This work was supported by the EC within the framework of the STIFF-FLOP FP7-ICT-2011.2.1 European Project (#287728).

ملاحظة: يصف هذا البروتوكول مراحل تصنيع وحدة واحدة، والتي تشمل غرف الموائعية وتشنج القناة، وخطوط الأنابيب يشتغل وغمد الخارجي. لديه الإجراء التالي ليتم تنفيذها تحت غطاء الدخان ويرتدي معطف المختبر وقفازات لأسباب تتعلق بالسلامة. كما ذكر سابقا، ويستند عملية تصنيع الوحدة المرنة على استخدام متسلسلة من قوالب مصممة مع برنامج CAD. وهي تتألف من 13 قطعة هو مبين في الشكل (2) والمدرجة في الجدول 1. 1. إعداد سيليكون <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن 12 غرام من الجزء ألف و 12 غرام من الجزء B في نفس الزجاج البلاستيك أو طبق بتري ومزجها معا، واثارة. ملاحظة: يمكن أن نسب المواد تختلف تبعا لسيليكون المحددة المستخدمة، في هذه الحالة يتكون من جزأين: الجزء ألف (القاعدة) والجزء باء (المحفز). وهي تستخدم في نسبة 1A: 1B في الوزن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الزجاج التي تحتوي على مزيجمواد السيليكون إد في جهاز الغاز الراحل في 1 بار ضغط الفراغ. الحفاظ على الزجاج تحت فراغ حتى تتم إزالة كافة الفقاعات من مادة السيليكون. للسيليكون المستخدمة في عملية التفريغ يستغرق حوالي 10 دقيقة. مرة واحدة على مواد خالية تماما من وجود فقاعات، استعادة الضغط الجوي في الجهاز واستخدام السيليكون. </li></ol> 2. تصنيع وحدة Siliconic <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمعية القالب. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج تشنج اسطوانة والجزء العلوي من الدوائر إلى cap_A (الشكل 3A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق قذائف حول الطبقة الثانية من cap_A. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أول صب سيليكون. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب سيليكون داخل تجميعها العفن تصل إلى حافة قذائف (الشكل 3B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع القالب في الفرن على 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة ترتيب القالب. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة قذائف الخارجية وcap_A (الشكل 3ج). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج اسطوانات من قواعد الدوائر واسطوانة تشنج داخل cap_B (الشكل 3D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق قذائف مرة أخرى حول وحدة، وينحدر منها من 10 مم إلى الأعلى من أجل أن يكون هناك فجوة من 10 ملم بين السطح العلوي من وحدة وحواف قذائف (الشكل 3E). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب سيليكون الثاني. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب سيليكون داخل ترتيبها العفن تصل إلى حافة قذائف على الجانب العلوي (أي أيضا ما يصل الى الاسطوانة تشنج) (الشكل 3F). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع القالب في الفرن على 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة قذائف الخارجية، cap_B والدوائر (باستثناء اسطوانة تشنج) (الشكل 3G). </li></ol></li></ol> 3. الإدراج للأنابيب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع 3 أنابيب إلى نفس الطول المطلوب (300 ملم على سبيل المثال). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الغراء siliconic حول واحدة من نهاية كل أنبوب لمدة 10 ملم، دون اوبstructing الأنابيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج أنابيب داخل 2 مم مخصص قنوات في وحدة siliconic (الشكل 3H). