Soft Robotic Gripper: 9 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Oblasť mäkkej robotiky (roboty vyrobené zo skutočne mäkkých materiálov, ako sú silikóny a gumy) v posledných rokoch rýchlo rastie. Mäkké roboty môžu byť výhodné v porovnaní s ich tvrdými náprotivkami, pretože sú flexibilné, prispôsobiteľné novému prostrediu a podporujú bezpečnejšiu interakciu človek-robot. Najmä mäkké robotické chápadlá môžu byť užitočné pri manipulácii s jemnými predmetmi bez poškodenia.

Tento návod slúži ako podrobný návod na zostrojenie mäkkých robotických „prstov“, ktoré je možné ľahko ovládať jednoduchou ručnou pumpou. Súbory STL pre 3-dielnu formu nájdete v spodnej časti stránky okrem súboru STL pre centrálny náboj, ktorý vám umožní vytvoriť plne funkčný 4-prstový mäkký robotický chápadlo. Tento projekt je ideálny pre nadšencov mäkkých robotov a učebne, pričom je potrebných relatívne málo zásob a rýchle výrobné časy.

Mäkký robot v tomto návode bol inšpirovaný výskumnou skupinou Whiteside na Harvarde a ich prácou pri vytváraní pneumatických sietí: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. Inšpiráciu čerpali aj z rozsiahlych zdrojov Soft Soft Robot Toolkit.

Zásoby

• 3D tlačiareň (použil som LulzBot Taz 5, ale každá tlačiareň by mala fungovať)
• Vlákno PLA (ABS alebo akýkoľvek iný typ vlákna by mal tiež fungovať, len sa uistite, že je kompatibilný s Ecoflex 00-50)
• Skúšobná veľkosť sady Ecoflex 00-50. Môžete tiež použiť Ecoflex 00-30, ale 00-50 je odolnejší a uprednostňuje sa, ak je to možné
• Nanuková palička alebo kávové miešadlo
• Kontajner so značkami objemu na meranie Ecoflex. Ak máte prístup, môžete použiť aj váhu. Potrebujete nejaký spôsob, ako zmerať časti A a B Ecoflexu v hmotnostnom alebo objemovom pomere 1: 1.
• Bavlnená tkanina (asi 1 štvorcová stopa urobí niekoľko robotov)
• Nožnice
• Spona na papier
• Guľôčkové čerpadlo

Voliteľné dodatočné materiály (potrebné pre plné 4-prstové pazúry)

• Akváriové čerpadlo
• Plastové rúrky (vonkajší priemer 1/8 palca) - asi 2 stopy budú stačiť

Krok 1: Vytlačte si formu

Prvým krokom je vytlačenie formy. K dispozícii sú 3 kusy, 2, ktoré do seba zapadajú tak, aby tvorili hornú polovicu a jeden pre spodnú časť. Použil som PLA, ale môžete použiť ABS alebo akékoľvek iné vlákno. Len skontrolujte, či bude váš materiál kompatibilný s Ecoflex 00-50. Dbajte na správnu orientáciu dielov, aby ste nemuseli vytvárať podporný materiál.

Krok 2: Zmiešajte svoj Ecoflex 00-50

Ďalším krokom je zmiešanie Ecoflex 00-50. Môžete tiež použiť Ecoflex 00-30, ale 00-50 sa zdá byť trochu silnejší a pokiaľ možno ideálnejší. Uvedomte si, že doba spracovateľnosti (doba, počas ktorej je Ecoflex dostatočne tekutý na to, aby s ním bolo možné pracovať) je iba 18 minút, a preto môže byť vhodné pripraviť látku a formy (pozri ďalší krok) predtým, ako začnete miešať. Ecoflex 00-50 sa dodáva v 2 častiach (A a B) a mieša sa v hmotnostnom alebo objemovom pomere 1: 1. Pred nalievaním fľaštičky potraste. Na vyplnenie jednej formy, hornej a spodnej časti budete potrebovať približne 8-10 gramov A a B (spolu 16-20 gramov). Keď nalejete A a B dohromady, miešajte 2-3 minúty s nanukom. Dobre premiešajte, ale snažte sa vyhnúť príliš silnému miešaniu (vzniknú tak nežiaduce bubliny, ktoré by mohli poškodiť konštrukčnú integritu robota).

Krok 3: Nalejte formy

Odrežte kus látky (alebo papier do tlačiarne, ak nemáte k tkanine prístup), ktorý je o niečo menší ako spodná polovica formy. Spojte 2 kusy hornej formy dohromady (Poznámka: jedna strana hornej časti formy má o niečo väčší otvor. Táto strana prechádza cez prázdnu oblasť spodnej časti hornej formy. Tým sa vytvorí vstupná komora, ktorá sa nenafúkne, ale poskytne štrukturálnu integritu). Ecoflex pomaly nalejte do spodnej formy, kým nie je plný asi do 1/2. Potom vložte svoju látku/papier do spodnej formy a naplňte ju zvyškom cesta. Ďalej naplňte hornú formu. Uistite sa, že každá komora je úplne plná. Položte na rovný povrch a počkajte 3 hodiny, kým Ecoflex vytvrdne.

