Name: fabrication of soft pneumatic network actuators with oblique chambers
Uploaded: 2018-08-17T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers at JoVE.com

Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation i Kina under Grant 51622506 og vitenskap og teknologi kommisjonen i Shanghai kommune under Grant 16JC1401000.

Merk: Protokollen gir fabrikasjon prosedyrene for en myk pneumatiske nettverk aktuator. Før fabrikasjon prosedyren, et sett mugg og flere aktuator produksjonsrør koblinger, som er utformet med dataassistert konstruksjon (CAD) programvare må være 3-D-trykt på forhånd. Formene er vist i figur 1B.
1. silikon Elastomer forberedelse
<ol><li>Veie 5 g av silikon elastomer del B og 45 g av A [9:1 (A:B) deler av vekt] i samme blande container (<str...

<ol>
	<li>Rus, D., Tolley, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+fabrication+and+control+of+soft+robots.">Design, fabrication and control of soft robots.</a> Nature. 521 (7553), 467-475 (2015).</li><li>Ilievski, F., Mazzeo, A. D., Shepherd, R. F., Chen, X., Whitesides, G. 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+for+chemists.">Soft robotics for chemists.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (8), 1890-1895 (2011).</li><li>Shepherd, R. F., 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=Multigait+soft+robot.">Multigait soft robot.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (51), 20400-20403 (2011).</li><li>Yap, H. K., 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=A+fully+fabric-based+bidirectional+soft+robotic+glove+for+assistance+and+rehabilitation+of+hand+impaired+patients.">A fully fabric-based bidirectional soft robotic glove for assistance and rehabilitation of hand impaired patients.</a> IEEE Robotics and Automation Letters. 2 (3), 1383-1390 (2017).</li><li>Yang, Y., Chen, Y., Li, Y., Chen, M. Z. Q., Wei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+Robotic+Fingers+Based+on+Pneumatic+Actuator+and+3D+Printing+of+Smart+Material.">Bioinspired Robotic Fingers Based on Pneumatic Actuator and 3D Printing of Smart Material.</a> Soft Robotics. 4 (2), 147-162 (2017).</li><li>Gu, G. Y., Zhu, J., Zhu, L. M., Zhu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+survey+on+dielectric+elastomer+actuators+for+soft+robots.">A survey on dielectric elastomer actuators for soft robots.</a> Bioinspiration &amp; Biomimetics. 12 (1), 011003 (2017).</li><li>Holland, D. P., 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=The+soft+robotics+toolkit:+Strategies+for+overcoming+obstacles+to+the+wide+dissemination+of+soft-robotic+hardware.">The soft robotics toolkit: Strategies for overcoming obstacles to the wide dissemination of soft-robotic hardware.</a> IEEE Robotics &amp; Automation Magazine. 24 (1), 57-64 (2017).</li><li>Galloway, K. C., 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+Robotic+Grippers+for+Biological+Sampling+on+Deep+Reefs.">Soft Robotic Grippers for Biological Sampling on Deep Reefs.</a> Soft Robotics. 3 (1), 23-33 (2016).</li><li>Polygerinos, P., Wang, Z., Galloway, K. C., Wood, R. J., Walsh, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+robotic+glove+for+combined+assistance+and+at-home+rehabilitation.">Soft robotic glove for combined assistance and at-home rehabilitation.</a> Robotics and Autonomous Systems. 73, 135-143 (2015).</li><li>Tolley, M. T., 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=A+Resilient,+Untethered+Soft+Robot.">A Resilient, Untethered Soft Robot.</a> Soft Robotics. 1 (3), 213-223 (2014).</li><li>Ainla, A., Verma, M. S., Yang, D., Whitesides, G. 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,+Rotating+Pneumatic+Actuator.">Soft, Rotating Pneumatic Actuator.</a> Soft Robotics. 4 (3), 297-304 (2017).</li><li>Koizumi, Y., Shibata, M., Hirai, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rolling+tensegrity+driven+by+pneumatic+soft+actuators.">Rolling tensegrity driven by pneumatic soft actuators.</a> 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). , (2012).</li><li>Connolly, F., Polygerinos, P., Walsh, C. J., Bertoldi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Programming+of+Soft+Actuators+by+Varying+Fiber+Angle.">Mechanical Programming of Soft Actuators by Varying Fiber Angle.</a> Soft Robotics. 2 (1), 26-32 (2015).</li><li>Connolly, F., Walsh, C. J., Bertoldi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+design+of+fiber-reinforced+soft+actuators+for+trajectory+matching.">Automatic design of fiber-reinforced soft actuators for trajectory matching.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (1), 51-56 (2017).</li><li>Martinez, R. V., 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=Robotic+tentacles+with+three-dimensional+mobility+based+on+flexible+elastomers.">Robotic tentacles with three-dimensional mobility based on flexible elastomers.</a> Advanced Materials. 25 (2), 205-212 (2013).</li><li>Polygerinos, P., 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=Modeling+of+Soft+Fiber-Reinforced+Bending+Actuators.">Modeling of Soft Fiber-Reinforced Bending Actuators.</a> IEEE Transactions on Robotics. 31 (3), 778-789 (2015).</li><li>Mosadegh, B., 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=Pneumatic+Networks+for+Soft+Robotics+that+Actuate+Rapidly.">Pneumatic Networks for Soft Robotics that Actuate Rapidly.</a> Advanced Functional Materials. 24 (15), 2163-2170 (2014).</li><li>Wang, T., Ge, L., Gu, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmable+design+of+soft+pneu-net+actuators+with+oblique+chambers+can+generate+coupled+bending+and+twisting+motions.">Programmable design of soft pneu-net actuators with oblique chambers can generate coupled bending and twisting motions.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 271, 131-138 (2018).</li><li>Marchese, A. D., Katzschmann, R. K., Rus, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Recipe+for+Soft+Fluidic+Elastomer+Robots.">A Recipe for Soft Fluidic Elastomer Robots.</a> Soft Robotics. 2 (1), 7-25 (2015).</li></ol>