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسمح فترة علاج من 12 دقيقة في درجة حرارة الغرفة أو وضع وحدة داخل الفرن على درجة حرارة أعلى (50 ° - 60 °) لتسريع عملية التجفيف. </li></ol> 4. تصنيع لمعقوص مزين غمد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع 700 ملم من غمد مضفر توسيع (حوالي 15 أضعاف ارتفاع وحدة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج اسطوانة معدنية 30 مم وقطرها 250 ملم في الطول داخل غمد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دفع إلى أسفل وإجبار غمد من الانزلاق على اسطوانة، من أجل خلق يعقص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إصلاح ميكانيكيا غمد في مكان مع المشبك والحرارة مع بندقية التدفئة في 350 درجة مئوية لمدة 2-3 دقائق حتى يتم الحصول على تشوه دائم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السماح للغمد يبرد وإزالة الاسطوانة الداخلية. </li></ol> 5. دمج غمد الخارجي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرر الالأنابيب من خلال ثقوب cap_C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب 3 غرام من السيليكون في cap_C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المشبك cap_C إلى الدعم الذي هو أعلى من مستوى العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج الجانب السفلي من وحدة ملفقة مسبقا في cap_C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حرك غمد مجعد حول وحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دفع يعقص الأولى من غمد داخل cap_C وتغمس في سيليكون صب طازجة (الشكل 3I). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع القالب في الفرن على 60 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر نفس الإجراء من وجهة 5،1-5،6 لإصلاح غمد في الجانب العلوي، وذلك باستخدام cap_D (الشكل 3J). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة cap_C وcap_D. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الاسطوانة المركزية (الشكل 3K). </li></ol> 6. تصنيع ومحبب التشويش غشاء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب 5 غرام من مادة اللاتكس السائل في كوب من البلاستيك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزج اسطوانة لغشاء (آخر قطعة هو مبين في الشكل 2) داخل المطاط السائل حتى السطحوتغطي تماما. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اتركها لتجف تحت غطاء محرك السيارة لمدة 20 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر نقاط 6.2 و 6.3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة غشاء من القالب. </li></ol> 7. الإدراج من حبيبي التشويش غشاء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع أنبوب (2 ملم في القطر) إلى الطول المطلوب (300 ملم على سبيل المثال). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع قطعة التربيعية من حوالي 100 مم 2 من نسيج النايلون وإغلاق واحدة من نهاية الأنبوب مع هذا النسيج باستخدام فيلم البارافين البلاستيك أو superglue. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن 4 غرام من مسحوق القهوة وملء الغشاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج أنبوب (النهاية مع فلتر) داخل الغشاء شغل واصلاحها حول الأنبوب باستخدام فيلم البارافين البلاستيك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق فراغ على الجانب الآخر من الأنبوب (يصبح أكثر صلابة غشاء). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج الغشاء داخل القناة المركزية فارغة من حدة siliconic (الشكل 3L). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغراء طرفي غشاء تشنج إلى وحدة السيليكون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إغلاق حلقات حول الجزء العلويجانب من وحدة (الشكل 3M). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب 2 غرام من السيليكون في الحلقات لمستوى السطح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> السماح للسيليكون الجافة تحت غطاء محرك السيارة أو في الفرن على 60 درجة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الحلقات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر من نقطة 7،8-7،11 عن الجانب السفلي (الشكل 3N). </li></ol>

