오블리크 챔버와 함께 부드러운 공기 네트워크 액츄에이터의 제작

요약

여기 선물이 오블리크 챔버와 함께 부드러운 공기 네트워크 액츄에이터의 제조 방법. 액추에이터는 부드러운 로봇에 응용 프로그램을 확장 결합 된 굽 힘과 움직임, 왜곡을 생성 할 수 있다.

초록

부드러운 공기 네트워크 액추에이터 소프트 로봇에 가장 유망한 개폐 장치 중 하나는 혜택을에서 그들의 큰 굴곡 변형 및 낮은 입력 되고있다. 그러나, 2 차원 (2 차원) 공간에서 그들의 단조로운 벤딩 모션 형태는 다양 한 응용 프로그램에서 그들을 유지합니다. 이 종이를 3 차원 (3 차원) 공간에서 자신의 움직임을 탐험 오블리크 챔버와 함께 부드러운 공기 네트워크 액츄에이터의 상세한 제조 메서드를 제공 합니다. 오블리크 챔버의 디자인 결합 벤딩 기능, 왜곡 하 고 그들에 게 dexterously 유연한 조작자, 생물학으로 고무 된 로봇 및 의료 기기 이동 가능성을 주는 가변으로 작동 수 있습니다. 제조 공정 실리콘 탄성 중합체 준비, 챔버 및 기본 부품 제조, 액츄에이터 어셈블리, 배관 연결, 누수, 액추에이터 복구에 대 한 검사를 포함 하 여 성형 방법을 기반으로 합니다. 제조 방법은 금형에만 몇 가지 수정 액츄에이터의 일련의 급속 한 제조를 보장합니다. 테스트 결과 액추에이터 저명한 굽 힘 및 능력을 왜곡의 높은 품질을 보여 줍니다. 그리퍼의 실험에는 다른 직경을 가진 개체에 적응 하 고 충분 한 마찰을 제공 하는 개발의 장점을 보여 줍니다.

서문

부드러운 공 압 액츄에이터 (스파)는 부드러운 공기 압력^1,2의 간단한 입력으로 작동 될 수 있는. 그들은 실리콘 탄성 체³, 직물⁴, 형상 기억 고분자⁵, 유 전체 탄성 체⁶등 다양 한 재료로 날조 될 수 있다. 스파 소프트 로봇 응용 프로그램^8,9에 대 한 가장 유망한 장치 중 하나 되는 연구원의 준수, 교묘한 움직임, 및 간단한 제조 방법⁷, 그들의 성격에서 혜택을 했습니다. 스파¹⁰, 회전¹¹, 들어온다 및¹² 의 변형, 확장, 확대, 절곡, 왜곡 하 고^13, 를 포함 하 여 다양 한 종류에 따라 압 연 하 여 다양 한 정교한 동작을 실현할 수 있습니다. ¹⁴. 동작의 종류를 만들 수, 스파는 병렬 채널¹⁵,¹⁶, 섬유 보강재 단일 챔버와 선형 시체 같은 다른 구조에 설계 되었습니다 및 네트워크의 반복 하위 챔버¹⁷. 그 중 반복된 하위 챔버, 부드러운 공기 네트워크 액츄에이터의 네트워크와 스파 그들은 상대적으로 낮은 입력된 압력 하에서 큰 개를 생성할 수 있기 때문에 널리 채택 된다. 그러나, 이전 디자인의 대부분에서는, 액추에이터의이 종류 벤딩 동작 크게 그들의 응용 프로그램을 제한 하는 2 차원 공간에서 생성할 수 있습니다.

