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

Not: Bu protokol kanalı, tahrik boru hatları ve dış kılıf sertleşme, akışkan odaları içeren tek bir modül, fabrikasyonu aşamalarını anlatır. Aşağıdaki prosedür davlumbaz ve güvenlik nedenleriyle laboratuvar önlüğü ve eldiven giyme altında yürütülecek vardır. Daha önce belirtildiği gibi, elastomerik biriminin üretim süreci CAD yazılımı ile tasarlanmış kalıpların ardışık kullanım dayanmaktadır. Bunlar, Şekil 2&#39;de gösterildiği ve Tablo 1 &#39;de listelenen 13 parçadan oluşur. Silikon 1. Hazırlık <ol><li> A kısmının 12 g ve aynı plastik, cam veya Petri kabındaki B kısmının 12 g tartılır ve karıştırılarak, karıştırınız. Not: Malzeme oranlar iki bölümden oluşur, bu durumda, kullanılan özel silikon bağlı olarak değişebilir: Parça A (baz) ve kısım B (katalizörü). Bu oranı 1A kullanılır: 1B ağırlığı. </li><li> Karışımı içeren cam yerleştirin1 bar vakum basıncında bir gaz giderici makinesinde ed silikon malzemeler. Tüm kabarcıklar silikon malzemeden kaldırılır kadar vakum altında cam tutun. Kullanılan silikon için gaz alma işlemi yaklaşık 10 dakika sürer. Malzemeler kabarcıklarının varlığı tamamen arınmış olduğunda, makinenin içine atmosferik basınç ve geri yükleme silikon kullanabilirsiniz. </li></ol> Siliconic Modülü 2. Fabrikasyon <ol><li> Kalıp Meclisi. <ol><li> Sertleşme silindir ve cap_A (Şekil 3a) içine odaları üst yerleştirin. </li><li> Cap_A ikinci kat etrafında kabukları kapatın. </li></ol></li><li> İlk silikon döküm. <ol><li> Kapağın (Şekil 3b) kenarına monte edilmiş bir kalıbı up içinde silikon dökün. </li><li> Yaklaşık 30 dakika boyunca 60 ° C&#39;de bir fırın içinde kalıp yerleştirin. </li></ol></li><li> Kalıp yeniden düzenlenmesi. <ol><li> Dış kabukları çıkarın ve cap_A (Şekil 3c). </li><li> Odaları bazlar ve cap_B (Şekil 3d) içine sertleştirici silindirden silindir yerleştirin. </li><li> Yukarı doğru modülünün üst yüzeyi ile kapağın (Şekil 3e) kenarları arasında 10 mm&#39;lik bir boşluk olması için 10 mm kayar, modül üzerine yeniden kabukları kapatın. </li></ol></li><li> İkinci silikon döküm. <ol><li> Üst tarafı (yani, aynı zamanda sertleştirme silindir kadar) (Şekil 3f) kapsüllerinin kenarına yeniden düzenlenmiş kalıp up içinde silikon dökün. </li><li> Yaklaşık 30 dakika boyunca 60 ° C&#39;da bir fırın içine kalıp koyun. </li><li> Dış kabukları, cap_B ve (sertleştirme silindir hariç) odaları (Şekil 3g) sökün. </li></ol></li></ol> Tüpler 3. Yerleştirme <ol><li> Aynı istenilen uzunluğa (örneğin 300 mm) 3 tüpleri kesin. </li><li> Ob olmadan 10 mm, her borunun bir ucu etrafında siliconic tutkal koyuntüpler Structuring. </li><li> Siliconic birimi (Şekil 3h) kanalları adanmış 2 mm iç tüpler yerleştirin. </li><li> Oda sıcaklığında 12 dakikalık bir vulkanizasyon süresi izin verir ya da daha