<ol>
	<li>Scott, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Completely+transvaginal+NOTES+cholecystectomy+using+magnetically+anchored+instruments.">Completely transvaginal NOTES cholecystectomy using magnetically anchored instruments.</a> Surgical Endoscopy. 21, 2308-2316 (2007).</li><li>Vitiello, V., Lee, S., Cundy, T., Yang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+Robotic+Platforms+for+Minimally+Invasive+Surgery.">Emerging Robotic Platforms for Minimally Invasive Surgery.</a> IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 6, 111-126 (2013).</li><li>Vyas, L., Aquino, D., Kuo, C. -. H., Dai, J. S., Dasgupta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexible+Robotics.">Flexible Robotics.</a> BJU International. 107, 187-189 (2011).</li><li>Degani, A., Choset, H., Wolf, A., Zenati, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+articulated+robotic+probe+for+minimally+invasive+surgery.">Highly articulated robotic probe for minimally invasive surgery.</a> Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. , 4167-4172 (2006).</li><li>Bajo, A., Dharamsi, L. M., Netterville, J. L., Garrett, C. G., Simaan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic-assisted+micro-surgery+of+the+throat:+The+trans-nasal+approach.">Robotic-assisted micro-surgery of the throat: The trans-nasal approach.</a> , 232-238 (2013).</li><li>Burgner, J., Swaney, P. J., Lathrop, R. A., Weaver, K. D., Webster, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Debulking+From+Within:+A+Robotic+Steerable+Cannula+for+Intracerebral+Hemorrhage+Evacuation.">Debulking From Within: A Robotic Steerable Cannula for Intracerebral Hemorrhage Evacuation.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 60, 2567-2575 (2013).</li><li>Tortora, G., Ranzani, T., De Falco, I., Dario, P., Menciassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Miniature+Robot+for+Retraction+Tasks+under+Vision+Assistance+in+Minimally+Invasive+Surgery.">A Miniature Robot for Retraction Tasks under Vision Assistance in Minimally Invasive Surgery.</a> Robotics. 3, 70-82 (2014).</li><li>Laschi, C., Cianchetti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Robotics:+new+perspectives+for+robot+bodyware+and+control.">Soft Robotics: new perspectives for robot bodyware and control.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2, (2014).</li><li>Loeve, A., Breedveld, P., Dankelman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scopes+too+flexible...and+too+stiff.">Scopes too flexible...and too stiff.</a> Pulse, IEEE. 1, 26-41 (2010).</li><li>Cianchetti, M., Follador, M., Mazzolai, B., Dario, P., Laschi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+development+of+a+soft+robotic+octopus+arm+exploiting+embodied+intelligence.">Design and development of a soft robotic octopus arm exploiting embodied intelligence.</a> , 5271-5276 (2012).</li><li>Smith, K., Kier, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trunks,+tongues,+and+tentacles:+Moving+with+skeletons+of+muscle.">Trunks, tongues, and tentacles: Moving with skeletons of muscle.</a> American Scientist. 77, 28-35 (1989).</li><li>Walker, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+issues+in+creating+&#8220;invertebrate&#8221;+robots.">Some issues in creating &#8220;invertebrate&#8221; robots.</a> , (2000).</li><li>McMahan, W., Jones, B., Walker, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+implementation+of+a+multi-section+continuum+robot:+Air-octor.">Design and implementation of a multi-section continuum robot: Air-octor.</a> IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. , 2578-2585 (2005).</li><li>Laschi, C., Mazzolai, B., Cianchetti, M., Margheri, L., Follador, M., Dario, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Soft+Robot+Arm+Inspired+by+the+Octopus.">A Soft Robot Arm Inspired by the Octopus.</a> Advanced Robotics (Special Issue on Soft Robotics). 26, 709-727 (2012).</li><li>Chianchetti, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+robotics+technologies+to+address+shortcomings+in+today&#8217;s+minimally+invasive+surgery:+the+STIFF-FLOP+approach.">Soft robotics technologies to address shortcomings in today&#8217;s minimally invasive surgery: the STIFF-FLOP approach.</a> Soft Robotics. 1, 122-131 (2014).</li><li>Cheng, N. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Analysis+of+a+Robust,+Low-cost,+Highly+Articulated+manipulator+enabled+by+jamming+of+granular+media.">Design and Analysis of a Robust, Low-cost, Highly Articulated manipulator enabled by jamming of granular media.</a> , 4328-4333 (2012).</li><li>Cianchetti, M., Ranzani, T., Gerboni, G., De Falco, I., Laschi, C., Menciassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=STIFF-FLOP+Surgical+Manipulator:+mechanical+design+and+experimental+characterization+of+the+single+module.">STIFF-FLOP Surgical Manipulator: mechanical design and experimental characterization of the single module.</a> Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS. , 3576-3581 (2013).</li><li>De Falco, I., Cianchetti, M., Menciassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+soft+and+controllable+stiffness+manipulator+for+minimally+invasive+surgery:+preliminary+characterization+of+the+modular+design).">A soft and controllable stiffness manipulator for minimally invasive surgery: preliminary characterization of the modular design).</a> Proceedings of 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). , (2014).</li><li>De Falco, I., Cianchetti, M., Menciassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=STIFF-FLOP+surgical+manipulator:+design+and+preliminary+motion+evaluation).">STIFF-FLOP surgical manipulator: design and preliminary motion evaluation).</a> Proceedings of 4th WorkShop on Computer/Robot Assisted Surgery (CRAS). , 131-134 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

