تصميم وتصنيع وحدة المرنة لينة وحدات الروبوتات في جراحة المناظير

الهدف العام من هذا البروتوكول هو تصنيع وحدة ناعمة ليتم دمجها في مناور متعدد الوسائط لاستخدامها في الجراحة طفيفة التوغل. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الروبوتات اللينة من خلال إظهار كيفية تحسين إجراء تصنيع مناور ناعم يتمتع ببراعة عالية وقدرات تقوية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها سريعة جدا ومنخفضة التكلفة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تكرار المنتج النهائي لإنتاج بنية متعددة الوسائط لتحسين أداء المعالج. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأن وحدات السيليكون ذات الأشكال المعقدة تتطلب عادة إجراء نشر متعدد المراحل ، حيث غالبا ما يستغرق التحسين وقتا طويلا. يعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية حيث يصعب تعلم خطوات تصنيع التحول الخارجي لأنها تستند إلى تحول ساطع تجاري تم تعديله بالكامل للغرض النهائي.

ستظهر الإجراء طالبة دكتوراه جادا بون ومارغريتا بلانكو ، مساعدة باحثة من مختبري. أضف 12 جراما من الجزء أ و 12 جراما من الجزء ب في نفس طبق بتري واخلطهما معا لتحضير السيليكون. ثم ضع السيليكون المختلط في DGAs تحت شريط واحد من ضغط الفراغ.

احتفظ بالمادة تحت الفراغ حتى تتم إزالة جميع الفقاعات من مادة السيليكون. يستغرق هذا عادة حوالي 10 دقائق بمجرد أن تصبح المواد خالية تماما من وجود الفقاعات ، وتحرير الفراغ وإزالة السيليكون ، وهو جاهز الآن للاستخدام. قم بتجميع القالب عن طريق إدخال أسطوانة التقوية والجزء العلوي من الغرف أولا في الغطاء A ، ثم إغلاق الأصداف المحيطة به.

صب السيليكون داخل القالب المجمع حتى حافة القشرة. اضبطي الفرن على درجة حرارة 60 درجة مئوية وضعي القالب المملوء في الفرن. اترك السيليكون يعالج لمدة 30 دقيقة.

قم بإزالة القشرة الخارجية والغطاء A من السيليكون المقدد. بعد ذلك ، أدخل وحدات السيليكون من أساس الغرف وأسطوانة التقوية داخل الغطاء B.أغلق القذائف مرة أخرى حول الوحدة ، وحركها 10 ملليمترات لأعلى من أجل وجود فجوة 10 ملليمترات بين السطح العلوي للوحدة وحواف القذائف. صب سيليكون إضافي داخل القالب المعاد ترتيبه حتى حافة القشرة على الجانب العلوي.

عالج السيليكون المصبوبوب حديثا في فرن على حرارة 60 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة تقريبا. قم بإزالة غطاء الغلاف الخارجي B وجميع الغرف باستثناء أسطوانة التصلب. قطع أنابيب السيليكون بقطر ثلاثة ملليمترات بطول حوالي 30 سم.

ضع غراء السيليكون حول الجزء الخارجي من أحد طرفي كل أنبوب لأول 10 ملليمترات. ثم أدخل الأنابيب داخل القناتين المليمترتين المخصصتين. في وحدة السيليكون.

اترك الغراء يشفى لمدة 12 دقيقة. في درجة حرارة الغرفة ، قم بقص 70 سم من غمد مضفر قابل للتوسيع ثم أدخل أسطوانة معدنية بقطر ثلاثة سنتيمترات بطول 25 سم داخل الغمد. بعد ذلك ، ادفع الغمد لأسفل وأجبر على الأسطوانة لإنشاء تجعيد.

ميكانيكيا ، قم بتثبيت الغمد في مكانه بمشبك وتسخينه بمسدس تسخين عند 350 درجة مئوية لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق. من أجل الحصول على تشوه دائم ، اترك الغمد يبرد إلى درجة حرارة الغرفة ثم قم بإزالة الأسطوانة الداخلية. قم بتمرير الأنابيب من وحدة السيليكون عبر فتحات الغطاء C. ثم صب ثلاثة جرامات من سيليكون DGAs في الغطاء C وحرك الجانب السفلي من الوحدة المصنعة مسبقا في الغطاء C. حرك الغمد المجعد حول الوحدة وادفع التجاعيد الأولى داخل الغطاء C واغمسها في السيليكون المصبوب حديثا.

