符合粘附到抓持表面的物体的外部表面。位于抓持表面440与框架420之间的此类可变形层还可以将抓持表面440上的力分布到框架420并且由此增强抓持系统400的承重能力。

在一些情况下，卷曲偏置框架420可以是能够挠曲的稍微弯曲的凹面或凸面形刚性板(例如，盘)。举例来说，卷曲偏置框架420可以是硬质盘，该盘在力作用下弹性地变形以变成平板，并且接着在不存在展平力的情况下松弛以返回到弯曲的盘形状。在此情况下，定位系统416可以附接到附接物的凹面侧，使得凸面侧可以通过定位系统416压抵平坦物体401。将此类弯曲框架向下按压到平滑、平坦物体401的动作使得框架自动地挠曲以便抵靠衬底401展平。在此情况下，只要施加电粘附性电压，就可以通过电粘附性表面440与外物401之间的电粘附性吸引力来防止刚性板返回(松弛)到弯曲形状。换句话说，电粘附性吸引可以用以将卷曲偏置背衬420维持于其不卷曲形状中，并且由此维持与物体401的真空密封。当电粘附性电压断开(或减小)时，此电粘附力快速减小，因此允许框架420返回到其弯曲形状。在通过剥离而使电粘附性表面440从边缘向内离开物体401的过程中，框架420的重新出现的曲率打破了电粘附性表面440与外物401之间的真空密封。

控制器410可以包括实现为硬件和/或软件模块以控制真空增强抓持系统400的操作的电子设备和/或逻辑。举例来说，控制器410可以包括用于控制电压供应器418是否将电压施加到抓持表面440的电极442的电源接口412。电压供应接口412可以被配置成操作将电压供应器418的输出连接到抓持表面440的端子444的开关器(或多个开关器)(或可能在电压供应器418内的开关器)。此外，电压供应接口412可以指定待施加到电极442的电压的量值。电压供应接口412可以发送指令以使得电压供应器418调整输出到端子444的电压的量值。在接收到指令之后，电压供应器418可以被配置成将指定电压施加到导电电线或连接到端子444的线。所施加电压可以是DC或AC电压，该电压可以在抓持表面440中的电极442上提供相反极性并且由此使得抓持表面440在加载于抓持表面440上的外物中诱发对应极化。在一些情况下，确定产生与所处置物件的紧密接触的适当电流和对应电压的电流供应器可以用来替换或增强电压供应器418。极化电极442以及加载物体的对应诱发极化在抓持表面440与外物之间导致电粘附性吸引力。使用电压供应接口412以使得电压供应器418将电压施加到端子444可以因此被视为打开电粘附性抓持系统400。类似地，使得电压停止施加到端子444(例如，通过关断或断开电压供应器418，或减小所施加电压的量值，等)可以认为是关断电粘附性抓持系统400。

控制器410还可以包括被配置成经由到定位系统416的指令控制承重框架420的位置的定位接口414。举例来说，控制器410可以指示定位系统416中的一个或多个位置马达(例如，伺服马达、液压驱动臂，等等)来调整承重框架420的位置。框架420联接到抓持表面440，因此定位接口416可以用以控制抓持表面440的地点和/或取向。定位系统416还可以用以使得卷曲偏置框架420改变形状(例如，通过移动伸展臂422，使得框架420从卷曲形状转变为不卷曲形状)。

控制器410还可以包括物件传感器(未示出)。物件传感器可以包括被配置成输出指示电粘附性抓持系统400的加载状况的数据的一个或多个传感器和/或检测器。举例来说，物件传感器可以检测是否有任何外物粘附到(或接近于)电粘附性抓持表面440。物件传感器可以包括检测表面电容的指示、不透明度的传感器、基于热敏电阻器的滑动传感器，等。物件传感器可以输出指示检测到物件的数据，并且该数据可以由控制器410使用以确定发送到电压供应器418和/或定位系统416的指令。举例来说，控制器410可以基于来自物件传感器的一个或多个指示来确定待施加到电极442的电压(和/或是否施加此类电压)。在一些情况下，通过抓持表面的初始部分与目标物件的初始接触的指示可以用以发起框架420形状的改变。

图8B图示真空增强电粘附性抓持系统400的示例实施例。图8B图示接近物体401的抓持系统400的侧视横截面图。电粘附性抓持表面440联接到承重卷曲偏置框架420。框架420包括经由滑动轴环423联接伸展臂422的轴杆421，以及提升套筒424。伸展臂422联接到形状改变背衬426。形状改变背衬被配置成响应于经由伸展臂422施加的力而改变形状(例如，由伸展臂422传送的力可以将背衬426从卷曲形状改变为不卷曲形状)。背衬426联接到电粘附性抓持表面440的背侧，并且因此背衬426的形状改变对应于抓持表面440的形状改变。轴杆421还联接到背衬426(例如，在背衬426的中心部分附近)，使得滑动轴环423沿着轴杆421的移动使伸展臂422相对于背衬426(或该背衬的至少锚定到轴杆421的区域)移动。在图8B中，轴杆421在背衬的中心点附近联接到背衬426。伸展臂422还在背衬426的远端427处联接到背衬426。远端427可以接近背衬426的一个边缘(或多个边缘)，并且轴杆421可以联接于背衬426的中心附近。

