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

Nota: Questo protocollo descrive le fasi di fabbricazione di un singolo modulo, che comprende le camere fluidici, irrigidimento canale, tubazioni di azionamento e guaina esterna. La seguente procedura deve essere eseguita sotto una cappa aspirante e indossando camice e guanti per motivi di sicurezza. Come precedentemente accennato, il processo di fabbricazione del dispositivo elastomerico è basato sull&#39;uso sequenziale di stampi progettati con software CAD. Sono composte da 13 pezzi mostrati nella Figura 2 e elencati nella tabella 1. 1. Preparazione del silicone <ol><li> Pesare 12 g di parte A e 12 g di parte B nello stesso bicchiere di plastica o una scatola Petri e mescolare insieme, mescolando. Nota: proporzioni dei materiali possono variare a seconda del silicone specifico utilizzato, in questo caso è costituito da due parti: la parte A (base) e parte B (catalizzatore). Essi sono utilizzati in proporzione 1A: 1B in peso. </li><li> Posizionare il vetro contenente la miscelamateriali siliconici Ed in una macchina di degasaggio a 1 bar di pressione di vuoto. Mantenere il vetro sotto vuoto fino a quando tutte le bolle vengono rimossi dal materiale siliconico. Per il silicone impiegato il processo di degasaggio dura circa 10 min. Una volta che i materiali sono completamente libero dalla presenza di bolle, ripristinare la pressione atmosferica nella macchina e utilizzare il silicone. </li></ol> 2. Realizzazione del modulo siliconico <ol><li> Assemblaggio dello stampo. <ol><li> Inserire il cilindro irrigidimento e la parte superiore delle camere in cap_A (Figura 3a). </li><li> Chiudere i gusci intorno al secondo strato di cap_A. </li></ol></li><li> Primo casting silicone. <ol><li> Versare il silicone nello stampo assemblato fino al bordo dei gusci (Figura 3b). </li><li> Collocare lo stampo in un forno a 60 ° C per circa 30 min. </li></ol></li><li> Riassetto dello stampo. <ol><li> Rimuovere i gusci esterni e cap_A (Figura 3c). </li><li> Inserire i cilindri dalle basi delle camere e il cilindro irrigidimento interno cap_B (Figura 3d). </li><li> Chiudere i gusci ancora attorno al modulo, facendoli scorrere di 10 mm verso l&#39;alto in modo da avere uno spazio di 10 mm tra la superficie superiore del modulo ed i bordi dei gusci (figura 3e). </li></ol></li><li> Seconda colata di silicone. <ol><li> Versare il silicone nello stampo riarrangiato fino al bordo delle conchiglie sul lato superiore (cioè anche fino al cilindro irrigidimento) (Figura 3f). </li><li> Mettere lo stampo in un forno a 60 ° C per circa 30 min. </li><li> Rimuovere i gusci esterni, cap_B e le camere (ad eccezione del cilindro di irrigidimento) (Figura 3g). </li></ol></li></ol> 3. Inserimento dei tubi <ol><li> Tagliare 3 tubi alla stessa lunghezza desiderata (300 mm per esempio). </li><li> Mettere colla siliconica intorno una estremità di ciascun tubo di 10 mm, senza obstructing i tubi. </li><li> Inserire i tubi all&#39;interno dei 2 mm canali nell&#39;unità siliconico (Figura 3 ore) dedicati. </li><li> Dopo un tempo di maturazione di 12 min a temperatura ambiente o mettere il modulo in un forno ad una temperatura superiore (50 ° - 60 °) per accelerare il processo di essiccazione. </li></ol> 4. Realizzazione della pressare intrecciato guaina <ol><li> Tagliare 700 mm di una guaina intrecciata espandibile (circa 15 volte l&#39;altezza del modulo). </li><li> Inserire un cilindro metallico di 30 mm di diametro e 250 mm di lunghezza all&#39;interno della guaina. </li><li> Abbassare e forzare la guaina facendo scorrere sopra il cilindro, al fine di creare piegature. </li><li> Fissare meccanicamente la guaina in posizione con un morsetto e calore con una pistola di riscaldamento a 350 ° C per 2-3 minuti fino ad ottenere una deformazione permanente. </li><li> Lasciare la guaina raffreddare e togliere il cilindro interno. </li></ol> 5. Integrazione della guaina esterna <ol><li> Passa iltubi attraverso i fori di cap_C. </li><li> Versate 3 g di silicone in cap_C. </li><li> Bloccare cap_C ad un supporto che è superiore al piano di lavoro. </li><li> Inserire il lato inferiore del modulo precedentemente fabbricato in cap_C. </li><li> Far scorrere la guaina crimpato intorno al modulo. </li><li> Spingere le prime tacche della guaina interna cap_C e immergerli nel silicone appena versato (Figura 3i). </li><li> Mettere lo stampo in un forno a 60 ° C per circa 20 min. </li><li> Ripetere la stessa procedura dal punto 5,1-5,6 per fissare la guaina sul lato superiore, utilizzando cap_D (Figura 3 undecies). </li><li> Rimuovere cap_C e cap_D. </li><li> Rimuovere il cilindro centrale (Figura 3k). </li></ol> 6. Realizzazione della Granular Jamming membrana <ol><li> Versare 5 g di lattice liquido in un bicchiere di plastica. </li><li> Immergere il cilindro per la membrana (ultimo pezzo illustrato in figura 2) nel lattice liquido finché la superficieè completamente coperto. </li><li> Lasciare asciugare sotto cappa per 20 min. </li><li> Ripetere i punti 6.2 e 6.3. </li><li> Rimuovere la membrana dallo stampo. </li></ol> 7. Inserimento del Granular Jamming membrana <ol><li> Tagliare un tubo (2 mm di diametro) alla lunghezza desiderata (300 mm per esempio). </li><li> Tagliare un pezzo quadrato di circa 100 mm 2 di tessuto di nylon e chiudere una estremità del tubo con questo tessuto con una pellicola di plastica o colla di paraffina. </li><li> Pesare 4 g di polvere di caffè e riempire la membrana. </li><li> Inserire il tubo (l&#39;estremità con il filtro) all&#39;interno della membrana riempito e fissarlo attorno al tubo con una pellicola di plastica di paraffina. </li><li> Applicare il vuoto sul lato opposto del tubo (la membrana diventa più rigido). </li><li> Inserire la membrana all&#39;interno del canale centrale vuota del modulo siliconico (figura 3L). </li><li> Incollare le estremità della membrana irrigidimento al modulo silicone. </li><li> Chiudere gli anelli intorno alla parte superiorelato del modulo (Figura 3m). </li><li> Versare 2 g di silicone negli anelli per livellare la superficie. </li><li> Lasciare il silicone secca sotto cappa o in forno a 60 °. </li><li> Rimuovere gli anelli. </li><li> Ripetere da punti 7.8 a 7.11 per il lato inferiore (Figura 3n). </li></ol>