The technique described in this protocol enables the fabrication of a pneumatically actuated soft unit usable for modular compliant structures. Thanks to the design of the molds and their simple assembly, it is possible to fabricate one complete module in about 4 hours with 7 main steps. The process of fabrication involves specific materials, which are easily available, and work should be carried out under a fume hood. An external set up including air valves, air compressor and vacuum pump is necessary to activate the mo...

الاتجاهات الحديثة في المجال الطبي تدفع للانخفاض في الغزو من العمليات الجراحية. الحد الأدنى من جراحة الغازية (MIS) قد تحسنت بنجاح في السنوات القليلة الماضية لعمليات البطن. تستند الإجراءات MIS على استخدام الأدوات قدم من خلال أربع أو خمس نقاط الوصول (trocars) وضعت على جدار البطن. من أجل تقليل عدد trocars، والأدوات يمكن إدراجها من قبل واحدة ميناء تنظير البطن (SPL) أو الجراحة الفوهة الطبيعية Translumenal بالمنظار (NOTES) 1. هذه الإجراءات تمنع ندوب مرئية الخارجية، ولكن تزيد من صعوبة للأطباء في تنفيذ عملية جراحية. هذا القيد ويرجع ذلك أساسا إلى انخفاض نقاط الوصول وطبيعة جامدة وشبه جامدة من الأجهزة التي ليست قادرة على تجنب أو تمرير حول أجهزة 2، 3. المهارة والحركة يمكن تحسينها باستخدام مفصلية وفرط زائدة الروبوتات التي يمكن أن تغطي مساحة عمل أوسع وأكثر تعقيدا، اللنا تمكين هدف محدد في الجسم ليتم التوصل بسهولة أكبر 4 و 5 و 6 و للعمل في أنظمة تراجع عند الضرورة 7. A مناور مرن يمكن تحسين الامتثال الأنسجة، مما يجعل الاتصال أكثر أمانا من خلال الأدوات التقليدية. ومع ذلك، هذه المتلاعبين غالبا ما تفتقر الاستقرار عند الوصول إلى الهدف، وعموما لا يمكن التحكم في اتصال مع الأنسجة المحيطة بها 8، 9 دراسات على البنى البيولوجية، مثل ذراع الأخطبوط (10) وجذع الفيل 11، ألهمت مؤخرا تصميم المتلاعبين مرن، تشوه والمتوافقة مع عدد زائدة من درجات الحرية (DoFs) وتصلب السيطرة عليها (12). هذه الأنواع من الأجهزة تستخدم الينابيع السلبي، المواد الذكية، عناصر الهوائية، أو الأوتار 13، 14، 15. وبشكل عام، المتلاعبين ملفقة مع مواد لينة ومرنة لا تضمن توليد القوى عالية. تانه قساة FLOP (صلابة مرنة وقابلة للتعلم مناور السيطرة على العمليات الجراحية) مناور تم عرضها مؤخرا كجهاز الجراحية رواية لNOTES وSPL مستوحاة من قدرات الأخطبوط و. من أجل التغلب على القيود المفروضة على المتلاعبين لينة السابق، أن لديها هيئة لينة وكذلك مهارة عالية، وقوة عالية وصلابة السيطرة عليها (16). ويستند بنية تتلاعب على نهج وحدات: وحدة متعددة، مع نفس الهيكل وظائف، هي متكاملة معا. وأظهرت وحدة واحدة في الشكل 1. وهو يقوم على الاسطوانة المرنة التي حصل عليها افتراء متعدد المراحل. الخطوات تجميع مكونات العفن وعمليات الصب تمكن ثلاث غرف فارغة (ليشتغل فلويديك) وقناة واحدة المركزية جوفاء 17 (للسكن آلية القائم على التشويش الحبيبية 18) لتكون جزءا لا يتجزأ. توضع الدوائر في 120 درجة، بحيثالتضخم الجمع بين الأشعة تحت الحمراء تنتج حركة شاملة لكل الاتجاهات واستطالة. وبالإضافة إلى ذلك يتم وضع غمد مضفر خارجي خارجيا للحد من توسع شعاعي الخارجي لغرف الموائعية عند الضغط، وبالتالي تحقيق الاستفادة المثلى من تأثير يشتغل غرفة في حركة وحدة (الانحناء واستطالة). القناة المركزية منازل جهاز اسطواني تتألف من الغشاء الخارجي مليئة المواد الحبيبية. عند تطبيق ضغط الفراغ، فإنه يغير خصائصه المرنة تسبب تشنج الذي يؤثر على خصائص وحدة بأكملها. يتم التحكم في الحركة وتصلب العروض من قبل الإعداد الخارجي بما في ذلك ضاغط الهواء وثلاثة صمامات الضغط عن المشغلات مجلسين واحد مضخة فراغ لتفعيل فراغ في القناة تشنج. واجهة مستخدم بديهية تتيح السيطرة على يشتغل والفراغ الضغوط داخل وحدة. تفاصيل هذه الورقة fabricatioعملية ن من وحدة واحدة من هذا مناور والتقارير أهم النتائج على قدرات الحركة الأساسية. وبالنظر إلى الطبيعة وحدات من هذا الجهاز، يمكن تقييم تصنيع وأداء وحدة واحدة واحدة فقط أيضا النتائج إلى أن تمتد وللتنبؤ بسلوك الأساسي للمناور متعددة وحدة دمج اثنين أو أكثر من الوحدات.