伸展臂422的位置(并且因此背衬426的形状)可以通过保持滑动轴环423在轴杆421上的位置而固定。朝向背衬426移动滑动轴环423(在图8B的定向中是向下)使得伸展臂422向外推动远端426离开轴杆421并且朝向抓持表面440(图8B中是向下)。滑动轴环423的向下运动因此使卷曲背衬426朝向平坦形状解除卷曲。相反，使滑动轴环422沿着轴杆421向上移动使得背衬426卷曲更大量。为将伸展臂422保持在不卷曲位置，固定到轴杆421的电粘附性板434被配置成粘附到联接到滑动轴环423的对应板432。电粘附性板434可以包括一个或多个电极，这些电极在施加极化电压到板432时诱发与该板的静电吸引力。板432随滑动轴环423沿着轴杆421滑动。偏置弹簧436迫使两个板彼此分开，并且因此将背衬426偏置于卷曲形状中。因为滑动板联接到滑动轴环423，因此压缩弹簧436推动滑动轴环423离开背衬426，并且由此使得伸展臂422将背衬426偏置于卷曲形状中。

多种其他机构可以用以保持滑动轴环423在轴杆421上的位置，例如迫使滑动轴环423沿着轴杆421的螺线管、棘轮机构、可释放夹板、液压装置、步进马达、具有引导螺杆的马达，等。

如图8B中所示，框架420是呈卷曲形状形式，如由背衬426和抓持表面440的曲率所指示。为促进卷曲形状，背衬426具有与抓持器粘附侧429对置的可压缩侧428。当背衬426处于卷曲形状中时，可压缩侧428的长度比抓持器粘附侧420短。可压缩侧428可以包括横向于曲率方向而定向的凹口(切口)，这些凹口允许可压缩侧428在凹口处向内弯曲。背衬还可以配置为使得该背衬无法向外弯曲超出平坦形状(即，可压缩侧428无法变得长于粘附侧429)。如此，框架427可以用以向电粘附性抓持表面440给出相对于物体401的凸面形状，但不能给出凹面形状。在图8B中，沿着可压缩侧428的凹口(不可见)朝向页面中定向以促进背衬426的卷曲。为促进卷曲，背衬426可以另外或替代地由层压在一起的多个区段形成，并且沿着可压缩侧428的一个或多个区段可以由比抓持器粘附侧429上的材料的可压缩性(可变形性)相对更强的材料形成。其他实例也有可能使可压缩侧428的长度能够比抓持器粘附侧429更短，并且由此使得背衬426朝向可压缩侧428向内卷曲。

可压缩侧428还可以包括经受应力并且将可压缩侧428拉动在一起的弹性材料。可压缩侧428由此可以具有比抓持器粘附侧429更短的长度，并且背衬426可以朝向可压缩侧428向内卷曲。弹性材料还可以将背衬426偏置于卷曲形状中。然而，背衬426可以使用伸展臂422拉伸到不卷曲形状以向下推动远侧427。在此类弹性配置中，背衬426可以被偏置成卷曲形状而不分开地偏置伸展臂422。另外或替代地，被配置成选择性地改变形状的背衬可以使用形状记忆合金、电活性聚合物(EPAM)、线性致动器等来制造。与背衬426的配置无关，背衬426的曲率可以使得抓持表面440具有凸曲率。抓持表面440的凸曲率促进以抓持表面440的一个相对较小部分与物体401进行初始接触(例如，接近凸曲率顶点的区域，例如紧邻轴杆421下方的区域)。

为使背衬426解除卷曲，在抓持表面440与物体401接触的同时朝向背衬426(在图8B的定向中是向下)推动滑动轴环423。抓持表面440与物体401的接触将轴杆421保持在适当位置，并且随着滑动轴环423下降，背衬逐渐地从中心点向外解除卷曲。滑动轴环423上的力可以通过提升套筒424来施加(例如，经由提升臂或其他支撑部件，该支撑部件操纵提升套筒424以使轴杆421向下滑动并且在滑动轴环423上向下按压)。滑动轴环上的力还可以通过例如螺线管、液压装置等另一装置施加。所施加的力足以克服来自压缩弹簧436的阻力。两个板432、434接触(或变得接近于彼此)，并且可以接着通过电粘附性板434与滑动板432之间的静电吸引而保持在一起。举例来说，施加到电粘附性板434中的一个或多个电极的极化电压可以在板432中诱发对应极化，该极化导致这些板之间的静电吸引。在断开施加到电粘附性板434的电压(或减小该电压)之后，滑动板432停止粘附到电粘附性板432，并且压缩弹簧436将这些板推开，这使伸展臂422返回到不卷曲位置。

致动滑动轴环423以使背衬426(并且因此使抓持表面440)解除卷曲使得抓持表面在物体401的表面上形成真空密封。抓持表面440与物体401之间的界面最初仅包括抓持表面的初始部分，并且接着通过使表面向外在物体401的表面上平滑化而随着背衬426解除卷曲从初始部分扩展。举例来说，在与物体初始接触之后，抓持表面440与物体401之间的下一接触为与紧邻该初始部分的抓持表面440部分的接触。在一些情况下，向外平滑化随着背衬426(和抓持表面440)抵靠物体401的外表面解除卷曲而进行，使得抓持表面的每个给定部分仅在抓持表面440的紧邻该给定部分和初始接触部分的所有部分也与物体401接触之后才接触物体401。随着背衬426解除卷曲而将抓持表面440施加到物体401的过程由此导致将空气和其他污染物从抓持表面440与物体401之间的界面排空。此外，剩余的任何污染物、颗粒等被电粘附性抓持表面440快速吸纳。进一步结合图10A-10E描述此类密封形成的示例过程。

另一方面，背衬426在终止电粘附之后的重新卷曲促进真空密封的打破。在释放电粘附性板434、432之后，压缩弹簧436在滑动轴环423上施加力，该力减轻伸展臂422中的张力并且由此允许背衬426返回到卷曲形状。卷曲动作使得抓持表面440从边缘(例如，远侧边缘427附近)开始并且向内朝向抓持表面440的初始接触部分移动而提升离开物体401。所得的从物体401的由外向内释放将抓持表面440剥离离开物体401而不针对真空密封区段进行拉动。