yüksek bir sıcaklıkta bir fırın içine modülü koymak - Kurutma işlemini hızlandırmak için (50 ° 60 °). </li></ol> Kıvrımlı Örgülü Kılıf 4. Fabrikasyon <ol><li> Genişletilebilir örgülü kılıf (modülün yaklaşık 15 kat yükseklik) 700 mm kesin. </li><li> Çapı 30 mm ve kabuğun içinde uzunluğu 250 mm metal silindir yerleştirin. </li><li> Aşağı doğru itin ve kıvrımın yaratmak amacıyla, silindir üzerinde kaydırarak kılıfı zorlar. </li><li> Bir kalıcı deformasyon elde edilene kadar mekanik 2-3 dakika boyunca 350 ° C&#39;de bir ısıtma tabancası ile bir kelepçe ve ısı ile yerine kılıf düzeltin. </li><li> Kılıf soğumasını ve iç silindir kaldırmak edelim. </li></ol> Dış Kılıf 5. Entegrasyon <ol><li> Geçcap_C deliklerinden borular. </li><li> Cap_C içine silikon 3 g dökün. </li><li> Çalışma düzlemi daha yüksek bir desteğe cap_C sıkıştırın. </li><li> Daha önce cap_C halinde imal modülün alt tarafı yerleştirin. </li><li> Modül etrafında kıvrılmış kılıfı kaydırın. </li><li> Cap_C içinde kılıfın ilk kıvrımın itin ve yeni dökülmüş silikon (Şekil 3i) içine batırın. </li><li> Yaklaşık 20 dakika boyunca 60 ° C&#39;da bir fırın içine kalıp koyun. </li><li> Cap_D (Şekil 3j) kullanılarak, üst tarafında kılıf düzeltmek için noktadan 5,1-5,6 aynı işlemi tekrarlayın. </li><li> Cap_C ve cap_D çıkarın. </li><li> Merkezi silindir (Şekil 3k) sökün. </li></ol> Granül Karıştırma Membran 6. Fabrikasyon <ol><li> Plastik bardak sıvı lateks 5 g dökün. </li><li> Yüzey kadar sıvı lateks içindeki membran (Şekil 2&#39;de gösterildiği gibi, son parça) için silindir daldırıntamamen kaplıdır. </li><li> 20 dakika boyunca bir başlık altında kurumaya bırakın. </li><li> Tekrarlayın noktalar 6.2 ve 6.3. </li><li> Kalıptan membran çıkarın. </li></ol> Granül Karıştırma Membran 7. Yerleştirme <ol><li> Bir boru arzu edilen uzunlukta (çapı 2 mm) (örneğin, 300 mm) kesin. </li><li> Yaklaşık 100 mm naylon 2 dokusunun bir kare parça kesin ve bir plastik film ya da parafın yapıştırıcı kullanarak bu doku ile tüpün bir ucunu kapatmak. </li><li> Kahve tozunun 4 g tartılır ve bir membran doldurun. </li><li> Dolu zarının içindeki tüp (filtreli sonu) yerleştirin ve bir plastik parafin film kullanarak tüp etrafında sabitleyin. </li><li> Tüp (membran sert olur) diğer tarafta bir vakum uygulayın. </li><li> Siliconic modülü (Şekil 3L) boş, merkezi kanal içinde membran yerleştirin. </li><li> Silikon modülüne sertleştirme zar uçlarını Tutkal. </li><li> Üst etrafında halkalar kapatınmodülü (Şekil 3m) yan. </li><li> Yüzey düzeltme amacıyla halkalar halinde silikonun 2 g dökün. </li><li> Kaputun altında ya da 60 ° &#39;de bir fırında silikon kurumasını bekleyin. </li><li> Halkalarını çıkartın. </li><li> Noktaları alt tarafı için 7.11 ile 7.8 (Şekil 3n) tekrarlayın. </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...