<table><tbody><tr><td>Ecoflex 00-50 Trial Kit</td><td>SmoothOn</td><td></td><td>Used for the fabrication of the soft unit, combining equal amounts of liquid parts A (the base) and B (the catalyst)</td></tr><tr><td>Latex</td><td>Antichit&amp;agrave; Belsito</td><td></td><td>Used for the fabrication of the granular jamming membrane</td></tr><tr><td>Peroxide-Cured Silicone Tubing</td><td>Cole Parmer</td><td>T-06411-59</td><td>Used for actuating the chambers and applying vacuum</td></tr><tr><td>PET expandable braided sleeving</td><td>RS</td><td>408-249</td><td>Used for the fabrication of the external braided sheath</td></tr><tr><td>Silicone Rubber</td><td>Momentive</td><td>127374</td><td>Used to fix the actuation tubes to the module</td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>Cole Parmer</td><td>EW-06720-40</td><td>Used to fix the latex membrane to the vacuum tube</td></tr><tr><td>Fume hood Secuflow</td><td>Groupe Waldner</td><td></td><td>Working space</td></tr><tr><td>Precision scale</td><td>KERN EW</td><td></td><td>Used to weight silicone, latex and coffee powder</td></tr><tr><td>Oven/degasser</td><td>Heraeus</td><td></td><td>Used to degass the silicone and reduce its cure time</td></tr><tr><td>Vacuum pump</td><td>DVP Vacuum Technology</td><td></td><td>Used to apply vacuum to the latex membrane</td></tr></tbody></table>

design and fabrication of an elastomeric unit for soft modular robots in minimally invasive surgery