3a)具有卷曲偏置支撑臂的框架

图9A以外观图来图示一个示例真空增强电粘附性抓持器500。抓持器500包括电粘附性抓持表面510、轴杆520、伸展臂538a-b以及形状改变背衬。轴杆520还联接到提升套筒522，该提升套筒带有到台架524或其他支撑部件的安裝点523。提升套筒522在位于轴杆520末端处的挡块526与滑动轴环528之间在轴杆520上滑动。滑动轴环528包括到伸展臂538a-b的连接点530、532以允许伸展臂538a-b从卷曲位置移动到伸直位置。在卷曲位置中，滑动轴环528经由伸展臂538a-b沿着轴杆520向上移动以便减轻背衬和抓持表面510上的张力。在不卷曲位置(图9A中所示)中，滑动轴环528沿着轴杆520朝向抓持表面510向下移动，这将背衬相对于轴杆510的轴线径向向外拉伸。在不卷曲位置中，滑动轴环528可以通过电粘附性板534、536保持就位。板534可以联接到滑动轴环528并且被配置成沿着轴杆520滑动。板536(不可见)可以固定到轴杆520并且可以包括电极，这些电极在将电压施加到板536之后诱发与滑动板534的静电吸引力。

抓持表面510包括被配置成在抓持表面510与粘附到该抓持表面的物体之间诱发静电吸引力的电极。在一些情况下，电粘附性抓持表面510与电粘附性板536可以同时和/或从相同电源(例如，上文结合图8A-8B所描述的电源418)接收电压。

为促进电粘附性抓持表面510的卷曲，抓持器500包括粘附到抓持表面510的背侧539的背衬。背衬被配置成经由伸展臂538a-b施加的力而在卷曲形状与不卷曲形状之间转变，这取决于滑动轴环528的位置。背衬可以包括四个区段548、550、552、554。区段548、550、552、554中的每一者可以沿着背侧538从抓持表面510的内部部分(例如，中心区域)延伸到抓持表面510的外部部分。举例来说，区段548、550、552、554可以各自延伸到抓持表面510的相应拐角。举例来说，区段548从抓持表面的中心附近的位置延伸到在抓持表面510的拐角附近的远端546。在一些实例中，抓持表面可能不具有任何拐角(例如，圆形或椭圆抓持表面)，在此情况下，背衬区段的远端可以延伸到抓持表面的外边缘。

背衬区段548包括可压缩侧544，该可压缩侧中具有多个凹口，这些凹口至少部分地横向于背衬区段548卷曲的方向而定向。这些凹口界定多个弯曲位置，背衬区段548在这些弯曲位置处朝向可压缩侧544弯曲，由此缩短可压缩侧544相对于联接到抓持表面510的相对侧542的长度。背衬区段548、550、552、554中的凹口可以部分地横向于相应区段的长度而定向。背衬的每个区段中的多个凹口可以彼此平行定向，使得引起区段548、550、552、554的卷曲/解除卷曲移动的弯曲位置平行定向。

两个伸展臂538a-b组合以使这些背衬区段同时地解除卷曲或卷曲。第一伸展臂538a联接到连杆540a，该连杆联接到第一背衬区段548以及第二背衬区段550。连杆540a可以在区段548、550的远端(例如，区段548的远端546)附近收纳于区段548、550中的支架中。连杆540a可以被配置成在相应区段支架内或在与伸展臂538a的连接点处旋转，以允许在区段548、550在被卷曲和解除卷曲而经历旋转时维持联接。连杆540a还可以实质上平行于区段548、550中的凹口，使得经由棒杆540a赋予的力沿着区段548、550的卷曲/解除卷曲路径引导。类似地，区段552、554经由连杆540b联接到伸展臂538b。沿着轴杆520移动伸展臂538b(经由滑动轴环528)使得连杆540b将力施加到背衬区段552、554的远端，该连杆实质上平行于区段552、554中的弯曲标记凹口的定向而定向。沿着轴杆520致动滑动轴环528由此可以同时将背衬区段548、550、552、554推动为卷曲或不卷曲，这取决于滑动轴环528的行进方向。

此外，应注意，结合图9A描述的伸展臂538a-b以及连杆540a-b仅出于示例目的而提供。在一些情况下，可以使用利用伸展臂来改变卷曲偏置背衬(以及粘附到该卷曲偏置背衬的电粘附性抓持表面)的形状的其他配置。举例来说，背衬可以配置有沿着定中心于轴杆520上的同心环(或同心环的局部相切部分)定向的凹口(弯曲位置)。伸展臂可以接着被适配成将力施加于实质上横向于凹口定向的背衬区段的远端，以便推动背衬以沿着其卷曲/解除卷曲路径移动。其中相应背衬区段被配置成沿着与轴杆的局部同心线弯曲的此类同心安排可以在背衬处于其卷曲形状(例如，凸面弯曲形状)中时在抓持表面中创建相对较大的二维曲率。相比之下，所有凹口平行定向的安排可以导致相对较大的一维曲率。

图9B以横截面图来图示一个示例卷曲背衬区段560的区段。背衬560具有可压缩侧562以及可以粘附到例如电粘附性抓持表面的相对侧564。背衬区段560包括在可压缩侧562中的凹口566a-d。凹口566c具有在一条线处会合的成角度侧面568、570，该线界定凹口566c的弯曲轴线。在一些情况下，凹口566a-d可以延伸背衬560的整个厚度t，使得背衬560的任何剩余连接部分(例如，沿着电粘附性抓持表面的背侧)可以挠曲以允许背衬在凹口566a-d处弯曲。在区段560的卷曲期间，可压缩侧562可以通过面568、570在背衬区段560围绕凹口566c弯曲时朝向彼此移动而变得比相对侧564更短。背衬560的总厚度t因此可以划分成从可压缩侧562延伸到凹口56a-d的深度d的可压缩区域574以及延伸穿过区段560的其余部分的可弯曲区域572。在卷曲期间，可弯曲区域572的包围凹口566a-d中的每一者的区域通过剪应力而变形。为允许凹口566a-d中的间隙变小并且由此相对于相对侧564缩短可压缩侧562，可弯曲区域572的相对较小的厚度围绕凹口566a-d弯曲。由背衬560给出的卷曲变形量是基于每个凹口W1的大小以及邻近凹口W2之间的间距，该大小及该间距中的每一者可以或可以不跨越背衬均匀分布。举例来说，大小相对较大的凹口或空间密度相对较大的凹口或其某一组合可以安排在背衬560上的相对较大卷曲挠曲的点附近(例如，图9A中的背衬区段548的远端546附近)。

