يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

تصميم وتصنيع وعرض مشغلات الأغشية الرقيقة الناعمة

518 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/68951

⸱

أغسطس 29, 2025

في هذه المقالة

ملخص

يمكن استخدام المحركات اللينة في تصنيع الروبوتات اللينة والأجهزة القابلة للارتداء. يمكنهم امتثالهم من الحفاظ على الوظائف حتى عند التشوه. هنا ، يتم تقديم بروتوكول لتصنيع مشغلات الأغشية الرقيقة الناعمة وإثبات تطبيقها في الروبوتات الزاحفة ، والمقابض الروبوتية الناعمة ، وواجهات التغذية الراجعة اللمسية.

الملخص

تقدم المحركات اللينة خصائص واعدة فيما يتعلق بالتطبيقات في الروبوتات اللينة والواجهات بين الإنسان والآلة. خاصة عند التفاعل المباشر مع جلد الإنسان ، يمكن للمشغلات الرقيقة الناعمة أن تتطابق مع الاقتران الميكانيكي مع الأنسجة البشرية. يعد استكشاف تحسين أداء ومتانة المحركات اللينة أمرا بالغ الأهمية لتطوير الأجهزة المرنة. يشكل الطلب على الأجهزة القوية والمرنة تحديات لأداء وطرق تصنيع المشغلات. توضح المقالة تقنيات تصميم وتصنيع مشغلات الأغشية الرقيقة الناعمة. هذه المحركات اللينة قوية ، وتظهر إمكانات في سيناريوهات متعددة الاستخدامات. يوضح هذا البروتوكول إمكانات مشغلات الأغشية الرقيقة في ثلاثة تطبيقات مختلفة. أولا ، تم تصنيع روبوت زاحف مدفوع بمشغلات رقيقة ناعمة. الروبوت قوي للغاية. يمكن أن تنجو من الطرق المستمرة وتظل تعمل حتى مع ثقب ثلاث إبر معدنية في جسمها. ثانيا ، تم تصنيع قابض آلي ناعم ، يمكنه إجراء معالجة دقيقة مثل الإمساك بقطعة من الورق دون إتلافها. ثالثا ، تم تصنيع جهاز التغذية المرتدة اللمسية مع مشغل غشاء رقيق ، والذي يمكن أن يوفر ردود فعل مؤثرة عند التفاعل مع جلد الإنسان. يوضح هذا البروتوكول عمليات تصنيع فعالة لمشغلات الأغشية الرقيقة الناعمة القوية ، مع إمكانات تطبيق متنوعة لقيادة الروبوتات اللينة القوية.

المقدمة

بالمقارنة مع المحركات الصلبة ، تظهر المحركات المرنة امتثالا فائقا وقدرة على التكيف1. تستخدم على نطاق واسع في تصنيع الروبوتات وأجهزة الاستشعار اللينة. تشمل الأنواع الحالية من المحركات اللينة المحركات الهوائية2 ، ومشغلات الوقود الكيميائي3 ، والمحركات الهيدروليكية4 ، ومشغلات سبائك الذاكرة الشكل (SMA)5 ، ومشغلات المطاط الصناعيالعازلة 6 ، ومشغلات البوليمرات الكهربائية7. الغرض من هذا البحث هو تصميم مشغل مرن بعملية تصنيع بسيطة وأداء قوي. سيتم وصف الخصائص المذكورة أعلاه في النص....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

يصف هذا البروتوكول مراحل تصنيع روبوتات الزحف المستندة إلى STFA و STFA ، والقابضين الروبوتيين الناعمين ، وواجهات التغذية الراجعة اللمسية. يوضح الشكل 2 والشكل 3 والشكل 4 والشكل 5 عملية تصنيع الجهاز خطوة بخطوة. الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.

1. تصنيع مشغل غشاء رقيق ناعم

  1. تصميم نمط القطب الكهربائي متعدد الأرقام (الشكل 2 أ).
  2. تكوين معلمات النقش بالليزر (القطع: الطاقة = 20 ، السرع....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

لتوضيح الطريقة المقترحة ، يحدد البروتوكول تصنيع أجهزة النموذج الأولي وأداء التحقق الوظيفي. أولا ، يتم تفصيل عملية تصنيع STFA. يوضح الشكل 2 أ نمط القطب المصمم ، والذي يتألف من أقطاب كهربائية متداخلة الأصابع تنتهي في وسادات توصيل لتوصيل الرصاص. يوضح الشكل 2 هاء STFA المكتمل. أثناء التشغيل ، يؤدي تطبيق جهد عبر أقطاب كهربائية متجاورة بين الأصابع إلى إنشاء مجال كهربائي يحفز شحنات معاكسة على سطح الاتصال. يؤدي الجذب الكهروستاتيكي بين هذ.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

باستخدام هذه المنهجية ، تم تحقيق تصنيع ناجح ل STFAs ، تلاه عرض لإمكانياتها في ثلاثة تطبيقات متميزة. يتضمن تصنيع STFA ثلاث خطوات حاسمة: (1) تصميم ثنائي الأبعاد المناسب: تحدد هندسة نمط القطب أبعاد المشغل ، بينما تحدد كمية وأبعاد الأقطاب الكهربائية المتداخلة بشكل حاسم أداء التشغيل. (2) الواجهة الكهربائية الموثوقة: يتم تحقيق التوصيل الصحيح لطبقة قطب الألومنيوم بالخيوط الخارجية باستخدام مادة لاصقة موصلة ؛ (3) تغليف قوي: يمكن أن تضمن التغطية الكاملة لسطح القطب الكهربائي بشريط لاصق أو مواد عازل.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ويعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

شكر وتقدير

تم تمويل هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 52175048).

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
شريط على الوجهين 0.1 مم3 م
شريط على الوجهين 0.8 مم3 مVHB
طابعة ثلاثية الأبعادبامبوX1-الكربون
البخاخهحسمإل بي -131مسافة الفوهة 10 سم ، الضغط 15 رطل لكل بوصة مربعة ، الزاوية 45 إلى 60 درجة
أوتوكادأوتوديسك
لاصق موصلجينشيداك -818
ثنائي ميثيل فورماميدماكلينسجل المستخلصات الكيميائية 68-12-2
قاطع ليزرتروتيكس 400النقش: الطاقة = 55 ، السرعة = 100 ، نبضات في البوصة (PPI) / هرتز = 1000 < br / > القطع: الطاقة = 20 ، السرعة = 10 ، PPI / هرتز = 1000
آلة طلاء أوتوماتيكية صغيرةBEVS1818هسرعة التشغيل = 2 ، ارتفاع الكاشطة = 0.7 مم
ف (VDF-TrFE-CTFE)بيزوتك أركيما
رقائق البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) مع الألومنيومPinhao Technology 
الذراع الروبوتيةيهبوتأيا1
قاعدة مطاط صناعي من السيليكونسيلجارد184
شريط أحادي الجانبديلي

المراجع

  1. Majidi, C., et al. Soft robotics: A perspective -Current trends and prospects for the future. Soft Robot. 1 (1), 5-11 (2014).
  2. Rus, D., Tolley, M. T. Design, fabrication and control of soft robots. Nature. 521 (7553), 467-475 (2015).
  3. Aubin, C. A., et ....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

الروبوتات اللينةتصنيع المشغلات الميكانيكيةالأجهزة المرنةواجهات التفاعل بين الإنسان والآلةالقابض الروبوتيجهاز التغذية الراجعة اللمسيةالاقتران الميكانيكيالمشغلات الميكانيكية المتينةتصميم المشغلات ذات الرقائق الرقيقة

تم نشر هذه المقالة

الفيديو قريباً