부드러운 공기 네트워크 액추에이터 챔버 내부 채널에 의해 연결 된 선형 배열된 그룹으로 구성 됩니다. 각 입방 챔버 다른 쌍 보다는 반대 벽의 쌍을 포함 하 고 얇은 벽에 수직인 방향으로 2 면 인플레이션을 생성 합니다. 원래, 챔버의 얇은 벽 액추에이터 본문의 긴 축에 수직이 고 긴 축 함께 급증. 이 일 직선상 inflations 챔버와 확장 가능한 비 기지에는 완전 한 순수 굽 힘 액추에이터의 이어질. 3 차원 공간에서 액추에이터의 움직임을 탐구 하는 챔버의 방향 조정 되도록 얇은 쪽 벽은 더 이상 각 챔버의 인플레이션 방향을 수 없습니다 (그림 1A), 액추에이터의 긴 축에 수직인 축에서 오프셋 하려면 선적 된다. 모든 병렬 하지만 아니라 선적 inflations 결합 절곡 및 3 차원 공간¹⁸에서 모션을 왜곡으로 액추에이터의 동작을 변경 합니다. 이 결합 된 모션 더 많은 유연성과 손 재주는 액추에이터를 사용 하며는 액추에이터 유연한 조작자, 생물학으로 고무 된 로봇, 의료 기기 등 더 실용적인 응용 프로그램에 대 한 적합 한 후보.

이 프로토콜 오블리크 챔버와 함께 부드러운 공기 네트워크 액추에이터의이 종류의 제조 방법을 보여줍니다. 그것은 실리콘 탄성 중합체, 챔버 및 기본 부품, 액추에이터를 조립, 연결 튜브, 누수, 검사 및, 필요한 경우 복구 액추에이터 조작 준비 포함 한다. 그것은 또한 정상적인 부드러운 공기 네트워크 드라이브 및 성형 방법에 대 한 몇 가지 간단한 수정으로 생산 될 수 있는 다른 소프트 액츄에이터를 조작 하 사용할 수 있습니다. 우리는 30 ° 경사 챔버와 함께 부드러운 공 압 액츄에이터를 조작 하는 자세한 단계를 제공 합니다. 다른 응용 프로그램에 대 한 다른 챔버 각도와 액츄에이터 같은 프로토콜에 따라 날조 될 수 있다. 그 외에, 다양 한 요구에 대 한 멀티 액츄에이터 시스템을 형성 하는 액추에이터를 결합할 수 있습니다.

프로토콜

참고: 프로토콜 부드러운 공기 네트워크 액추에이터의 제작 절차를 제공합니다. 제작 절차, 금형의 세트 및 여러 액츄에이터 튜브 커넥터, 하기 전에 컴퓨터 지원 설계 (CAD) 소프트웨어 되어야 합니다 3 차원 인쇄 미리와 함께 설계 되었습니다. 금형은 그림 1B에 나와 있습니다.

1. 실리콘 탄성 중합체 준비

1. 실리콘 엘라 스토 머 부품 B의 5 g와 45 g A 부분의 [무게에 의해 9:1 (A:B) 부품] 같은 혼합 컨테이너 (그림 2A)에 무게. 주사기를 사용 하 여 각 부분의 비율 정확한 지 확인 하.
   참고: 다른 실리콘 탄성 체에 대 한 혼합 비율에 따라 다릅니다. 다른 실리콘 엘라 스토 머가 채택 될 때 각 부분의 비율을 조정 한다.
2. 실리콘 엘라 스토 머 행성 원심 믹서로 잘 섞어.
   참고: 실리콘 탄성 중합체 그것의 처리 시간을 연장 하는 낮은 온도에 저장 될 수 있었다.

2. 챔버 부품 제조

1. 스프레이 형 부품 A와 파트 b.의 표면에 균일 하 게 실리콘 고무 제품에 대 한 금형 릴리스 에이전트
2. 파트 A와 파트 B 챔버의 제조에 대 한 금형의 조립. 형 실리콘 탄성 중합체의 누설을 방지 하기 위해 클립의 양쪽 끝을 잡으십시오.
3. 주사기와 실리콘 엘라 스토 머의 5 mL을 연결 끝 (튜브를 연결 하기 위한 액추에이터의 한쪽 끝에 원통형 구조) 날조를 위한 금형의 구멍에 천천히 주입. 그런 다음 전체 금형 채울 실리콘 엘라 스토 머 (그림 2B).
   참고: 낮은 유량을 유지 하 고 천천히 앞뒤로, 실리콘 탄성 중합체 형의 작은 구조를 입력 하도록.
4. 아니 더 많은 거품 표시 (그림 2C) 될 때까지 바늘의 팁으로 표면에 형성 하는 거품 피어스.
5. 금형의 상단 표면 따라 블레이드와 어떤 초과 실리콘 탄성 중합체 떨어져 다쳤어요.
6. 70 ° C에서 오븐에서 두고 형 실리콘 탄성 중합체 치료 때까지.
7. 주사기를 사용 하 여 거품과는 액추에이터의 표면에 나타나는 구멍에 실리콘 탄성 중합체 삽입 하.
8. 어떤 과잉 실리콘 탄성 중합체 표면에 떨어져 다쳤어요.
9. 70 ° C에서 오븐에서 두고 형 실리콘 탄성 중합체 치료 때까지.