图9C以横截面图来图示呈卷曲形状的示例卷曲背衬580。背衬580包括可压缩侧582和相对侧584。相对侧584解除卷曲(或卷曲)到(或离开)物体581的表面。物体581可以是具有足够表面硬度的实质上平坦的衬底以实现物体581与相对侧584之间的真空密封。物体581中可以是例如玻璃薄片或另一材料。电粘附性表面(未示出)可以联接到相对侧584，并且由此沿着由背衬580界定的形状而卷曲/解除卷曲。可压缩侧582包括创建用于背衬580卷曲/解除卷曲的弯曲位置的凹口586a-c。为实现卷曲/解除卷曲，经由连杆588在背衬580的远端589附近施加的力(方向由图9C中的箭头指示)来操纵背衬580。连杆588及所施加的力可以类似于经由伸展臂538a-b经由图9A的抓持装置500中的连杆540a-b而施加的力。最接近于远端589的凹口586a-b被压缩，而凹口586c实质上未压缩。凹口586c未压缩时两个凹口586a-b的压缩说明了背衬580的空间顺序卷曲/解除卷曲操作。

在解除卷曲(即，将背衬和粘附的抓持表面施加到物体581)期间，连杆588上的力向下。背衬580的面向物体侧584在物体581上逐渐地展平，以便跨物体581扫动并且在该过程中去除物体581与抓持表面的界面之间的气隙。接触开始是与初始部分(例如，在图9C中不可见的背衬的中心部分附近)，并且向外朝向远端589移动。在图9C中所示的视图中，背衬580抵靠物体几乎完全展平，并且剩余的仅有卷曲/压缩部分是最接近于远端589的那些部分。恰在图9C中所示的动作之前的时刻，凹口586c从压缩状态转变为未压缩状态，并且背衬580的在两个凹口586c与586b之间的部分转变以抵靠物体581变平坦。此外，凹口586c与586b之间的区段的展平是以伪滚动、足跟到脚趾方式进行，其中与物体581的接触开始于凹口586c附近，并且跨子区段扫动到凹口586b附近的区域(在图9C中所示的视图中是从右到左)。在紧接图9C中所示的视图之后的时刻，凹口586b转变到类似于凹口586c的未压缩的不卷曲的状态，并且背衬580的在凹口586b与586a之间的区段利用扫动运动而在物体581上展平。

在卷曲(即，将背衬和粘附的抓持表面从物体581剥除)期间，连杆588上的力向上。背衬的面向物体侧584通过背衬580的卷曲运动而逐渐地从物体584剥除。通过在远端589最接近于抓持表面的边缘处开始剥离过程，抓持表面与物体581之间的真空密封可以被快速并且可预测地打破。具体地说，由外而内的剥离运动避免用法向力针对真空密封进行拉动。该剥离开始于远端589并且跨背衬580向内移动，直到整个抓持表面从物件581分离。恰在图9C中所描绘的动作之前的时刻，凹口586b处于未压缩(不卷曲)状态，并且背衬的在凹口586a与586b之间的区段在物体581的表面上展平。通过首先分离背衬580的最接近于凹口586a的部分，并且朝向接近凹口586b的部分逐渐剥离背衬580(剥离在图9C中所示的视图中从左到右进行)，剥离运动以空间顺序方式分离凹口586a与586b之间的区段。紧接图9C中所示的视图之后，凹口586c转变为压缩(卷曲)状态，并且背衬的在凹口586b与586c之间的部分也从物体581剥除。

在一些情况下，真空密封解除卷曲操作与剥离解除密封解除卷曲操作的时间顺序彼此相反。

图9D以横截面图来图示配备有柔性系链以强制执行单向卷曲的示例卷曲背衬。在背衬590中，添加柔性系链以将背衬590的邻近部分在连接点592a-d处连接在一起，以确保可压缩侧582的长度不超过系链594a-c所允许的长度。连接点592a可以沿着背衬590的可压缩侧582锚定或以其他方式联接。连接连接点592a-d的柔性系链594a-c允许可压缩侧582经历压缩，而又防止可压缩侧582扩展超出系链594a-c所允许的长度。系链594a-c可以各自设定为允许背衬590达到展平、不卷曲形状但不延伸超出(即，以防止超出不卷曲形状的过度延伸)的长度。参考图9A，沿着可压缩侧使用此类长度限制系链可以用以防止背衬区段548、550、552、554在与既定方向相反的方向上卷曲。