في السنوات الأخيرة، أثارت تقنيات الروبوتات الناعمة اهتماما متزايدا في المجال الطبي نتيجة لتفاعلها آمنة جوهريا في بيئات غير منظم. وفي الوقت نفسه، تم وضع إجراءات وتقنيات جديدة للحد من الغزو من العمليات الجراحية. الحد الأدنى من جراحة الغازية (MIS) وقد استخدمت بنجاح لتدخلات البطن، وتستند إجراءات MIS لكن القياسية أساسا على أدوات جامدة أو شبه جامدة التي تحد من البراعة من الطبيب. تقدم هذه الورقة مناور حاذق لينة وعالية لMIS. واستلهم مناور من قدرات البيولوجية للذراع الأخطبوط، وصمم مع نهج وحدات. تقدم كل وحدة نفس الخصائص الوظيفية، وبالتالي تحقيق البراعة العالية وبراعة عندما يتم دمج المزيد من الوحدات. تفاصيل ورقة تصميم وعملية التصنيع والمواد اللازمة لتطوير وحدة واحدة، وهي ملفقة من قبل castinز سيليكون داخل قوالب محددة. النتيجة تتكون في الاسطوانة المرنة بينهم ثلاثة المحركات الهوائية المرنة التي تمكن الاستطالة والانحناء متعددة الاتجاهات للوحدة. غلاف مضفر الخارجي على تحسين حركة وحدة. في وسط كل وحدة تختلف آلية القائم على التشويش الحبيبية صلابة الهيكل خلال المهام. تبين التجارب أن الوحدة هي قادرة على ثني تصل إلى 120 درجة واستطال تصل إلى 66٪ من طول الأولي. وحدة يولد قوة أقصاها 47 N، وتصلب لها يمكن أن تزيد إلى 36٪.

المراحل المختلفة للتصنيع، وصفت في البروتوكول، ويوضح في الشكل (3). من أجل تقييم فعالية هذه التقنية ونتائج النموذج النهائي، تم اختبار وحدة في مختلف ظروف العمل. الإعداد الخارجي يسمح السيطرة على كل من يشتغل وصلابة وحدة. وهو ي...

Watch this Scientific Journal Video about Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery at JoVE.com

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

This paper describes the design and fabrication of a soft unit for surgical manipulators. The base module includes three flexible fluidic actuators to achieve omnidirectional bending and elongation, and a granular jamming-based mechanism to enable stiffness control. A complete mechanical characterization is also reported.

تصميم وتصنيع وحدة المرنة لينة وحدات الروبوتات في جراحة المناظير

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

design-fabrication-an-elastomeric-unit-for-soft-modular-robots

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.9K Views.  Scuola Superiore Sant'Anna. This paper describes the design and fabrication of a soft unit for surgical manipulators. The base module includes three flexible fluidic actuators to achieve omnidirectional bending and elongation, and a granular jamming-based mechanism to enable stiffness control. A complete mechanical characterization is also reported. 

Video: Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

عملية تصنيع عازل المرنة الأجهزة التنفيذية القائمة على السيليكون

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Engineering

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

تصنيع المحركات الناعمة شبكة تعمل بالهواء المضغوط مع الدوائر المائلة

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ultrasound. However, limited numbers of robots designed for extra-corporeal ultrasound have been successfully translated into clinical use. In this study, we aim to build a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination, which is lightweight and has a small footprint. The robot is formed by five specially shaped links and custom-made joint mechanisms for probe manipulation, to cover the necessary range of motion with redundant degrees of freedom to ensure the patient&#39;s safety. The mechanical safety is emphasized with a clutch mechanism, to limit the force applied to patients. As a result of the design, the total weight of the manipulator is less than 2 kg and the length of the manipulator is about 25 cm. The design has been implemented, and simulation, phantom, and volunteer studies have been performed, to validate the range of motion, the ability to make fine adjustments, mechanical reliability, and the safe operation of the clutch. This paper details the design and implementation of the bespoke robotic ultrasound manipulator, with the design and assembly methods illustrated. Testing results to demonstrate the design features and clinical experience of using the system are presented. It is concluded that the current proposed robotic manipulator meets the requirements as a bespoke system for extra-corporeal ultrasound examination and has great potential to be translated into clinical use.

This paper introduces the design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination. The system has five degrees of freedom with lightweight joints made by 3D printing and a mechanical clutch for safety management.