3. 베이스 부품 제조

1. C. 금형 부품의 표면에 실리콘 탄성 중합체 제품 몰드 릴리스 에이전트를 균일 하 게 스프레이
2. 금형의 C 부분에 실리콘 고무를 붓는 다.
3. 볼 수 없는 더 많은 거품 있다 때까지 바늘의 팁으로 표면에 형성 하는 거품 피어스.
4. 금형의 상단 표면 따라 블레이드와 어떤 초과 실리콘 탄성 중합체 떨어져 다쳤어요.
5. 70 ° C에서 오븐에서 두고 형 실리콘 탄성 중합체 치료 때까지.

4. 액츄에이터 어셈블리

1. 기본 부품의 한 면에 균등 하 게 실리콘 탄성 중합체, 1 m m 두께의 레이어를 붓는 다.
2. 기본 부분에 챔버 부분을 놓습니다. 주사기를 사용 하 여 챔버 부분과 기본 부분 (그림 2D) 사이의 공간에 주입 실리콘 탄성 중합체.
3. 실리콘 엘라 스토 머 완 치 될 때까지 70 ° C에서 오븐에 액추에이터를 놓습니다.

5. 배관 연결

1. 3 차원 인쇄 액츄에이터 튜브 커넥터의 남성 스 터 드 푸시에 나사에 맞는 공 압 피팅 수락을 누릅니다.
2. 바늘을 사용 하 여 실린더의 중심선을 따라 액츄에이터의 연결 끝 피어스. 약 2 m m 강철 막대와 구멍의 직경을 증가.
3. (그림 2E) 액추에이터로 액츄에이터 튜브 커넥터 스크류.
4. 맞는 공 압 피팅 남성 스 터 드 푸시에 튜브의 섹션을 밀어.

6. 누설 검사 및 수리

1. 공기 소스에 액추에이터를 연결 합니다.
2. 물에서 전체 액추에이터를 배치 하 고 (그림 2F) 액추에이터 기 압. 거품은 누출 형성 여부를 관찰 합니다.
3. 주사기를 사용 하 여 누출 포인트 실리콘 엘라 스토 머를 주입. 실리콘 엘라 스토 머 완 치 될 때까지 70 ° C에서 오븐에 액추에이터를 놓습니다.
4. 필요한 경우 단계 6.1-6.3를 반복 합니다.

결과

단일 액추에이터:
제조 방법을 확인 하 고 액추에이터, 30 °, 45 °, 60 °의 기능을 설명 하 액추에이터 조작 하 고 테스트 했다. 실험 설정에 대 한 공기 펌프 밸브를 활성화 하기 위해 고용 되었다. 밸브는 내부 압력을 제어 하는 액추에이터를 연결 되었다. 단일 액추에이터의 연결 끝에 고정 하 고 수직으로 배치 했다. 액추에이터는 가압 되 고, 하는 동안 두 ?...

토론

종이 오블리크 챔버와 함께 부드러운 공기 네트워크 액츄에이터의 제작 가이드 방법 프로토콜을 제공 합니다. 프로토콜을 따라 한 액추에이터 3 h 이내 독립적으로 날조 될 수 있다. 프로토콜의 주요 단계는 다음과 같이 요약할 수 있습니다. (i)는 실리콘 탄성 중합체는 비율에서 준비 하 고 잘 혼합. (ii)는 실리콘 탄성 중합체 챔버 부품과 기본 부품의 제조에 대 한 금형에 부 어 있다. (iii) 노출된 ?...

자료

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