3b)真空增强电粘附性装置的示例操作

图10A是接近衬底601的示例真空增强电粘附性抓持器600的侧视图。抓持器600可以类似于上文结合图8A到图9D所描述的真空增强抓持系统中的任一者。抓持器600包括联接到卷曲偏置背衬626的电粘附性抓持表面640。卷曲偏置背衬被配置成响应于由伸展臂620在背衬626的远端622处施加的力而在卷曲形状与不卷曲形状之间挠曲。伸展臂620在其另一侧处联接到被配置成沿着轴杆610滑动的滑动轴环624。电粘附性形状固定装置包括联接到轴杆610的电粘附性板632以及联接到滑动轴环624的滑动板630。偏置弹簧634将板630、632偏置于分开位置。弹簧634还经由来自滑动轴环624上的弹簧634的力而将卷曲偏置背衬622偏置于卷曲位置，该弹簧经由伸展臂620将力传送到背衬626的远端622。轴杆610还连接到提升套筒612，该提升套筒联接到例如控制臂、台架等承重结构以操纵抓持器600。提升套筒612以机械方式将挡块614接合在轴杆610的一个末端上以垂直地提升抓持器600和/或接合滑动轴环624以使得背衬626改变形状。

图10B示出图10A的抓持器600，此时其初次接触衬底601。提升套筒612降低抓持器600，直到抓持表面640的初始部分642与衬底601接触。对于凸面曲率背衬626(并且因此抓持表面640)，初始接触点642可以是凸面弯曲抓持表面640的顶点。

图10C示出跨衬底601伸展以创建真空粘附的图10A的抓持器600。在初始接触点642(图10B)之后，提升套筒612继续沿着轴杆610下降，直到提升套筒612接触滑动轴环624的顶部表面。提升套筒612可以接着迫使滑动轴环624沿着轴杆610向下。使滑动轴环624向下移动同时朝向电粘附性板632推动滑动板630并且向外推动伸展臂620以将力施加于背衬626的远端622处。背衬626上的力可以经由与背衬626中的预定弯曲(例如，例如由图9A的背衬区段中的凹口界定的弯曲位置)的定向对准的旋转连杆来传送。由伸展臂620施加的力使得背衬626(以及电粘附性抓持表面640)抵靠衬底601逐渐地展平。抓持表面640与衬底601之间的接触开始于初始接触点642并且向外扫动。随着背衬626在衬底601上解除卷曲，紧接初始接触点642之后接触衬底601的抓持表面640部分为紧邻初始接触点642的部分。向外扫动继续，使得抓持表面640的给定部分仅在该给定部分与初始接触点642之间的所有介入点也与衬底642接触之后才与衬底601接触。一旦解除卷曲/展平完成，抓持表面640就实质上真空密封于衬底601上，因为解除卷曲、扫动连接用于从抓持表面640与衬底601之间的界面实质上扫除空气和污染物。

在将抓持表面640解除卷曲施加到衬底601期间，电粘附性抓持表面640与电粘附性板632两者都打开。抓持表面640诱发衬底601中的极化，从而在抓持表面与衬底601之间创建静电吸引。所诱发的静电吸引补充并且加强基于真空的吸引。电粘附性板632还粘附到滑动板630，从而将滑动轴环624保持于轴杆610上的适当位置并且由此将伸展臂620保持就位以便维持背衬626的不卷曲形状。在一些实施例中，滑动板630可以另外或替代地具有施加到该滑动板的极化电压。

图10D示出图10A的抓持器600，该抓持器提升衬底601同时通过真空与电粘附力两者提供粘附。提升套筒612将轴杆610向上移动回去以接合挡块614。提升套筒612可以接着通过位置控制系统操纵以将衬底601操纵到所希望的位置和/或定向(例如，图8A的位置控制系统418)。

图10E示出图10A的抓持器600，撤消真空和电粘附以释放衬底601。在将衬底601放置于所希望的位置中之后，撤消抓持表面640与形状保持板630、632两者的电粘附(例如，减小或断开极化电压)。该撤消使得电粘附性抓持表面640释放衬底601，因为抓持表面640与衬底601之间的电粘附性吸引停止。此外，保持板630、632的释放允许压缩弹簧634迫使板630、632分开，这将伸展臂620推动到卷曲位置。伸展臂620的移动诱发背衬从衬底601剥除，从远侧边缘622开始并且朝向中心点642移动。剥离运动打破真空密封，并且因此从真空增强抓持器600释放衬底601。

IV.具有可分开定址区域的电粘附性装置

作为使用卷曲偏置框架以形成并且打破真空密封(接着通过电粘附对其进行增强)的补充或替代，本披露提供被配置成跨抓持表面产生此类扫动连接的电粘附性抓持装置。给定电粘附性抓持表面的可分开定址区域可以用以依次激活跨抓持表面的电粘附，使得电粘附开始于初始位置并且接着向外扫动。可分开定址区域包括电极，这些电极可以由外部电源和/或控制系统分开地驱动。举例来说，此类抓持表面可以具有用于抓持表面中的每个可分开定址区域的不同电极端子，并且每个区域是通过将电压施加到该具体区域的对应端子而激活。

图11A图示在不同区域702到712中具有经图案化的可分开定址电极以促进真空增强电粘附的示例电粘附性抓持器700。可分开定址区域702到712包括位于中心的区域702，以及包围该中心区域的连续变大的不重叠同心环区段704到712。为将抓持器700粘附到例如平坦衬底等物体，抓持器700定位成使其中心区域702与目标外物接触(或接近)。接着在中心区域702中激活电粘附，从而使得抓持表面的中心区域702粘附到目标物体。接着激活每个同心环中的电粘附，按顺序从紧邻中心区域702的环区域704开始，接着是下一邻近环区域706，接着是下一邻近环区域708，接着是下一邻近环区域710，并且最后是最外环区域712。从中心区域702到外环712的电粘附激活的顺序扫动用于从抓持表面与目标物体之间的界面向外扫动空气和污染物并且使空气和污染物离开该界面。抓持器700的空间顺序粘附因此可以在该抓握表面与该目标物体之间创建真空密封。类似地，为释放目标物体，以反转次序撤消电粘附以允许抓持表面从外环区域712到中心区域702从目标物体剥除。

在一些实例中，激活可分开定址环区域702到712中的电粘附的时间顺序类似于在卷曲偏置框架解除卷曲(例如，展平)到目标衬底上以便创建真空密封时在卷曲偏置框架与目标衬底之间的顺序接触。