Krok 4: Demontujte obe polovice

Po 3 hodinách je načase zložiť náklad! Pomocou pinzety môžete vystopovať okraje foriem, ktoré bude jednoduchšie odstrániť. Ecoflex je pružný, takže sa nebojte natiahnuť formu, ale dávajte pozor, aby ste neroztrhli niektoré tenké miesta. Na vrchnú formu použite malé obdĺžnikové držiaky, aby ste od seba oddelili strany.

Krok 5: Utesnite polovice dohromady

Teraz je načase uzavrieť polovice dohromady! Vytvorte novú dávku Ecoflexu (môže to byť veľmi malá dávka) a na spodný diel naneste tenkú vrstvu. Menej je tu viac, chcete si byť istí, že sa vyhnete upchatiu vzduchového kanála! Potom položte hornú polovicu na spodný diel a pomocou nanuku namaľujte okolo okraja, kde sa tieto dva kusy stretávajú. Urobte to na pergamenovom papieri alebo staniole (nie na papierovej utierke, pretože Ecoflex vytvrdne na papierovej utierke). Pri tomto kroku je dobré vložiť nejaký extra Ecoflex medzi plnú prvú komoru a druhú komoru. To posilní túto oblasť, aby sa zabezpečilo, že sa neroztrhne, keď do nej vložíte zdroj vzduchu. Ak sa okolo robota dostane nejaký ďalší Ecoflex, nebojte sa- môžete to neskôr nožnicami odstrihnúť. Počkajte 3 hodiny a potom robota vyberte a odrežte prebytočný Ecoflex.

Krok 6: Prepichnite vzduchový kanál

Vezmite koniec kancelárskej sponky a prepichnite ním vzduchový kanál. Umiestnite ho do stredu, tesne nad miesto, kde sa spodný diel stretáva s horným dielom. Uistite sa, že veľkú komoru prepichnete bez vzduchového vrecka (nie na druhej strane, kde je vzduchové vrecko!). Vzduchový kanál začína v strede prvej veľkej komory, takže kancelársku sponku nemusíte zatlačiť príliš ďaleko. Dávajte pozor, aby ste ho nezatlačili príliš ďaleko, inak by ste mohli omylom roztrhnúť robota.

Krok 7: Testujte! V prípade potreby utesnite všetky netesnosti

Teraz vyberte kancelársku sponku a umiestnite ihlu pumpy do otvoru, ktorý ste práve vytvorili sponkou. Čerpajte a sledujte, ako sa váš robot nafukuje!

Riešenie problémov:

• Ak pri pokuse o nafúknutie narazíte na odpor, nenašli ste vzduchový kanál, skúste premiestniť ihlu v robote.
• Ak počujete vzduch prúdiaci von, váš robot môže mať dieru. Môžete naplniť pohár vodou a pumpovať vzduch do robota, aby ste zistili, kde je únik (uvidíte bubliny vychádzajúce z otvoru). Dieru môžete označiť ostrím a vyrobiť ďalšiu dávku Ecoflexu na utesnenie otvoru.
• Ak sa niektoré komory nerozťahujú, váš vzduchový kanál je upchatý. Môžete sa pokúsiť použiť kancelársku sponku na jej uvoľnenie, ale je pravdepodobné, že budete musieť robota prerobiť. Nemusíte sa však báť- forma je úplne opakovane použiteľná a mali by ste mať veľa Ecoflexu!

Krok 8: Voliteľný krok navyše: Vytvorte úplný mäkký robotický pazúr

V časti so súbormi sa nachádza STL pre centrálny rozbočovač. Môže byť vytlačený 3D (vyžaduje podporu, preto dávajte pozor na to, aký typ podpory použijete, aby ste sa uistili, že sa uvoľní bez porušenia tenkých trubičiek) pomocou PLA alebo akéhokoľvek iného vlákna. Stredový náboj je možné pripojiť k hadičkám (vonkajší priemer 1/8 palca) a potom k akémukoľvek vzduchovému čerpadlu (použil som akváriové čerpadlo). Po vytlačení stredového náboja vytvorte 4 prsty mäkkého robota a pripevnite ich k 4 vonkajším rúrkam. Pripojte hadičku k veľkej trubici v hornej časti centrálneho náboja, pripevnite pumpu na druhý koniec hadice, zapnite pumpu a sledujte, ako sa vám pazúr nafukuje!

Krok 9: Súbory. STL

Tu sú súbory. STL pre centrálny rozbočovač a 3-dielnu formu!