Avisen presenterer en metode protokoll for å veilede fabrikasjon av myke pneumatiske nettverk aktuatorer med skrå kamre. Etter protokollen, kan en aktuator fremstille uavhengig innen 3 timer. De viktigste trinnene i protokollen kan oppsummeres som følger. (i) silikon-elastomer er utarbeidet i forhold og blandet godt. (ii) silikon-elastomer helles i mold for fabrikasjon av delen kammer og base. (iii) bobler på utsatte overflaten er gjennomboret og eventuelle overskytende silikon-elastomer på utsatte overflaten skrape...

Myk pneumatiske aktuatorer (Spa) er myk enheter som kan bli trukket ut av enkle input av luft trykket1,2. De kan være laget med ulike materialer som silikon elastomerer3, tekstiler4, formen minne polymerer5og dielektrisk elastomerer6. Forskere har dratt nytte av deres natur samsvar, fingernem bevegelser og enkel fabrikasjon metoder7, slik at Spa har blitt en av de mest lovende enhetene for myk robotics søknadene8,9. Spa kan realisere ulike sofistikert bevegelser, som snikende10, rotasjon11, og rulle12 basert på ulike typer deformasjon, inkludert utvide, utvide, bøying og kronglete13, 14. for å kunne utføre forskjellige bevegelser, Spa er designet i forskjellige strukturer, for eksempel en lineær kropp med parallelle kanaler15, en monolittisk kammer med fiber-forsterkninger16, og nettverk av gjentatt sub chambers17. Blant dem, er boblebad med nettverk av gjentatte sub chambers, myk pneumatiske nettverk aktuatorer, viden ansatt fordi de kan generere store deformasjoner under en relativt lav input press. Men i de fleste av de tidligere designene, kan denne typen aktuatorer bare generere bøying bevegelser i 2D-plass, som sterkt begrenser programmene sine.
En myk pneumatiske nettverk aktuator består av et lineært arrangert gruppe av kamre forbundet med en intern kanal. Hver kubikk inneholder et par motsatte vegger som er tynnere enn andre paret og produserer en tosidig inflasjon i retning vinkelrett tynnere vegger. Opprinnelig tynnere vegger av kamre er vinkelrett på den lange aksen av aktuatoren kroppen og blåse sammen med den lange aksen. Disse kollineare inflations i kammer og ikke utvidbar base føre til en integrert ren bøye av aktuatoren. For å utforske aktuators bevegelse i 3-D løpet, er retningen av kamre innstilt slik at tynnere-vegger ikke er vinkelrett på den lange aksen av aktuatoren (figur 1A), som gjør at inflasjonen retning av hvert kammer forskjøvet fra aksen og blitt ikke kollineare. Alle de parallelle men ikke-kollineare inflations endre bevegelsen av aktuatoren til en kombinert bøying og kronglete bevegelse i 3-D løpet18. Dette kombinert bevegelse kan aktuatorer mer fleksibilitet og god fingerfølsomhet og gjør aktuatorer en passende kandidat for mer praktiske anvendelser, som fleksibel manipulators, biologisk inspirert roboter og medisinsk utstyr.
Denne protokollen viser fabrikasjon metoden for denne typen myk pneumatiske nettverk aktuatorer med skrå kamre. Det inkluderer forbereder silikon-elastomer, fabrikasjon kammer og base deler, montering aktuator, koble slangen, se etter lekkasjer og, om nødvendig reparerer aktuator. Det kan også brukes til å fabrikkere vanlig myk pneumatiske nettverk aktuatorer og andre myke aktuatorer som kan produseres med noen enkle endringer til metoden molding. Vi gir detaljert fremgangsmåte for å dikte opp en myk pneumatiske bryter med 30° skrå kamre. For forskjellige programmer kan aktuatorer med forskjellige kammer vinkler fremstille etter samme protokoll. Bortsett fra det, kan aktuatorer kombineres for å danne et multi aktuator system for ulike krav.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:796px;" width="794">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Silicone elastomer</td>