اضبطي الفرن على درجة حرارة 60 درجة مئوية وضعي العينة لمدة 20 دقيقة. بمجرد معالجة السيليكون ، كرر نفس العملية على الجانب الآخر باستخدام الغطاء D لإصلاح الغلاف في الجانب العلوي. بمجرد معالجة السيليكون أيضا في الجانب العلوي ، قم بإزالة كل من الغطاء C والغطاء D من أسفل وأعلى الوحدة على التوالي.

أخيرا ، قم بإزالة أسطوانة التقوية من وحدة السيليكون بأكملها. صب بعض الجرامات من اللاتكس السائل في كوب بلاستيكي واغمر أسطوانة الغشاء داخل اللاتكس السائل حتى يتم تغطية السطح بالكامل. ثم أخرجه من مادة اللاتكس واترك الغشاء يجف تحت غطاء المحرك لمدة 20 دقيقة.

ثم قم بتشكيل طبقة ثانية عن طريق غمرها مرة أخرى في مادة اللاتكس وتركها تجف لمدة 20 دقيقة إضافية. بمجرد أن يجف ، قم بإزالة الغشاء من القالب. قطع أنبوب قطره ملليمترين بطول 30 سم.

ثم خذ قطعة من أنسجة النايلون مقاس 10 ملم × 10 ملم وأغلق أحد طرفي الأنبوب بهذا النسيج باستخدام الغراء الفائق. بعد ذلك ، قم بوزن حوالي أربعة جرامات من القهوة المحببة واملأ الغشاء قدر الإمكان بالمسحوق. أدخل الطرف المصفى للأنبوب داخل الغشاء المملوء وثبته حول الأنبوب.

باستخدام فيلم بلاستيكي ، ضع فراغا على الجانب الآخر من الأنبوب لتقوية الغشاء ثم أدخل الغشاء داخل القناة المركزية الفارغة لوحدة السيليكون. بعد ذلك ، قم بلصق نهايات غشاء التقوية بوحدة السيليكون. أغلق الحلقة حول الجانب السفلي من الوحدة.

صب بعض السيليكون الطازج في الحلقة لتسوية السطح وترك السيليكون يجف تحت الغطاء. أخيرا ، قم بإزالة الحلقات وكرر الإجراء للجانب العلوي من الوحدة. عندما يتم تشغيل جميع الغرف الثلاث في وقت واحد بنفس الضغط ، تستطيل الوحدة بدءا من طول 50 ملم عند شريط الصفر ، وتصل الوحدة إلى 83.3 ملم مع 0.65 بار من الضغط ، وهو ما يتوافق مع استطالة 33.3 ملم ، أي حوالي 66٪ سيؤدي استخدام غرفة واحدة أو اثنتين فقط من الغرف إلى ثني الإعداد.

الوحدة قادرة على الانحناء حتى 120 درجة في حالة ثني غرفة واحدة وما يصل إلى 80 درجة لثني غرفتين. في كلتا الحالتين ، يبدأ الانحناء الكبير عندما يتم نفخ الغرف بحوالي 0.3 بار. الوحدة قادرة على توليد قوى من 24.1 نيوتن عندما يتم تشغيل غرفة واحدة حتى 47.1 نيوتن عندما يتم نفخ ثلاث غرف.

بمجرد إتقان هذه التقنية ، يمكن القيام بها في أربع ساعات إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. تمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الروبوتات اللينة لاستكشاف الجمع بين تقنيات السوائل والتمثيل والصلابة المتغيرة للهياكل الناعمة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إدارة صب المواد اللينة وكيفية دمج الآلات الحاسبة ثلاثية الأبعاد المرنة مع آلية صلابة متغيرة.

لا تنس أن العمل مع السيليكون ، يمكن أن يكون اللاتكس خطيرا حقا ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات المسبقة ، مثل العمل تحت غطاء الدخان وارتداء القفازات أثناء تنفيذ هذا الإجراء.