Yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler eğik Chambers ile imalatı
Summary
Burada yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler imalat yöntemi ile eğik odaları mevcut. Aktüatörler eşleşmiş bükme ve hareketleri, büküm üretme yeteneğine sahip olan yumuşak robotik uygulama onların genişletiyor.
Abstract
Yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler yumuşak robotik en umut verici çalıştırma cihazların hangi yarar–dan onların büyük bükme deformasyon ve düşük giriş haline gelmiştir. Ancak, monoton kendi iki boyutlu (2B) uzay ve hareket formunda bükme onları geniş uygulamalar uzak tutuyor. Bu kağıt ile üç boyutlu (3-D) uzayda kendi hareketleri keşfetmek için eğik chambers, yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler Detaylı imalat yöntemi sunar. Eğik odaları tasarım aktüatörler akort ile bükme ve yetenekleri, büküm onlara ustalıkla biyolojik ilham robotlar ve tıbbi cihazlar olmak için esnek manipülatörler içinde hareket imkanı veren birleştiğinde sağlar. İmalat süreci kontrol sızıntıları ve aktüatör onarım için silikon elastomer hazırlık, odası ve temel parçaları imalatı, aktüatör derleme, boru bağlantıları da dahil olmak üzere döküm yöntemi temel alır. İmalat yöntemi aktüatörler kalıpları içinde sadece bir kaç değişiklik ile bir dizi hızlı üretim garanti eder. Test sonuçları aktüatörler önemli bükme ve yetenekleri büküm yüksek kalitesini gösteriyor. Kıskacı deneyler nesneleri farklı çaplarda uyum ve yeterli sürtünme sağlayan geliştirme avantajları göstermektedir.
Introduction
Yumuşak Pnömatik Aktüatörler (kaplıcalar) hava basıncı1,2basit giriş tarafından tahrik yumuşak aygıtlardır. Onlar silikon elastomer3, kumaşlar4, şekil-bellek polimerler5ve dielektrik elastomerler6gibi farklı malzemeler ile sahte olduğu. Öyle ki kaplıcalar yumuşak robotik uygulamaları8,9için en umut verici cihazlar haline gelmiştir araştırmacılar uyum, hünerli hareketleri ve basit imalat yöntemleri7, onların doğadan yararlandı. Kaplıcalar10, Rotasyon11, sürünen ve deformasyon, genişletme, genişleyen, bükme ve13, büküm gibi çeşitli türlerine göre12 haddeleme gibi çeşitli sofistike hareketleri fark edebilirsiniz 14. farklı hareketleri yapabilmek için kaplıcalar paralel kanalları15, elyaf takviye16, yekpare bir odası ile doğrusal bir vücut gibi farklı yapılarda tasarlanmıştır ve ağların tekrarladı alt odaları17. Onlar nispeten düşük giriş basıncı altında büyük deformasyonlar oluşturabilir çünkü bunlar arasında yaygın olarak yinelenen alt odalarının, yumuşak Pnömatik ağ Çalıştırıcılar, ağları ile kaplıcalar istihdam edilmektedir. Ancak, önceki tasarımları çoğunda, aktüatörler bu tür yalnızca 2-B alanı olan büyük ölçüde onların uygulamaları sınırlar bükme hareketleri oluşturabilir.
Yumuşak Pnömatik ağ aktüatör chambers tarafından bir iç kanal bağlı doğrusal olarak düzenlenmiş bir grubundan oluşur. Küp her odası diğer çifti ince olan karşıt duvarlar çifti içerir ve daha ince duvarlar dik yönde iki taraflı enflasyon üretir. Aslında, odaları ince duvarları aktüatör vücut uzun eksenine dik ve uzun ekseni ile birlikte şişirmek. Bu collinear inflations odaları ve Genişletilebilir Bankası aktüatör bir ayrılmaz saf bükme için yol. Tiner-yan duvarlar artık her odası enflasyon yönünü sağlayan uzun ekseninin aktüatör (Şekil 1A), için dikey böylece aktüatör’ın hareket 3 boyutlu uzayda keşfetmek için Odalar yönünü ayarlanmıştır eksenden ofset ve collinear dönüşmemesi için. Tüm paralel ama değil collinear inflations aktüatör hareket içine bir eşleşmiş bükme ve 3-b alan18‘ hareket büküm değiştirin. Eşleşmiş bu hareket çalıştırıcılar daha fazla esneklik ve el becerisi sağlar ve aktüatörler esnek manipülatörler, biyolojik olarak ilham robotlar ve tıbbi cihazlar gibi daha pratik uygulamalar için uygun bir aday yapar.
Bu iletişim kuralı imalat yöntemi yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler eğik chambers ile bu tür gösterilir. Hazırlama odası ve temel parçaları, aktüatör montaj, Tüp bağlama, kaçakları kontrol ve, gerekirse, aktüatör onarım imalatı silikon elastomer içerir. Normal yumuşak Pnömatik ağ erişim düzenekleri ve bazı basit değişiklikler kalıplama yöntemi ile üretilen diğer yumuşak aktüatörler imal etmek de kullanılabilir. Biz 30 ° eğik chambers ile yumuşak bir pnömatik aktüatör imal ayrıntılı adımları sağlar. Farklı uygulamalar için farklı odası açıları ile aktüatörler aynı protokole göre sahte olduğu. Bunun dışında çeşitli talepleri için çoklu erişim düzeneği sistem oluşturmak üzere aktüatörler kombine edilebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kağıdın yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler eğik chambers ile imalatı rehberlik için bir yöntemi protokol sunar. Protokolü bir aktüatör içinde bağımsız olarak 3 h sahte olduğu. Protokol önemli adımlar aşağıdaki gibi özetlenebilir. (i silikon elastomer orantılı olarak hazırlanır ve de karışık. (ii) silikon elastomer odası bölümü ve taban parçası imalatı için kalıp içine dökülür. (iii) maruz yüzeyi baloncuklar deldi ve herhangi bir fazla silikon elastomer maruz yüzeyi kapalı al?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin altında hibe 51622506 ve bilim ve Teknoloji Komisyonu, Shanghai Belediyesi Grant 16JC1401000 altında tarafından desteklenmiştir.