Tıp alanında son trendler, cerrahi operasyonlar invazivlik bir azalma için bastırıyorlar. Minimal İnvazif Cerrahi (MIS) başarıyla karın operasyonlar için son birkaç yıl içinde geliştirilmiştir. MIS prosedürler karın duvarının üzerine yerleştirilen dört ya da beş erişim noktası (trokar) içinden araçların kullanımına dayanmaktadır. Trokar sayısını azaltmak amacıyla, araçlar Tek Bağlantı Laparoskopi (SPL) ya da Doğal Orifis endoskopik cerrahi (NOTES) 1 ile eklenebilir. Bu prosedürler, dış görünür izleri önlemek ancak cerrahi yürütülmesinde klinisyenler için zorluk artar. Bu sınırlamanın nedeni erişim azaltılmış puan ve önlemek veya organların yaklaşık 2 geçmek mümkün değildir aletleri, sert ve yarı sert doğa esas 3. Beceri ve hareketlilik kullanılarak geliştirilebilir eklemli ve hiper-gereksiz daha geniş ve daha karmaşık bir çalışma alanı kapsayabilir robotlar, incivücuttaki belirli bir hedef daha kolay 4, 5, 6, ulaşılacak ve 7 gerektiğinde geri çekme sistemleri olarak çalışmaya olanak. Esnek manipülatör böylece geleneksel araçlarla daha güvenli temas, doku uyumu artırabilir. Ancak, bu manipülatörler genellikle hedefe ulaşıldığında istikrar eksikliği ve genellikle çevredeki dokulara 8, temas kontrol edemez 9. Çalışmalar bu tür ahtapot kolu 10 ve fil gövde 11 olarak biyolojik yapılar üzerinde, son zamanlarda tasarımını ilham Bir Özgürlük (DOFs) ait Derecelerin gereksiz sayısı ve kontrol sertlik 12 ile esnek deforme olabilen ve uyumlu manipülatörler. Bu tip cihazların 13, 14, 15. Genel olarak, yumuşak ve esnek bir malzeme ile imal edilen, yüksek kuvvetler manipülatörler üretilmesini garanti etmezler pasif yaylar, akıllı materyaller, pnömatik elemanları veya tendonların kullanmaktadır. TO STIFF-FLOP (cerrahi işlemler için Rijitlik kontrol esnek ve Öğrenebilir manipülatör) manipülatör geçtiğimiz günlerde ahtapot yetenekleri esinlenerek NOTES ve SPL için yeni bir cerrahi aygıt olarak sunulmuştur. Önceki yumuşak manipülatörlerin sınırlamaları aşmak için, yüksek beceri, yüksek kuvvet ve kontrol sertlik 16 yanı sıra yumuşak bir gövdeye sahip. Manipülatör mimarisi modüler yaklaşıma dayanmaktadır: birden fazla üniteye, aynı yapı ve işlevleri ile birlikte entegre edilmiştir. Tek bir birim, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. Bu çok fazlı bir imalat ile elde edilen bir elastomerik silindir üzerine dayanır. Kalıp ve döküm bileşenleri süreçlerinin montaj aşamaları (akışkan çalıştırılması için) üç boş odaları ve bir oyuk merkezi kanal 17 (konut için granül sıkışma tabanlı mekanizma 18) gömülü mümkün kılmaktadır. Odalar, böylece 120 ° &#39;de yer almaktadırir kombine enflasyon yönlü hareket ve uzama üretir. Buna ek olarak, harici bir örgülü kılıf böylece (eğilme ve uzama) modülü harekete odası harekete etkisi optimize, basınçlı zaman akışkan odaların dışa radyal genişlemesini sınırlamak için dışarıdan yerleştirilir. Orta kanal granüler malzeme ile doldurulmuş bir dış zar oluşan silindirik bir cihaz ev sahipliği yapmaktadır. Bir vakum basıncı uygulandığında, tüm modülü özelliklerini etkileyen bir sertleşme neden elastik özelliklerini değiştirir. Hareket ve sertlik performansları bir hava kompresörü ve odaları ve sertleştirme kanalında vakum etkinleştirmek için bir vakum pompası harekete geçirmek için üç basınç valfleri dahil harici kurulum tarafından kontrol edilir. Sezgisel bir kullanıcı arayüzü modülü içindeki tahrik ve vakum basınçları kontrol sağlar. Bu yazıda fabricatio detaylarıBu manipülatör ve raporlar temel hareket yetenekleri en önemli sonuçları tek modül n süreci. Cihazın modüler doğası göz önüne alındığında, imalat ve sadece tek bir modülün performans değerlendirmesi de sonuçları uzatılabilir ve iki veya daha fazla modül entegre bir çok modül manipülatör temel davranışlarını tahmin sağlar.