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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...

Le recenti tendenze in campo medico premono per una riduzione della invasività delle operazioni chirurgiche. Chirurgia mininvasiva (MIS) è stato migliorato con successo negli ultimi anni per le operazioni addominali. Procedure MIS sono basate sull&#39;uso di strumenti introdotti attraverso quattro o cinque punti di accesso (Trequarti) poste sulla parete addominale. Al fine di ridurre il numero dei trocar, gli strumenti possono essere inseriti da porta singola Laparoscopia (SPL) o la chirurgia Natural Orifice transluminale endoscopica (NOTE) 1. Queste procedure impediscono cicatrici visibili esterni, ma aumentano la difficoltà per i medici nell&#39;esecuzione chirurgia. Questa limitazione è dovuta principalmente ai punti ridotti di accesso e la natura rigida o semi-rigida degli strumenti, che non sono in grado di evitare o passare intorno organi 2, 3. Destrezza e motilità può essere migliorata utilizzando articolato e iper-ridondante robot che possono coprire uno spazio di lavoro più ampio e complesso, thpermettendoci un obiettivo specifico nel corpo per raggiungere più facilmente 4, 5, 6 e per lavorare come sistemi quando necessario 7 retrazione. Un manipolatore flessibile può migliorare il rispetto dei tessuti, rendendo più sicuro di contatto con strumenti tradizionali. Tuttavia, questi manipolatori spesso mancano stabilità quando viene raggiunto l&#39;obiettivo e generalmente non possono controllare il contatto con i tessuti circostanti 8, 9. Studi su strutture biologiche, come il braccio polpo 10 e la proboscide 11, hanno recentemente ispirato la progettazione di manipolatori flessibili, deformabili e compatibili con un numero ridondante di gradi di libertà (DOF) e rigidità controllabile 12. Questi tipi di dispositivi utilizzano molle passivi, materiali intelligenti, elementi pneumatici, o tendini 13, 14, 15. Generalmente, manipolatori fabbricate con materiali morbidi e flessibili non garantiscono la generazione di forze elevate. Tegli Stiff-FLOP (rigidezza controllabile manipolatore flessibile e Programmabile per interventi chirurgici) manipolatore è stato recentemente presentato come un dispositivo chirurgico innovativo per NOTES e SPL ispirati a delle capacità del polpo. Per superare le limitazioni dei precedenti manipolatori morbido, ha un corpo morbido ed elevata destrezza, forza elevata e rigidità controllabile 16. L&#39;architettura del manipolatore è basato su un approccio modulare: unità multiple, con la stessa struttura e funzionalità, sono integrati insieme. La singola unità è mostrato nella Figura 1. Esso si basa su un cilindro elastomerico ottenuto da una fabbricazione multifase. Le fasi di montaggio dei componenti dello stampo e il processo di fusione consentono tre camere vuote (per azionamento fluidico) e un canale centrale cavo 17 (per l&#39;alloggiamento di un meccanismo basato inceppamenti granulare 18) per essere incorporati. Le camere sono poste a 120 °, in modo che ilinflazione combinata ir produce movimento omnidirezionale e l&#39;allungamento. Inoltre una guaina intrecciata esterna è posto esternamente per limitare l&#39;espansione radiale verso l&#39;esterno delle camere fluidici quando pressurizzato, ottimizzando così l&#39;effetto della camera di azionamento nel moto modulo (flessione ed allungamento). Il canale centrale ospita un dispositivo cilindrico costituito da una membrana esterna riempito di materiale granulare. Quando viene applicata una pressione di vuoto, cambia le sue proprietà elastiche causando un irrigidimento che interessa l&#39;intera proprietà del modulo. Prestazioni e rigidezza sono controllati da una configurazione esterna comprendente un compressore d&#39;aria e tre valvole di pressione per azionare le camere e una pompa a vuoto per attivare il vuoto nel canale di irrigidimento. Un&#39;interfaccia utente intuitiva permette il controllo di azionamento e del vuoto pressione all&#39;interno del modulo. Dettagli Questo documento il fabrication processo del singolo modulo di questo manipolatore e riporta i risultati più significativi sulla capacità di base di movimento. Considerando la natura modulare del dispositivo, la valutazione della fabbricazione e le prestazioni di un solo modulo singolo permette anche i risultati vengono estese e per prevedere il comportamento di base di un manipolatore multi-modulo integrando due o più moduli.