			<td style="width:168px;">Wacker</td>
			<td style="width:135px;">ELASTOSIL M4601 A/B</td>
			<td style="width:287px;">Material of the actuators</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">Syringe&#160;</td>
			<td style="width:168px;">Shanghai Kindly Medical Instruments&#160;</td>
			<td style="width:135px;">10 ml</td>
			<td style="width:287px;">Used to inject silicone rubber into the hole of the mold for fabricating the connection end</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Precision scale</td>
			<td style="width:168px;">Shanghai Hochoice</td>
			<td style="width:135px;">UTP-313</td>
			<td style="width:287px;">Used to weigh the silicone rubber</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Planetary centrifugal vacuum mixer</td>
			<td style="width:168px;">THINKY</td>
			<td style="width:135px;">ARE-310</td>
			<td style="width:287px;">Used to mix the silicone rubber and defoam after mixing process</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Release agent</td>
			<td style="width:168px;">Smooth-on</td>
			<td style="width:135px;">Release 200</td>
			<td style="width:287px;">Used for ease of demolding&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Needle</td>
			<td style="width:168px;">Shanghai Kindly Medical Instruments&#160;</td>
			<td style="width:135px;"></td>
			<td style="width:287px;">Used for Piercing the bubbles form on the surface</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">Utility blade</td>
			<td style="width:168px;">M&#38;G Chenguang Stationery</td>
			<td style="width:135px;">ASS91325</td>
			<td style="width:287px;">Used for Scraping off excess silicone rubber along the upper surface of the mold&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:207px;">Vacuum oven</td>
			<td style="width:168px;">Ningbo SI Instrument</td>
			<td style="width:135px;">DZF-6050</td>
			<td style="width:287px;">Used to reduce the cure time of the silicone rubber</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">Male stud push in fit pneumatic fitting</td>
			<td style="width:168px;">Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science &#38; Technology</td>
			<td style="width:135px;">PC4-01</td>
			<td style="width:287px;">Used to connect the tubing and the 3D-printed actuator tubing connector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:207px;">Tubing</td>
			<td style="width:168px;">SMC</td>
			<td style="width:135px;">TU0425</td>
			<td style="width:287px;">Used for actuating the actuators</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">Vacuum pump</td>
			<td style="width:168px;">Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science &#38; Technology</td>
			<td style="width:135px;"></td>
			<td style="width:287px;">Used as the air source</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:207px;">Pressure valve</td>
			<td style="width:168px;">Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science &#38; Technology</td>
			<td style="width:135px;">IR1000-01BG</td>
			<td style="width:287px;">Used for adjusting the input air pressure</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of soft pneumatic network actuators with oblique chambers