图11B图示具有可分开定址电极区域722到732的另一示例电粘附性抓持器720。可分开定址区域722到732包括位于中心的区域722，以及包围该中心区域722的连续变大的不重叠区域724到732。为将抓持器720粘附到例如平坦衬底等物体，抓持器720定位成使其中心区域722与目标外物接触(或接近)。接着在中心区域722中激活电粘附，从而使得抓持表面的中心区域722粘附到目标物体。接着在每个同心环中按顺序激活电粘附，从紧邻中心区域722的区域724开始，接着为下一邻近区域706，接着为下一邻近区域728，接着为下一邻近区域730，并且最后为最外区域732。从中心区域722到外部区域732的电粘附激活的顺序扫动用于从抓持表面与目标物体之间的界面向外扫动空气和污染物并且使空气和污染物离开该界面。抓持器720的空间顺序粘附因此可以在该抓握表面与该目标物体之间创建真空密封。类似地，为释放目标物体，以反转次序撤消电粘附以允许抓持表面从外环区域732到中心区域722从目标物体剥除。

图11C图示具有可分开定址电极区域742到754的另一示例电粘附性抓持器740。可分开定址区域742到754可以是邻近于彼此的实质上类似的矩形区段。可分开定址区域可以依次开启，使得初始区域首先粘附到目标物体，并且继之以这些区域中的邻近区域。在一个实例中，抓持器740可以定位为使得第一边缘区域742与目标物体接触(或接近于目标物体)。可以激活区域742中的电粘附，随后按顺序激活区域744到754，使得抓持器740跨目标物体扫动。在另一个实例中，抓持器740可以最初使用区域748粘附到目标物体，并且接着可以接下来激活两个紧邻的区域746、750，继之以接下来的邻近区域744、752以及接下来的邻近区域742、754。其他实例也是可能的。

V.替代配置

在此所描述的实例涉及用于使用卷曲偏置框架在电粘附性抓持表面与物体之间创建真空密封的系统，该卷曲偏置框架最初为凸面并且通过将该框架抵靠物体按压而解除卷曲。所得的框架的伸直运动使得抓持表面以渐变方式跨物体表面平滑化，以便实质上从密封区域排空空气和其他污染物。然而，可以使用其他技术来在电粘附性抓持表面与物体表面之间的界面处创建真空密封。举例来说，可以通过高度可调整的销阵列来致动抓持表面，这些销被操作以最初用抓持表面的一部分接触目标物体并且接着通过朝向目标物体推动抓持表面的邻近区段而逐渐地扩展接触目标物体的区域。

在一些情况下，可以与例如玻璃薄片或另一衬底的目标物件创建真空粘附，而根本不使用静电粘附。举例来说，可以将可变形衬垫(例如，基于硅酮的材料，等)粘附到卷曲偏置背衬。接着可以将可变形衬垫压抵目标衬底，并且可以使用伸展臂来使背衬解除卷曲，使得可变形衬垫抵靠衬底密封(例如，归因于解除卷曲运动排空空气和其他污染物以便创建真空密封)。

本披露的一些实例可以应用于永久地或半永久地将物件粘附到多种衬底。举例来说，电视或相框或其他物件可以使用以真空粘附为补充的电粘附(使用在此所披露的一个或多个系统/装置)粘附到墙壁。

真空增强的系统和装置可以由人/机器人使用来攀爬墙壁、从天花板悬挂等或其中希望可移除、非损坏性的承重附接件的其他应用。其中负载力实质上与同抓持表面的交互表面正交的应用可能尤其适合于所披露的真空增强系统和装置，因为基于真空的粘附力在与粘附表面正交时最强。

在此所披露的真空增强系统和装置可以应用于其中不适合选择单独的真空密封或电粘附来处置物件的情形中。然而，在一些实例中，电粘附与真空粘附彼此补充以弥补任一技术本身的潜在缺点。举例来说，静电吸引本身可能不能够提供处置具有相对弱导电率的材料(例如玻璃)的足够的力。然而，当通过真空粘附增强时，静电吸引加强了真空吸引并且使真空吸引针对瞬时力更具弹性。类似地，由特定物质覆盖的有尘土的衬底可能使基于真空的粘附技术本身变得不适合，因为污染物使得形成适当真空密封具有挑战性。然而，当通过静电粘附增强时，抓持表面含有抵靠抓持表面的小颗粒，并且由此防止气泡和气穴形成于真空密封界面中。

VI.示例操作

图12A为用于以物理方式控制外物的工艺800的流程图。尽管可以想像涉及使用电粘附提供操纵物体的多种应用，但此处提供一个基本方法作为实例。具体地说，此类方法可以涉及操作电粘附性或静电装置或系统，例如上文较详细地描述的装置或系统。将容易了解，在此流程图中阐述的每个方法步骤并非始终是必需的，并且还可以包括未在此阐述的其他步骤。举例来说，在所有实施例中，增大表面之间的表面区域接触和减小静电力都并非必需的。另外，可以根据不同应用的需要更改步骤的确切次序。举例来说，可以反转或并行地执行步骤804与806。而且，一些步骤可能不受用户控制，而是可以结合所执行的另一步骤和/或作为所执行的另一步骤的结果而自动地发生。举例来说，步骤806可能不受用户控制，而是作为所执行的步骤804的结果而发生。举例来说，在表面具有结合电粘附力的密封真空或范德华力的情况下可能出现此情况。如将容易了解，其他变化也是可能的。