<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

Negli ultimi anni, le tecnologie robotica morbidi hanno suscitato crescente interesse in campo medico a causa della loro interazione sicurezza intrinseca in ambienti non strutturati. Allo stesso tempo, nuove procedure e tecniche sono stati sviluppati per ridurre l&#39;invasività delle operazioni chirurgiche. Chirurgia mininvasiva (MIS) è stato impiegato con successo per gli interventi addominali, procedure MIS però standard sono basati principalmente su strumenti rigidi o semirigidi che limitano la destrezza del clinico. Questo articolo presenta un manipolatore abile morbido e alto per MIS. Il manipolatore è ispirato le capacità biologiche del braccio di polpo, ed è stato progettato con un approccio modulare. Ogni modulo presenta le stesse caratteristiche funzionali, ottenendo così elevata destrezza e versatilità quando più moduli sono integrati. Dettagli La carta progettazione, processo di fabbricazione ed i materiali necessari per lo sviluppo di una singola unità, che è fabbricato da casting silicone all&#39;interno di stampi specifici. Il risultato consiste in un cilindro elastomerico compresi tre attuatori pneumatici flessibili che consentono l&#39;allungamento e flessione omnidirezionale dell&#39;unità. Una guaina intrecciata esterna migliora il movimento del modulo. Nel centro di ogni modulo un meccanismo basato inceppamenti granulare varia la rigidezza della struttura durante l&#39;attività. Le prove dimostrano che il modulo è in grado di piegare fino a 120 ° e di allungare fino al 66% della lunghezza iniziale. Il modulo genera una forza massima di 47 N, e la sua rigidità può aumentare fino al 36%.

Le varie fasi di fabbricazione, descritto nel protocollo, sono illustrati nella figura 3. Per valutare l&#39;efficacia della tecnica ei risultati del prototipo finale, il modulo è stato testato in diverse condizioni di lavoro. Un&#39;installazione esterna permette il controllo sia l&#39;azionamento e la rigidità del modulo. Esso comprende un compressore d&#39;aria che attiva tre valvole. Essi sono collegati ai tubi siliconici integrati nelle camere e consentire loro pressu...

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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.

Progettazione e Realizzazione di un&#39;unità elastomerico per soft robot modulari in Chirurgia Mini-Invasiva

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.

Fabbricazione Processo di base di silicone elastomero dielettrici Attuatori

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

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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.

Fabbricazione di morbida rete pneumatica attuatori con obliquo Chambers

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.

Progettazione e realizzazione di un manipolatore robotico su misura per ultrasuoni extracorporea

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.

Produzione rapida di attuatori e robot pneumatici sottili e morbidi

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.

Fabrication Rod a base di personalizzabili morbide robotizzati pneumatici Gripper dispositivi per la manipolazione dei tessuti delicati

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

Bioingegneria

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.

Fabbricazione di attuatori morbidi ionici ad attività in carbonio

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.

Valutazione di produzione, controllo e prestazioni di un robot morbido ispirato a 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 ...

Rivoluzionare la riabilitazione dell'ictus con una presa e un recupero delle dita migliorati

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.

Autore in primo piano: Miglioramento delle capacità di presa per i pazienti emiplegici con arti robotici flessibili 

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.

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico

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

Progettazione e Realizzazione di un'unità elastomerico per soft robot modulari in Chirurgia Mini-Invasiva

Riepilogo

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Capitoli in questo video

Fabbricazione Processo di base di silicone elastomero dielettrici Attuatori

Fabbricazione di morbida rete pneumatica attuatori con obliquo Chambers

Progettazione e realizzazione di un manipolatore robotico su misura per ultrasuoni extracorporea

Produzione rapida di attuatori e robot pneumatici sottili e morbidi

Fabrication Rod a base di personalizzabili morbide robotizzati pneumatici Gripper dispositivi per la manipolazione dei tessuti delicati

Fabbricazione di attuatori morbidi ionici ad attività in carbonio

Valutazione di produzione, controllo e prestazioni di un robot morbido ispirato a Gecko

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico