Herstellung, Steuerung und Leistungsbewertung eines Gecko-inspirierten Softroboters

Diese Technik verwendet ein Soft-Robotik-Toolkit, um unseren gecko inspirierten Weichenroboter herzustellen, der durch eine universelle pneumatische Steuerbox manipuliert werden kann. Der Einsatz eines Softkletterroboters ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen, die hohe Anforderungen an die Maschine stellen. Zum Beispiel für die Reinigung von Solarspiegeln oder Wolkenkratzerfassaden.

Grundsätzlich kann jeder andere weiche Roboter mit dieser Methode in jedem pneumatischen System mit einer Controller-Box betrieben werden. Die Herstellung der Aktuatoren erfolgt meist von Hand und erfordert Übung. Erwarten Sie nicht, dass es beim ersten Versuch perfekt funktioniert.

Um das Elastomer vorzubereiten, fügen Sie fünf Gramm Elastomer Teil B Verbindung, und 45 Gramm Teil A Verbindung pro Aktuator zu einer Tasse auf einem Gleichgewicht. Und rühren Sie den Becherinhalt, bis keine weißen oder roten Bereiche am Rand der Tasse sichtbar sind. Legen Sie dann den Becher für 15 Minuten in eine Vakuumkammer, um luftbereite Luft zu entfernen, die während des Rührvorgangs im Elastomer gefangen wurde.

Und laden Sie das Würfelgusselastomer in eine 50-Milliliter-Spritze. Zum Hersteller des Grundteils zuerst Acrylglasplatte mit zwei entsprechenden Löchern auf die Form klemmen und die Spritze in das untere Loch einsetzen. Drücken Sie den Kolben, um das Elastomer in eine Bein- oder Rumpfform zu laden.

Wenn die Verbindung aus dem oberen Loch auftaucht, lösen Sie die Schraubklemmen und ziehen Sie die Acrylglasplatte seitlich von der Form ab. Verwenden Sie ein scharfes Werkzeug, um aufsteigende Luftblasen zu durchstechen. Dann fügen Sie zusätzliche seastomer.

Punktieren Sie die aufsteigenden Blasen wieder und legen Sie die Form in war 65 Grad Celsius Ofen. Nach 30 Minuten nehmen Sie die Form aus dem Ofen und verwenden Sie ein Schneidmesser, um ein extrudiertes Elastomer zu entfernen. Legen Sie einen Hebelarm zwischen die Formteile, um ihn zu öffnen, ohne die Gussflächen zu beschädigen und das fast Aktuatorstück aus der Form zu entfernen.

Wenn das Gießen erfolgreich war, verwenden Sie das Schneidmesser, um alle hervorstehenden Bänder zu entfernen. Für den Hersteller der Saugnäpfe und den unteren Teil des Oberkörpers folgen Sie dem gleichen Verfahren, aber ohne die Verwendung von zusätzlichen Acrylglasplatten. Zum Hersteller des unteren Teils des Beins drücken Sie ein Silikonrohr durch die Löcher im unteren Teil der Form und füllen Sie die Form mit Elastomer.

Dann verwenden Sie einen kleinen Spachtel, um das Elastomer an die Ecken der Form zu verteilen und die Form im Ofen für 15 bis 20 Minuten zu härten. Wenn der Boden des Gusses abgekühlt ist, füllen Sie die Form des unteren Teils mit frischem Elastomer, auf ein bis 1,5 Millimeter über dem bereits gehärteten Elastomer und legen Sie eine Schmetterlingskanüle in den Basisguss ein. Nach der Markierung der Punktionsstelle zur späteren Identifizierung die obere Basis in die Bodenform legen und die Seiten leicht in das Elastomerbad drücken.

Nach 10 bis 15 Minuten im Ofen, entfernen Sie den Aktuator aus der Form und verwenden Sie die Punktionsstelle, um das Gerät an eine Druckquelle anzuschließen, um eine abschließende Dichtheitsprüfung durchzuführen. Um den Rumpf zu fertigen füllen Sie das untere Teil mit Elastomer und legen Sie das Basisteil in den unteren Teil. Zur Vorbereitung der Gliedmaßenverbindungsfläche bedecken Sie die Verbindungsfläche mit Elastomer und befestigen Sie die zu verbindenden Teile mit Nadelnadeln auf einem Holzbrett.

Nach der Aushärtung, verbinden Sie die Saugnäpfe mit den Beinen befestigt Nadeln im Oberkörper, um sicherzustellen, dass alle Teile in der gleichen Ebene sind, dann sind Sie die Montage für weitere 10 bis 15 Minuten. Verwenden Sie einen Ein-Millimeter-Alle-Schlüssel, um die Einfügemarke zu verbreitern und das Ende eines Silikonrohrs mit einem Durchmesser von nicht mehr als drei Millimetern über das Einsteckloch zu legen. Drücken Sie die Taste, um das Rohr in das Loch zu drücken und den Einlass mit einer kleinen Menge Elastomer zu versiegeln.

Dann die Montage im Ofen für weitere 10 Minuten aushärten. Zur Einrichtung verbindet das gesamte System Versorgungsrohre mit den Einlässe aller Aktoren. Verbinden Sie die in den Beinen eingebetteten Versorgungsrohre mit den Saugnäpfen und befestigen Sie die Marker mit Nadeln am Roboter.

Schließen Sie den Roboter an die Steuerbox an und schließen Sie eine Druckquelle mit einem maximalen Druck von 1,2 bar und eine Vakuumquelle an die Steuerbox an. Um ein Kletterexperiment durchzuführen, platzieren Sie den Roboter am Startpunkt des Wanderflugzeugs und starten Sie die Aufnahme. Drücken Sie Funktion eins, um den Druckregler zu aktivieren und lassen Sie den Roboter gehen und klettern für mindestens sechs Zyklen.

Drücken Sie die Aufzeichnung, um die Aufzeichnung zu stoppen, und stellen Sie sicher, dass der Roboter nicht fällt, wenn der Druckregler angehalten wird. Drücken Sie dann die Funktion ein, um den Druckregler zu stoppen. Es ist notwendig, das Kalibrierverfahren so genau wie möglich an die realen Betriebsbedingungen anzupassen.

Beim Ändern des Neigungswinkels der Gehebene ändern sich auch die Betriebsbedingungen. Daher muss die Winkeldruckkurve für jede Neigung neu kalibriert werden. Nach der Neukalibrierung in dieser Analyse war der Roboter nicht nur schneller, sondern konnte auch steilere Steigungen erklimmen und dabei weniger Energie verbrauchen.

In diesen Bildern wird die Bewegung des Roboters für eine Neigung von 48 Grad gezeigt. Wie dargestellt, wurde die Kletterleistung des Roboters nach der Neukalibrierung deutlich verbessert, da die Positionsverschiebung im gleichen Zeitintervall fast doppelt so groß ist. Wie wir bei den Saugnäpfen beobachtet haben, können mit diesem Herstellungsverfahren verschiedene komplexe Formen hergestellt werden.

Auch solche mit Undercuts. Beim Verbinden der einzelnen Teile ist es sehr wichtig, dass Verbündete in der gleichen Ebene, sonst wird die Kletterfähigkeit des Roboters drastisch reduziert werden. Der Roboter ist eine interessante Plattform für die Erforschung neuer Bewegungsstrategien.

Zum Beispiel kann das Ausführen einer Kurve von diesem Roboter auf sehr unterschiedliche Weise durchgeführt werden.