Myk pneumatiske nettverk aktuatorer har blitt en av de mest lovende actuation enhetene i myk robotikk som fordeler fra deres store bending deformasjon og lav input. Men holder ensformig bøying bevegelse skjemaet i todimensjonale (2D) plass dem fra bred programmer. Dette papiret gir en detaljert fabrikasjon metode for myk pneumatiske nettverk aktuatorer skrå chambers, å utforske deres bevegelser tredimensjonal (3D). Utformingen av skrå kamre kan aktuatorer med tunable kombinert bøying og kronglete evner, noe som gir dem muligheten til å flytte dexterously i fleksible manipulators, bli biologisk inspirert roboter og medisinsk utstyr. Fabrikasjon prosessen er basert på metoden molding inkludert silikon elastomer forberedelse, kammer og base deler fabrikasjon, aktuator montering, rør forbindelser, sjekker for lekkasjer, og aktuatoren reparasjon. Metoden fabrikasjon garanterer rask produksjon av en rekke aktuatorer med bare noen få endringer i formene. Testresultatene viser den høye kvaliteten på aktuatorer og fremtredende bøying og kronglete evner. Eksperimenter av gripper demonstrere fordelene av utviklingen i tilpasning til objekter med forskjellige diametere og gi tilstrekkelig friksjon.

Enkelt bryter: For å kontrollere metoden fabrikasjon og demonstrere funksjonen aktuator, 30°, 45° og 60° ble aktuatorer fabrikkert og testet. For eksperimentkonfigurasjonen, var en luften pumpe ansatt å aktivere ventilen. Ventilen var koblet til aktuatoren til å kontrollere det innvendige trykket. Enkelt aktuator var fast på tilkobling enden og plassert vertikalt. Mens aktuator var blir trykkabin, ble to digitale kameraer brukt til å fange dens posisjoner fra f...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers at JoVE.com

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Her presenterer vi en fabrikasjon metode for myk pneumatiske nettverk aktuatorer skrå kamre. Aktuatorer er generere kombinert bøying og kronglete bevegelser, som utvider sin søknad i myk robotikk.

Fabrikasjon av myke pneumatiske nettverk aktuatorer med skrå Chambers

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Low Temperature Carbon Nanotube Vertical Interconnects Compatible with Semiconductor Technology

Fabrikasjon av lav temperatur karbon nanorør Vertikale Interconnects Kompatibel med Semiconductor Technology

We demonstrate a method for the low temperature growth (350 &#176;C) of vertically-aligned carbon nanotubes (CNT) bundles on electrically conductive ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

Fabrikasjon Process av silikon-baserte Transformator Elastomer Aktuatorer

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

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

Indirekte Fabrikasjon av Gitter Metals med tynne snitt Bruke Sentrifugal Casting

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) ...

A Fabrication Method for Highly Stretchable Conductors with Silver Nanowires

En Fabrication Metode for Meget tøyelig Ledere med sølv Nanowires

Stretchable electronics are identified as a key technology for electronic applications in the next generation. One of the challenges in fabrication of ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Free-form Light Actuators ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Â Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Frihånds Lys Aktuatorer - Fabrikasjon og kontroll av aktivering i Mikroskopisk Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

Fabrikasjon av White Light-Emitting elektrokjemiske celler med Stabil Emission fra Exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

Eksperimentell gjennomføringen av en ny sammensatt fabrikasjon metode: utsette nakne fiber på sammensatte overflaten av myke lag metoden

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Fabrikasjon av ultra tynn farge filmer med svært absorberende Media med skrå vinkel avsetning

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

A Soft Tooling Process Chain for Injection Molding of a 3D Component with Micro Pillars

En myk verktøy prosessen kjede for sprøytestøping av en 3D-komponent med Micro søyler

The purpose of this paper is to present the method of a soft tooling process chain employing Additive Manufacturing (AM) for fabrication of injection ...

Fabrication of Microscope Stage for Vertical Observation with Temperature Control Function

Fabrikasjon av mikroskop Stage for vertikal observasjon med temperaturkontroll funksjon

Samples are usually placed onto a horizontal microscope stage for microscopic observation. However, to observe the influence of gravity on a sample or ...