斜めの部屋に柔らかい空気ネットワーク アクチュエータの作製

要約

ここで斜めの部屋の柔らかい空気ネットワーク アクチュエータの作製方法を提案する.アクチュエータは、ソフト ロボットへの応用を広げるの結合曲げとねじれの動きを生成する能力があります。

要約

柔らかい空気ネットワーク アクチュエータはソフト ロボットの最も有望な作動装置のいずれかに大きな曲げ変形と低入力からメリットをなっています。しかし、2 次元 (2-d) 空間で動き、単調な曲げのフォームは幅広いアプリケーションからそれらを保ちます。3 次元 (3-D) 空間での運動を探求する、斜めの部屋に柔らかい空気ネットワーク アクチュエータの詳細な製作法を提案する.斜めの部屋の設計により可変アクチュエータ曲げおよびねじり機能、生物ロボットや医療機器になる柔軟マニピュレーターで器用に移動する可能性を与えるそれらを結合できます。製造工程は、成形方法、シリコーンのエラストマーの準備、商工会議所、基盤部品の製作、アクチュエーター、チューブ接続リーク、および修理のチェックなどに基づいています。作製方法は、金型内にいくつか変更するだけでアクチュエータのシリーズの迅速な製造を保証します。テスト結果は、アクチュエータおよび顕著な曲げおよびねじり機能の質の高さを示します。グリップの実験は、異なる直径を持つオブジェクトに適応し、十分な摩擦を提供することで開発の利点を示しています。

概要

空気圧ソフトアクチュエータ (スパ) は、空気圧^1,2の簡単な入力で作動することができますソフト デバイスです。彼らは、シリコーンのエラストマー³生地⁴、形状記憶ポリマー⁵、誘電エラストマー⁶などの様々 な素材を加工できます。研究者は、コンプライアンス、器用な動き、簡単な作製方法⁷の性質から恩恵を受けている温泉ソフト ロボット アプリケーション^8,9の最も有望なデバイスの一つとなっていることなど。温泉は、忍び寄る¹⁰、¹¹回転と変形、拡張、拡張、曲げ、ねじれ^13,などの様々 なタイプに基づく¹²の圧延などの様々 な高度な動きを実現できます。¹⁴. 運動のさまざまな種類を作ることができる、スパを並列チャンネル¹⁵、繊維強化¹⁶、モノリシック商工会議所と線状体など、異なる構造のデザインし、のネットワークが繰り返されるサブ室¹⁷。繰り返しサブの部屋、柔らかい空気ネットワーク アクチュエータ ネットワークと温泉は、比較的低い入力圧力の下で大きな変形を生成できるため、それらの間で広く採用されています。ただし、以前の設計のほとんどでこのタイプのアクチュエータは応用を大幅制限 2 D 空間で曲げ運動をのみ生成できます。

柔らかい空気ネットワーク アクチュエータは、内部のチャネルによって接続されているチャンバの線形整理されたグループで構成されます。各三次商工会議所は他のペアよりも薄く、反対側の壁のペアが含まれている、薄い壁に垂直な方向の 2 つの両面のインフレを生成します。もともと、部屋の薄い壁はアクチュエータのボディの長い軸に垂直な長軸に沿ってを膨らませます。室と非拡張可能なベースでこれらの同一線上にあるインフレはアクチュエータの不可欠な純粋な曲げに します。シンナー側の壁がもはや各商工会議所のインフレ方向を可能にする (図 1A)、アクチュエータの長い軸に垂直な 3次元空間内のアクチュエータの動きを探検するには、部屋の向きが調整されて軸からのオフセットと同一線上でなくなります。すべての平行が同一線上にないインフレは結合曲げと動きを 3次元空間¹⁸に捩れにアクチュエータの動きを変更します。この連成運動アクチュエータを有効により多くの柔軟性と器用さ、アクチュエータ柔軟マニピュレーター、生物ロボット、医療機器より実用的なアプリケーションに適してします。

このプロトコルは、このような斜めの部屋に柔らかい空気ネットワーク アクチュエータの作製方法を示しています。商工会議所・基本部品、アクチュエータを組み立て、チューブを接続、リークのチェックと、必要に応じて、修復アクチュエータを製造、シリコーン ・ エラストマーの準備が含まれます。通常の柔らかい空気ネットワーク アクチュエータおよび成形方法にいくつかの簡単な変更を作り出すことができる他のソフトのアクチュエータにも使えます。我々 は 30 ° 斜め室空気圧ソフトアクチュエータを作製する詳細な手順を提供します。別のアプリケーションで同じプロトコルにしたがって異なるチャンバー角アクチュエータを加工できます。それを除けば、アクチュエータを各種要求に対する複数のアクチュエータ システムを形成する結合できます。

プロトコル

注: プロトコル ソフト空気ネットワーク アクチュエータの作製手順について説明します。作製手順、金型のセットといくつかのアクチュエータ チューブ コネクタ、前にコンピューター支援設計 (CAD) ソフトウェア 3 D 印刷は事前が必要とする設計されています。金型は図 1Bに示します。