从开始步骤801开始，在工艺步骤802处使底表面接触外物的表面。接着在工艺步骤804处例如通过施加静电粘附电压而施加静电力，并且在工艺步骤806处施加分开的物理力或其他辅助力。再次，分开的物理吸引或力可以在步骤802处借助于接触底表面而提供，或作为步骤802与804的某一组合，或可以是完全分开的机制或工艺。由此在工艺步骤808处，相关静电或电粘附性装置至少略微粘附到外物或衬底。在随后决策步骤810处，进行关于是否达到适当粘附水平的询问。如果否，则该方法返回到工艺步骤804，其中施加或甚至增大静电力。

一旦在步骤810处观测到适当的粘附性水平，那么方法继续到工艺步骤812，其中可以任选地增大装置的表面与外物之间的表面区域接触。在下一工艺步骤814处，可以减小或甚至完全去除静电力，例如通过减小或关掉电极的电力。接着在工艺步骤816处以较小静电力或在没有静电力的情况下维持装置到外物或衬底的粘附。接着可以在随后的决策步骤818处进行关于装置与外物之间是否需要永久性附接的询问。如果否，那么该方法可以继续到工艺步骤820，其中从外物或衬底去除底表面的接触。尽管未示出，但该方法还可以在此时结束。或者，该方法可以接着在工艺步骤802处完全重复开始。

然而，在工艺步骤818处希望永久性附接(或替代地其中物体处置已完成)的情况下，接着该方法前进到在结束步骤822结束。未描绘的其他步骤可以包括例如相对于外物移动或重新定位底表面，例如在其中施加粘附力的时刻之间。其他步骤可以包括引起材料的相变以获得辅助力，或在例如相干的时间或位置减小单独的物理或辅助力，并且任何或所有步骤可以根据希望重复任何次数。

图12B是用于操作示例真空增强电粘附性装置的工艺830的流程图。可以例如通过结合图8A到图11C所描述的真空增强系统和/或装置执行过程830。将物件放置为与抓持装置的电粘附性表面接触(832)。电粘附性表面可以联接到具有背衬的框架，该背衬可以响应于由伸展臂施加在背衬上的力而从卷曲形状改变为不卷曲形状。框架的背衬可以偏置于卷曲形状中，并且可以联接到电粘附性抓持表面，使得抓持表面的形状由背衬界定。可以移动伸展臂以将力施加到卷曲偏置框架，使得该框架从卷曲形状挠曲到不卷曲形状(834)。背衬的解除卷曲运动可以使得抓持表面从初始接触区域(如在框832中)向外扩展以依次跨目标物件的表面扫动。在抓持表面在伸展臂的力作用下而解除卷曲/展平时，抓持表面跨物件的空间顺序扩展在抓持表面与目标物件之间创建真空密封。

可以接着将极化电压施加到电粘附性抓持表面中的电极以使得抓持表面粘附到目标物件(836)。可以接合形状锁定装置以使电粘附性抓持表面的形状固定(838)。形状锁定装置可以包括一对板，该对板经由电粘附而粘附到彼此以将伸展臂保持在适当位置，从而使电粘附性抓持表面的形状固定。形状锁定装置可以另外或替代地包括被配置成使伸展臂的位置固定的替代定位装置，例如螺线管、步进马达、液压系统、棘轮系统等。在电粘附性表面的形状归因于框838的过程而固定并且物件归因于框836的过程而粘附到电粘附性表面的情况下，物件可以任选地经由框架来操纵，同时仍由真空增强抓持器牢固地保持。一旦如所希望地使物件重新定位、重新定向或以其他方式操纵(或没有)，就减小施加到抓持器电极的电压以允许物件从电粘附性表面分离(840)。在一些实例中，可以于在框840中从电粘附性表面释放之前移动或以其他方式操纵物件。在一些实例中，可以于在框840中从电粘附性表面释放之前将物件紧固在实质上静止的固定位置。因此，电粘附可以用以移动和/或紧固所粘附物件。减小电粘附电压也可以释放形状锁定装置，使得卷曲偏置框架返回到其卷曲形状并且由此将抓持表面从目标物件剥除，以便释放将两者保持在一起的真空密封。然而，框架还可以返回到卷曲形状而不依赖于恢复性偏置，例如通过螺线管将伸展臂推动回到其中框架卷曲的位置的操作，等。

图13描绘根据示例实施例而配置的计算机可读介质。在示例实施例中，该示例系统可以包括一个或多个处理器、一种或多种形式的存储器、一个或多个输入装置/接口、一个或多个输出装置/接口以及机器可读指令，这些机器可读指令在由该一个或多个处理器执行时使得该系统进行上文所描述的不同功能、任务、能力等。

如上文所指出，在一些实施例中，所披露技术可以由以机器可读格式编码于非瞬态计算机可读存储介质上或其他非瞬态介质或制品上的计算机程序指令来实现。图13示意性地图示示例计算机程序产品900的概念局部视图，该计算机程序产品包括用于在计算装置上执行计算机处理的计算机程序，根据在此呈现的至少一些实施例而安排，该处理包括结合图10A-10E所示出并且描述的过程。

在一个实施例中，该示例计算机程序产品900是使用信号承载介质902提供。信号承载介质902可以包括一个或多个编程指令904，这些编程指令在由一个或多个处理器执行时可以提供上文关于图1A到图12B所描述的功能性或部分功能性。在一些实例中，信号承载介质902可以包括非瞬态计算机可读介质906，例如但不限于硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、存储器，等。在一些实施方式中，信号承载介质902可以是计算机可记录介质908，例如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/WDVD，等。在一些实施方式中，信号承载介质902可以是通信介质910，例如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光纤缆线、波导、有线通信链路、无线通信链路，等)。因此，举例来说，可以通过无线形式的通信介质910传送信号承载介质902。

一个或多个编程指令904可以是例如计算机可执行和/或逻辑实现的指令。在一些实例中，计算装置被配置成响应于由计算机可读介质906、计算机可记录介质908和/或通信介质910中的一者或多者传送到计算装置的编程指令904而提供不同操作、功能或动作。

非瞬态计算机可读介质906还可以分布在多个数据存储元件之中，这些数据存储元件可以相对彼此远程定位。执行所存储指令中的一些或全部的计算装置可以是微制造控制器或另一计算平台。或者，执行所存储指令中的一些或全部的计算装置可以是位于远程的计算机系统，例如为服务器。

虽然已在此披露不同方面和实施例，但所属领域的技术人员将明白其他方面和实施例。在此所披露的不同方面和实施例是出于说明目的，并且并不旨在是限制性的，其中真实的范围是由所附权利要求书指示。

Claims (15)

1.一种电粘附性系统，其特征在于，包括：

电粘附性表面，所述电粘附性表面与一个或多个电极相关联；

承重背衬，所述承重背衬联接到所述电粘附性表面的背侧以便至少部分地限定所述电粘附性表面的形状，其中所述背衬被配置为从卷曲形状挠曲到不卷曲形状，其中所述挠曲诱发所述电粘附性表面的形状的对应转变；以及

电源，所述电源被配置为将电压施加到与所述电粘附性表面相关联的所述一个或多个电极以由此使所述电粘附性表面粘附到位置接近于所述电粘附性表面的物件。

2.根据权利要求1所述的电粘附性系统，其特征在于，所述电粘附性表面的形状的所述转变包括从所述背衬具有所述卷曲形状时的第一形状转变到所述背衬具有所述不卷曲形状时的第二形状，其中所述第一形状的凸曲率比所述第二形状的凸曲率大。

3.根据权利要求2所述的电粘附性系统，其特征在于，所述背衬被配置为使得所述电粘附性表面从所述第一形状到所述第二形状的所述转变通过以下操作而进行：(i)所述电粘附性表面的初始部分变得与所述第二形状的对应部分重合，以及(ii)响应于施加到所述背衬的力，所述电粘附性表面的紧邻所述初始部分的后续部分变得与所述第二形状的另一部分重合。

4.根据权利要求3所述的电粘附性系统，其特征在于，所述转变是按空间顺序方式进行，使得仅在所述电粘附性表面的给定部分与所述初始部分之间所述电粘附性表面上的所有点也与所述第二形状的相应部分重合之后，所述给定部分才变得与所述第二形状的对应部分重合。

5.根据权利要求1所述的电粘附性系统，其特征在于，所述电粘附性表面的形状的改变包括从所述背衬具有所述卷曲形状时的凸弯曲的表面改变为所述背衬具有所述不卷曲形状时的平坦的表面。

6.根据权利要求1所述的电粘附性系统，其特征在于，所述背衬在所述背衬的与联接到所述电粘附性表面的所述背侧的侧面相对的带凹口侧中包括多个凹口，其中所述凹口被配置为使得所述背衬经由压缩所述凹口中的间隙而挠曲到所述卷曲形状，以便相对于联接到所述电粘附性表面的所述背侧的所述侧面减小所述带凹口侧的长度。

7.根据权利要求6所述的电粘附性系统，其特征在于，所述凹口是平行的，并且横向于所述背衬的长度而定向。

8.根据权利要求6所述的电粘附性系统，其特征在于，所述背衬进一步包括在所述多个凹口之间联接到所述带凹口侧的系链，使得在所述背衬呈所述不卷曲形状时，所述系链中的张力抵抗所述带凹口侧的长度的增大。

9.根据权利要求1所述的电粘附性系统，其特征在于，进一步包括：

伸展臂，所述伸展臂联接到所述背衬并且被配置为将力施加到所述背衬以便使所述背衬从所述卷曲形状挠曲到所述不卷曲形状；以及

形状锁定装置，所述形状锁定装置被配置为在柔性支撑构件处于所述不卷曲位置时选择性地锁定所述伸展臂的位置，由此使所述电粘附性表面的形状固定。

10.根据权利要求9所述的电粘附性系统，其特征在于，所述形状锁定装置包括偏置装置，所述偏置装置被配置为在所述形状锁定装置不接合时经由所述伸展臂将所述背衬偏置成所述卷曲形状，并且所述形状锁定装置被配置为在所述形状锁定装置接合时克服所述伸展臂上的所述偏置。

11.根据权利要求9所述的电粘附性系统，其特征在于，所述形状锁定装置包括具有一个或多个电极的电粘附性板，所述电粘附性板响应于将电压施加到所述一个或多个电极而使所述伸展臂将所述背衬保持于所述不卷曲形状。

12.根据权利要求11所述的电粘附性系统，其特征在于，进一步包括：

控制器，所述控制器被配置为：(i)使所述电源将电压施加到与所述电粘附性表面相关联的所述一个或多个电极，以便使所述电粘附性表面粘附到所述物件，并且(ii)使所述电源将电压施加到所述电粘附性板以选择性地接合所述形状锁定装置以便使所述电粘附性表面的形状固定。

13.根据权利要求9所述的电粘附性系统，其特征在于，进一步包括：

轴杆，所述轴杆经由滑动套箍联接到所述伸展臂，所述滑动套箍被配置为沿着所述轴杆的长度从第一位置滑动到第二位置，处于所述第一位置的所述轴杆使所述伸展臂将所述背衬保持于所述卷曲形状，并且处于所述第二位置的所述轴杆使所述伸展臂将所述背衬保持于所述不卷曲形状。

14.根据权利要求13所述的电粘附性系统，其特征在于，进一步包括：

力传送套箍，所述力传送套箍被配置为沿着所述轴杆邻近于所述滑动套箍滑动以便接合所述滑动套箍以从所述第一位置移动到所述第二位置。

15.根据权利要求1所述的电粘附性系统，其特征在于，所述电粘附性表面被配置为与所述物件创建气密的密封。