تصميم وتنفيذ مناور الروبوتية مفصل لمادية خارجة عن الموجات فوق الصوتية

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a laser cutter machine. The method starts with the lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets using a heat press for 10 min at the temperature of ~93 &#176;C. Next, the parameters of the laser cutter machine are optimized to produce a rectangular balloon with maximum burst pressure. Using the optimized parameters, the soft actuators are laser cut/welded three times sequentially. Next, a dispensing needle is attached to the actuator, allowing it to be inflated. The effect of geometrical parameters on the deflection of the actuator are studied systematically by varying the channel width and length. Finally, the performance of the actuator is characterized using an optical camera and a fluid dispenser. Conventional fabrication methods of soft pneumatic actuators based on silicone molding are time consuming (several hours). They also result in strong but bulky actuators, which limits the actuator&#8217;s applications. Moreover, microfabrication of thin pneumatic actuators is both time-consuming and expensive. The proposed manufacturing method in the current work resolves these issues by introducing a fast, simple, and cost-effective fabrication method of ultrathin pneumatic actuators.

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with a thin form factor. The fabrication method starts with lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets followed by laser cutting/welding of a two-dimensional pattern to form actuators and robots.

التصنيع السريع من المشغلات الهوائية لينه رقيقه والروبوتات

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a ...

Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations at the point of contact. It can be achieved by complementing traditional rigid grippers with soft robotic pneumatic gripper devices. This manuscript describes a rod-based approach that combined both 3D-printing and a modified soft lithography technique to fabricate the soft pneumatic gripper. In brief, the pneumatic featureless mold with chamber component is 3D-printed and the rods were used to create the pneumatic channels that connect to the chamber. This protocol eliminates the risk of channels occluding during the sealing process and the need for external air source or related control circuit. The soft gripper consists of a chamber filled with air, and one or more gripper arms with a pneumatic channel in each arm connected to the chamber. The pneumatic channel is positioned close to the outer wall to create different stiffness in the gripper arm. Upon compression of the chamber which generates pressure on the pneumatic channel, the gripper arm will bend inward to form a close grip posture because the outer wall area is more compliant. The soft gripper can be inserted into a 3D-printed handling tool with two different control modes for chamber compression: manual gripper mode with a movable piston, and robotic gripper mode with a linear actuator. The double-arm gripper with two actuatable arms was able to pick up objects of sizes up to 2 mm and yet generate lower compressive forces as compared to elastomer-coated and non-coated rigid grippers. The feasibility of having other designs, such as single-arm or hook gripper, was also demonstrated, which further highlighted the customizability of the soft gripper device, and it's potential to be used in delicate surgical manipulation to reduce the risk of tissue grip damage.

This protocol describes a rod-based approach, combining 3D-printing and soft lithography techniques for fabricating the soft gripper devices. This approach eliminates the need for an external air source by incorporating a chamber component and reduces the chance of occlusion during the sealing process, particularly for miniaturized pneumatic channels.

تصنيع مقرها قضيب من تخصيص لينة الروبوتية هوائي أجهزة القابض للتلاعب الأنسجة الحساسة

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations ...

Fabrication of Carbon-Based Ionic Electromechanically Active Soft Actuators

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, compliant and biomimetic nature of this deformation, actuators made of the laminate have received increasing interest in soft robotics and (bio)medical applications. However, methods to easily fabricate the active material in large (even industrial) quantities and with a high batch-to-batch and within-batch repeatability are needed to transfer the knowledge from laboratory to industry. This protocol describes a simple, industrially scalable and reproducible method for the fabrication of ionic carbon-based electromechanically active capacitive laminates and the preparation of actuators made thereof. The inclusion of a passive and chemically inert (insoluble) middle layer (e.g., a textile-reinforced polymer network or microporous Teflon) distinguishes the method from others. The protocol is divided into five steps: membrane preparation, electrode preparation, current collector attachment, cutting and shaping, and actuation. Following the protocol results in an active material that can, for example, compliantly grasp and hold a randomly shaped object as demonstrated in the article.

This article describes a fast and simple manufacturing process of ionic electromechanically active composite materials for actuators in biomedical, biomimetic and soft robotics applications. The key fabrication steps, their importance for the actuators&#39; final properties, and some of the main characterization techniques are described in detail.

