Fabrikation af bløde pneumatisk netværk aktuatorer med skrå kamre

Blød pneumatisk aktuatorer (SBO) er blød enheder, der kan aktiveres ved den simple input af luft Tryk^1,2. De kan fremstilles med forskellige materialer, såsom silikone elastomerer³, tekstiler⁴, figur-hukommelse polymerer⁵og dielektriske elastomerer⁶. Forskere har nydt godt af deres karakter af overholdelse, behændig bevægelser og enkel fabrikation metoder⁷, således at kurbade er blevet en af de mest lovende enheder for blød robotics programmer^8,9. SPAs kan realisere forskellige avancerede bevægelser, såsom krybende¹⁰, rotation¹¹, og rullende¹² baseret på forskellige typer af deformation, herunder udvide, udvide, bøje og vride^{13, 14}. for at være i stand til at gøre forskellige typer af bevægelser, kurbade er designet i forskellige strukturer, som en lineær krop med parallelle kanaler¹⁵, en monolitisk kammer med fiber-forstærkninger¹⁶, og gentages, netværk af sub kamre¹⁷. Blandt dem, er kurbade med netværk af gentagne sub kamre, bløde pneumatisk netværk aktuatorer, bredt ansat fordi de kan skabe store deformationer under en relativt lav input pres. I de fleste af de tidligere design, kan denne type af aktuatorer kun generere bøjning bevægelser i 2D-plads, som stærkt begrænser deres programmer.

En blød pneumatisk netværk aktuator består af et lineært arrangeret gruppe af kamre forbundet af en intern kanal. Kamrene cubic indeholder et par modsatte vægge, som er tyndere end de andre par og producerer en to-sidet inflation i retningen vinkelret på de tyndere vægge. Oprindeligt, de tyndere vægge af afdelingerne er vinkelret på længdeaksen af aktuator kroppen og puste sammen med den lange akse. Disse kolineære inflations i kamre og den ikke-extensible base føre til en integreret ren bøjning af aktuatoren. For at udforske den aktuatoren bevægelse i 3D-rum, er orientering af afdelingerne indstillet således at tyndere-sidevæggene er ikke længere vinkelret på længdeaksen af aktuator (fig. 1A), som gør det muligt for inflationen retning af hvert kammer modregnet fra aksen og bliver ikke kolineære. Alle parallelle, men ikke-kolineære inflations ændre aktuatoren bevægelse i en kombineret bøjning og vride bevægelse i 3D-rummet¹⁸. Denne koblede motion giver aktuatorer, mere fleksibilitet og smidighed og gør aktuatorer en egnet kandidat til mere praktiske anvendelser, såsom fleksibel manipulatorer, biologisk inspirerede robotter og medicinsk udstyr.

Denne protokol viser metoden fabrikation af denne slags bløde pneumatisk netværk aktuatorer med skrå kamre. Det omfatter udarbejdelsen af silikoneelastomer, opdigte kammer og base dele, montering af aktuator, forbinder slangen, kontrol for utætheder og, om nødvendigt, reparere aktuatoren. Det kan også bruges til at fabrikere normal bløde pneumatisk netværk aktuatorer og andre bløde aktuatorer, som kan produceres med nogle simple ændringer til metoden støbning. Vi leverer detaljerede trin til at fabrikere en blød pneumatisk aktuator med 30° skråtstillede kamre. Til forskellige applikationer, kan aktuatorer med forskellig kammer vinkler være fremstillet efter samme protokol. Bortset fra at, kan aktuatorer kombineres for at danne en multi aktuator system for forskellige krav.