1. シリコーンのエラストマーの準備

1. シリコーンのエラストマーのパート B の 5 g と 【 重量 9:1 (A:B) パーツ 】 の A の部分の同じ混合容器 (図 2A) に、45 g の重量を量る。注射器を使用して、各部分の縦横の比率が正確かどうかを確認します。
   メモ: 異なるシリコーンエラストマーの混合比が違います。別シリコーン ・ エラストマーを採用する場合、各部分の割合を調整必要があります。
2. シリコーン ・ エラストマーを惑星遠心攪拌機とよく混ぜます。
   注: その処理時間を延長する低温シリコーン ・ エラストマーを格納できます。

2. 商工会議所一部作製

1. シリコーンのエラストマー製品の離型剤を金型パート A および B. の部分の表面に均等にスプレーします。
2. パート A とパート B チャンバーの加工用金型を組立します。シリコーン ・ エラストマーの漏れを防止するクリップ型の両端を保持します。
3. シリコーン ・ エラストマーの 5 mL を注射器で取るし、接続終了 (管を接続するためのアクチュエータの一方の端の円筒状の構造物) を製造するための金型の穴にゆっくりと挿入します。その後、シリコーン ・ エラストマー (図 2B) と成形品全体を入力します。
   注: 低流速率を維持し、前後ゆっくりシリコーン ・ エラストマー金型の小さな構造を入力させる。
4. ないより多くの泡表示 (図 2C) がないと、針の先端と表面に形成される気泡の穴を開けます。
5. 金型の上面に沿って刃を持つ任意の余分なシリコーン ・ エラストマーこすり。
6. シリコーン ・ エラストマーを治るまで 70 の ° C のオーブンで型を置きます。
7. 泡とアクチュエータの表面に表示される穴にシリコーン ・ エラストマーを注入するのに注射器を使用します。
8. 表面上の任意の過剰なシリコーン ・ エラストマーをこすり落とします。
9. シリコーン ・ エラストマーを治るまで 70 の ° C のオーブンで型を置きます。

3. 基本部品作製

1. C 金型部の表面に均等にシリコーンのエラストマー製品の離型剤をスプレーします。
2. 金型部 C にシリコーン ・ エラストマーを注ぐ。
3. ないより多くの泡が表示されるまで、針の先端と表面に形成される気泡の穴を開けます。
4. 金型の上面に沿って刃を持つ任意の余分なシリコーン ・ エラストマーこすり。
5. シリコーン ・ エラストマーを治るまで 70 の ° C のオーブンで型を置きます。

4. アクチュエーター

1. 基本部分の 1 つの面にシリコーン ・ エラストマー、厚さ 1 mm の層を均等に注ぐ。
2. ベース部分にチャンバー パーツを配置します。チャンバー部分と基本部分 (図 2D) 間のスペースにシリコーン ・ エラストマーを注入するのに注射器を使用します。
3. シリコーン ・ エラストマーを治るまで 70 の ° C のオーブンでアクチュエータを配置します。

5. チューブ接続

1. 男性スタッドのプッシュでのネジに合う空気圧管継手を受け入れるように 3 D 印刷アクチュエータ チューブ コネクタをタップします。
2. シリンダーの中心線に沿ってアクチュエータの接続終了を貫通するのに針を使用します。約 2 mm の鋼棒で穴の直径を高めます。
3. ネジ (図 2E) アクチュエータにアクチュエータ チューブ コネクタ。
4. 男性スタッドでプッシュ フィット空気圧継手にチューブのセクションをプッシュします。

6. リークのチェックと修復

1. アクチュエータを空気源に接続します。
2. 水の全体のアクチュエータを配置し、加圧アクチュエータ (図 2F)。リークによる気泡を形成するかどうかを確認します。
3. リーク ポイントにシリコーン ・ エラストマーを注入するのに注射器を使用します。シリコーン ・ エラストマーを治るまで 70 の ° C のオーブンでアクチュエータを配置します。
4. 6.1-6.3 の手順を必要に応じて繰り返します。

結果

単一のアクチュエータ:
作製方法を確認し、アクチュエータ、30 °、45 °、60 ° の関数を示すアクチュエータが作製し、テストします。テスト設定の空気ポンプはバルブをアクティブに採用されました。バルブは、内部の圧力を制御するアクチュエータに接続されました。単一のアクチュエータはその接続端に固定され、垂直に置かれました。アクチュ?...

ディスカッション

斜めの部屋に柔らかい空気ネットワーク アクチュエータの作製をガイドする方法プロトコルを提案します。次のプロトコルは、1 つのアクチュエータは 3 h 内で独立して加工できます。プロトコルのキーの手順の要約は以下のとおりです。(i) シリコーン ・ エラストマーは割合で準備し、よく混合します。(ii) シリコーン ・ エラストマーは、チャンバー部とベース部の製造のための金型に注?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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