快速制造薄软气动执行器和机器人

1. 通过热压平滑 TPU 板材 校准用于热压的力传感器。 将力传感器夹在两层硅胶（50 毫米 x 50 毫米 x 3 毫米厚）之间。将力传感器和硅胶层放在拉伸机的压缩板/铁锤之间。通过顺时针转动热压机旋钮并记下传感器的力和电阻，缩短制片器之间的距离。 使用数字卡钳测量传感器的面积，并将力值除以测量区域以获取压力数据。使用电子表格校准传感器，将直线拟合到压力与电阻数据。 将力传感器置于热压器内并转动压力旋钮，直到从传感器读取 ±200 kPa 的压力。 戴上手套，以避免TPU薄膜受到任何污染。 用剪刀或激光切割机切割四层 TPU 以适合热压板（30 mm x 30 mm）。放置四张，以便所有四个边对齐。 将 TPU 纸张放在热压机内。 将热压机的温度设置为 +200 °F （+93 °C）。完全关闭热压机。 将薄膜放在热压机内10分钟。打开热压机，取出层压TPU薄膜，在步骤3.12中进行激光切割。 2. 寻找最佳激光参数 如第 1 节所述，热压两层 TPU。 使用计算机辅助设计 （CAD） 软件，设计一个 20 mm 边形的正方形和 4 mm x 8 mm 的矩形，作为方形气球的入口。 激光切割/焊接从步骤 2.1 的 TPU 层步骤 2.2 的方形模式，使用激光刀具软件中的以下设置：将每英寸脉冲 （PPI） 设置为 500，功率从 10% 到 100% 不等，每个功率值的速度从 10% 到 100% 不等。 用剪刀切割方形气球入口的末端。 在方形气球入口内插入一根针，在它周围涂上胶水（材料表），并将聚四氟乙烯（PTFE）胶带包裹在连接周围。注：5分钟后即可使用。 使用精确的流体分配器充气，确定方形气球的平均爆裂压力。 使用精确的流体分配器增加气球的压力，直到气球爆裂。测量并记下爆裂压力。重复此步骤 5 倍并获取平均爆裂压力。 对全范围功率和速度值重复步骤 2.1_2.7，并将方形气球的最大爆裂压力及其相关功率和速度值确定为激光机的最佳参数。 3. 通过激光切割/焊接制造执行器 使用 CAD 软件设计所需的执行器模式。注： AutoCAD 2017 用于此协议。 通过突出显示设计的所有部分，选择 CAD 软件中的整个设计。 在”属性”部分下的任务栏中，将线粗改为 0 mm，以便软件成功打印到激光切割机。 从任务栏中，选择”打印”。在菜单中将打印机名称更改为”VLS2.30″。 在”打印机设置”中，选择纸张大小作为用户定义的横向。 在”绘图比例”部分中，取消选择”适合纸张”选项，然后将图像大小缩放为 1 mm = 一个长度单位。 在”绘图偏移”（原点设置为可打印区域）中，选中”绘图”选项居中。 按下电源按钮打开空气滤清器。 按下电源按钮或单击通用激光系统控制面板软件上的电源图标，打开激光切割机。 在”设置”选项中，设置速度 = 60%，PPI = 500，功率 = 80%。注：这些参数可能需要根据所使用的系统的特定激光功率进行更改。 使用对焦视图工具，将激光笔移到图案的左上角和右下角，以确保整个图案适合步骤 1.10 中制作的层压 TPU 薄膜（30 mm x 30 mm）。 要对激光机进行聚焦，将镜头托架移到桌子中间。将焦点工具放在桌子上，向上移动表，直到对焦工具的顶部接触镜头托架的前部。然后，缓慢向上移动桌子，直到镜头托架击中对焦工具的凹槽并向前颠簸。注： 激光聚焦，可与 3.11 中的参数一起使用。 在不改变 TPU 表的位置的情况下，再次运行激光，但降低速度 = 55%，增加功率 = 85%，并保持 PPI = 500。 执行第三次激光运行，以确保执行器中不存在泄漏。设置速度 = 50%，增加功率 = 90%，并保持 PPI = 500。 4. 用 Luer 锁连接粘合不锈钢点胶针 用剪刀切割气球执行器入口的末端。 在气球执行器入口内插入针头，在它周围涂上胶水，然后将 PTFE 胶带包裹在连接周围。注：5分钟后即可使用。 5. 软执行器的特性 将摄像机安装在执行器上，使其具有足够的距离，使执行器在摄像机内处于加压和未加压状态。 保持执行器的方向，使其加压时的偏转与摄像机正交。 使用精确的流体分配器增加执行器的压力，直到其偏转到其全部范围内而不会爆裂。假定整个范围为执行器的最大偏转，不会因过度膨胀而变形或泄漏或爆裂。 增加执行器压力，直到其达到其全部范围的 ±20%，并记下压力。 使用步骤 5.1 中的相机拍摄执行器的照片，然后使用图像处理软件（例如 ImageJ）测量图像中执行器尖端的 X 和 Y 坐标。 重复步骤 5.4 和 5.5，直到达到执行器偏转的整个范围。 使用绘图软件绘制执行器偏转与充气压力的 X-Y 图形。