تصنيع الاكتورات اللينة الفعالة الكهربية الفعالة من الكربون

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with slopes of up to 84&#176;. The manufacturing method is valid for the fast pneunet bending actuators in general and might, therefore, be interesting for newcomers to the field of actuator manufacturing. The control of the robot is achieved by means of a pneumatic control box that can provide arbitrary pressures and can be built by only using purchased components, a laser cutter, and a soldering iron. For the walking performance of the robot, the pressure-angle calibration plays a crucial role. Therefore, a semi-automated method for the pressure-angle calibration is presented. At high inclines (&#62; 70&#176;), the robot can no longer reliably fix itself to the walking plane. Therefore, the gait pattern is modified to ensure that the feet can be fixed on the walking plane.

This protocol provides a detailed list of steps to be performed for the manufacturing, control and evaluation of the climbing performance of a gecko-inspired soft robot.

التصنيع، والتحكم، وتقييم الأداء من روبوت الناعمة مستوحاة من Gecko

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...

إحداث ثورة في إعادة تأهيل السكتة الدماغية مع تعزيز الإمساك واستعادة الأصابع

A Flexible Wearable Supernumerary Robotic Limb for Chronic Stroke Patients

In this study, we present a flexible wearable supernumerary robotic limb that helps chronic stroke patients with finger rehabilitation and grasping movements. The design of this innovative limb draws inspiration from bending pneumatic muscles and the unique characteristics of an elephant's trunk tip. It places a strong emphasis on crucial factors such as lightweight construction, safety, compliance, waterproofing, and achieving a high output-to-weight/pressure ratio. The proposed structure enables the robotic limb to perform both envelope and fingertip grasping. Human-robot interaction is facilitated through a flexible bending sensor, detecting the wearer's finger movements and connecting them to motion control via a threshold segmentation method. Additionally, the system is portable for versatile daily use. To validate the effectiveness of this innovation, real-world experiments involving six chronic stroke patients and three healthy volunteers were conducted. The feedback received through questionnaires indicates that the designed mechanism holds immense promise in assisting chronic stroke patients with their daily grasping activities, potentially improving their quality of life and rehabilitation outcomes.

تسليط الضوء على المؤلف: تعزيز قدرات الإمساك لمرضى الشلل النصفي بأطراف روبوتية مرنة 

This protocol introduces a flexible wearable supernumerary robotic limb tailored to assist in finger rehabilitation for stroke patients. The design incorporates a bending sensor to facilitate seamless human-robot interaction. Validation through experiments involving both healthy volunteers and stroke patients underscores the efficacy and dependability of the proposed study.

طرف روبوتي مرن يمكن ارتداؤه لمرضى السكتة الدماغية المزمنة

In this study, we present a flexible wearable supernumerary robotic limb that helps chronic stroke patients with finger rehabilitation and grasping ...

تصميم وتصنيع وحدة المرنة لينة وحدات الروبوتات في جراحة المناظير

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

عملية تصنيع عازل المرنة الأجهزة التنفيذية القائمة على السيليكون

تصنيع المحركات الناعمة شبكة تعمل بالهواء المضغوط مع الدوائر المائلة

تصميم وتنفيذ مناور الروبوتية مفصل لمادية خارجة عن الموجات فوق الصوتية

التصنيع السريع من المشغلات الهوائية لينه رقيقه والروبوتات

تصنيع مقرها قضيب من تخصيص لينة الروبوتية هوائي أجهزة القابض للتلاعب الأنسجة الحساسة

تصنيع الاكتورات اللينة الفعالة الكهربية الفعالة من الكربون

التصنيع، والتحكم، وتقييم الأداء من روبوت الناعمة مستوحاة من Gecko

طرف روبوتي مرن يمكن ارتداؤه لمرضى السكتة الدماغية المزمنة

طرف روبوتي مرن يمكن ارتداؤه لمرضى السكتة الدماغية المزمنة

طرف روبوتي مرن يمكن ارتداؤه لمرضى السكتة الدماغية المزمنة