Materials
| Silicone elastomer | Wacker | ELASTOSIL M4601 A/B | Material of the actuators |
| Syringe | Shanghai Kindly Medical Instruments | 10 ml | Used to inject silicone rubber into the hole of the mold for fabricating the connection end |
| Precision scale | Shanghai Hochoice | UTP-313 | Used to weigh the silicone rubber |
| Planetary centrifugal vacuum mixer | THINKY | ARE-310 | Used to mix the silicone rubber and defoam after mixing process |
| Release agent | Smooth-on | Release 200 | Used for ease of demolding |
| Needle | Shanghai Kindly Medical Instruments | Used for Piercing the bubbles form on the surface | |
| Utility blade | M&G Chenguang Stationery | ASS91325 | Used for Scraping off excess silicone rubber along the upper surface of the mold |
| Vacuum oven | Ningbo SI Instrument | DZF-6050 | Used to reduce the cure time of the silicone rubber |
| Male stud push in fit pneumatic fitting | Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science & Technology | PC4-01 | Used to connect the tubing and the 3D-printed actuator tubing connector |
| Tubing | SMC | TU0425 | Used for actuating the actuators |
| Vacuum pump | Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science & Technology | Used as the air source | |
| Pressure valve | Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science & Technology | IR1000-01BG | Used for adjusting the input air pressure |
References
- Rus, D., Tolley, M. T. Design, fabrication and control of soft robots. Nature. 521 (7553), 467-475 (2015).
- Ilievski, F., Mazzeo, A. D., Shepherd, R. F., Chen, X., Whitesides, G. M. Soft robotics for chemists. Angewandte Chemie International Edition. 50 (8), 1890-1895 (2011).
- Shepherd, R. F., et al. Multigait soft robot. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (51), 20400-20403 (2011).
- Yap, H. K., et al. A fully fabric-based bidirectional soft robotic glove for assistance and rehabilitation of hand impaired patients. IEEE Robotics and Automation Letters. 2 (3), 1383-1390 (2017).
- Yang, Y., Chen, Y., Li, Y., Chen, M. Z. Q., Wei, Y. Bioinspired Robotic Fingers Based on Pneumatic Actuator and 3D Printing of Smart Material. Soft Robotics. 4 (2), 147-162 (2017).
- Gu, G. Y., Zhu, J., Zhu, L. M., Zhu, X. A survey on dielectric elastomer actuators for soft robots. Bioinspiration & Biomimetics. 12 (1), 011003 (2017).
- Holland, D. P., et al. The soft robotics toolkit: Strategies for overcoming obstacles to the wide dissemination of soft-robotic hardware. IEEE Robotics & Automation Magazine. 24 (1), 57-64 (2017).
- Galloway, K. C., et al. Soft Robotic Grippers for Biological Sampling on Deep Reefs. Soft Robotics. 3 (1), 23-33 (2016).
- Polygerinos, P., Wang, Z., Galloway, K. C., Wood, R. J., Walsh, C. J. Soft robotic glove for combined assistance and at-home rehabilitation. Robotics and Autonomous Systems. 73, 135-143 (2015).
- Tolley, M. T., et al. A Resilient, Untethered Soft Robot. Soft Robotics. 1 (3), 213-223 (2014).
- Ainla, A., Verma, M. S., Yang, D., Whitesides, G. M. Soft, Rotating Pneumatic Actuator. Soft Robotics. 4 (3), 297-304 (2017).
- Koizumi, Y., Shibata, M., Hirai, S. Rolling tensegrity driven by pneumatic soft actuators. 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). , (2012).
- Connolly, F., Polygerinos, P., Walsh, C. J., Bertoldi, K. Mechanical Programming of Soft Actuators by Varying Fiber Angle. Soft Robotics. 2 (1), 26-32 (2015).
- Connolly, F., Walsh, C. J., Bertoldi, K. Automatic design of fiber-reinforced soft actuators for trajectory matching. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (1), 51-56 (2017).
- Martinez, R. V., et al. Robotic tentacles with three-dimensional mobility based on flexible elastomers. Advanced Materials. 25 (2), 205-212 (2013).
- Polygerinos, P., et al. Modeling of Soft Fiber-Reinforced Bending Actuators. IEEE Transactions on Robotics. 31 (3), 778-789 (2015).
- Mosadegh, B., et al. Pneumatic Networks for Soft Robotics that Actuate Rapidly. Advanced Functional Materials. 24 (15), 2163-2170 (2014).
- Wang, T., Ge, L., Gu, G. Programmable design of soft pneu-net actuators with oblique chambers can generate coupled bending and twisting motions. Sensors and Actuators A: Physical. 271, 131-138 (2018).
- Marchese, A. D., Katzschmann, R. K., Rus, D. A Recipe for Soft Fluidic Elastomer Robots. Soft Robotics. 2 (1), 7-25 (2015).