<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

Son yıllarda, yumuşak robotik teknolojileri nedeniyle yapılandırılmamış ortamlarda kendi kendinden güvenli etkileşime tıp alanında artan ilgi uyandırmıştır. Aynı zamanda, yeni yöntem ve teknikler cerrahi operasyonlar invazivliğini azaltmak için geliştirilmiştir. Minimal İnvazif Cerrahi (MIS) başarıyla karın müdahaleler için istihdam edilmiştir, ancak standart MIS prosedürler esas klinisyenin becerisi sınırlayan sert veya yarı sert araçları dayanmaktadır. Bu kağıt MIS için yumuşak ve yüksek hünerli manipülatör sunar. Manipülatör ahtapot kolunun biyolojik yetenekleri esinlenerek ve modüler bir yaklaşımla tasarlanmıştır. Her bir modül daha modül entegre edildiğinde böylece yüksek maharet ve çok yönlülüğü elde, aynı işlevsel özelliklere sunuyor. Kağıt castin tarafından imal edilmektedir tek bir birim, gelişimi için gerekli tasarım, imalat süreci ve malzemeleri ayrıntılarıBelirli bir kalıp içine g silikon. Sonuç uzaması ve ünitenin yönlü eğilmesine olanak üç esnek pnömatik aktüatörler içeren bir elastomerik silindir içinde oluşur. Bir dış kılıf örgülü modülünün hareketini artırır. Her bir modülün merkezinde bir zerrecik halinde sıkışma tabanlı bir mekanizma, görevleri sırasında, yapının sertliğini değişir. Testler modülü 120 ° &#39;ye kadar eğmek ve başlangıç ​​uzunluğunun% 66 kadar uzatmak mümkün olduğunu göstermektedir. Modül 47 N maksimum güç üretir ve onun sertliği% 36 kadar artırabilir.

Protokolde tanımlanan imalat, çeşitli fazlar Şekil 3 &#39;de gösterilmiştir. Tekniğin etkililiğini ve son prototip sonuçlarını değerlendirmek için, modül farklı çalışma koşullarında test edilmiştir. Harici kurulum harekete ve modülün sertlik hem kontrolünü sağlar. Üç vana aktive bir hava kompresör içerir. Bu odalar entegre siliconic tüplere bağlanmış ve basınçlanması sağlandı edilir. Bir vakum pompası modülü sertliği kontrolü için...

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.

Tasarım ve Yumuşak Modüler Robotlar için bir Elastomerik Birimi Fabrikasyon Minimal İnvaziv Cerrahi

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 Görüntüleme.  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.

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

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

Mühendislik

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.

Yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler eğik Chambers ile imalatı

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.

Tasarım ve ekstra cismani ultrason için ısmarlama bir robot manipülatör

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.

İnce Yumuşak Pnömatik Aktüatör ve Robotların Hızlı İmalatı

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.

Narin Doku Manipülasyon için Özelleştirilebilir Yumuşak Robotik Pnömatik Tutucu Cihazlar Rod tabanlı Fabrikasyon

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

Biyomühendislik

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.

Karbon Bazlı İonik Elektromekanik Aktif Yumuşak Aktüatörlerin İmalatı

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.

Gecko'dan Esinlenilmiş Yumuşak Robotun İmalatı, Kontrolü ve Performans Değerlendirmesi

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

Gelişmiş Kavrama ve Parmak Kurtarma ile İnme Rehabilitasyonunda Devrim Yaratıyor

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.

Yazar Spotlight: Esnek Robotik Uzuvları Olan Hemiplejik Hastalar için Kavrama Yeteneklerini Geliştirme 

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.

Kronik İnme Hastaları için Esnek Giyilebilir Supernumerary Robotik Uzuv

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

Tasarım ve Yumuşak Modüler Robotlar için bir Elastomerik Birimi Fabrikasyon Minimal İnvaziv Cerrahi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

Yumuşak Pnömatik ağ aktüatörler eğik Chambers ile imalatı

Tasarım ve ekstra cismani ultrason için ısmarlama bir robot manipülatör

İnce Yumuşak Pnömatik Aktüatör ve Robotların Hızlı İmalatı

Narin Doku Manipülasyon için Özelleştirilebilir Yumuşak Robotik Pnömatik Tutucu Cihazlar Rod tabanlı Fabrikasyon

Karbon Bazlı İonik Elektromekanik Aktif Yumuşak Aktüatörlerin İmalatı

Gecko'dan Esinlenilmiş Yumuşak Robotun İmalatı, Kontrolü ve Performans Değerlendirmesi

Kronik İnme Hastaları için Esnek Giyilebilir Supernumerary Robotik Uzuv

Kronik İnme Hastaları için Esnek Giyilebilir Supernumerary Robotik Uzuv

Kronik İnme Hastaları için Esnek Giyilebilir Supernumerary Robotik Uzuv