עיצוב וייצור של יחידת אלסטומרי לרובוטים מודולרי רך בכירורגיה פולשנית

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא לייצר יחידה רכה שתשתלב במניפולטור רב-מודאלי לשימוש בניתוחים זעיר פולשניים. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הרובוטיקה הרכה על ידי הצגת כיצד לייעל את הליך הייצור של מניפולטור רך בעל מיומנות גבוהה ויכולות הקשחה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מהירה מאוד ובעלות נמוכה.

בנוסף, ניתן לשכפל את המוצר הסופי כדי לייצר ארכיטקטורה רב-מודאלית המשפרת את ביצועי המניפולטור. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו מכיוון שמודולי סיליקון עם צורות מורכבות דורשים בדרך כלל הליך פרסום רב-שלבי היה אופטימיזציה לרוב גוזלת זמן. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שקשה ללמוד את שלבי ייצור המשמרת החיצונית מכיוון שהם מבוססים על משמרת בהירה מסחרית ששונה לחלוטין למטרה הסופית.

תדגים את ההליך תהיה הדוקטורנטית ג'אדה בון ומרגריטה בלנקו, עוזרת מחקר מהמעבדה שלי. מוסיפים 12 גרם מחלק א' ו -12 גרם מחלק ב' באותה צלחת פטרי ומערבבים אותם יחד להכנת הסיליקון. לאחר מכן הניחו את הסיליקון המעורב ב-DGAs תחת מוט אחד של לחץ ואקום.

שמור את החומר בוואקום עד שכל הבועות יוסרו מחומר הסיליקון. זה בדרך כלל לוקח כ-10 דקות ברגע שהחומרים נקיים לחלוטין מנוכחות בועות, משחררים את הוואקום ומסירים את הסיליקון, שכעת מוכן לשימוש. הרכיבו את התבנית על ידי הכנסת גליל ההקשחה והחלק העליון של התאים למכסה A, ולאחר מכן סגירת הקליפות סביבו.

יוצקים את הסיליקון בתוך התבנית המורכבת עד לקצה הקליפות. כוונו את התנור לטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס והכניסו את התבנית הממולאת לתנור. השאירו את הסיליקון מרפא כ-30 דקות.

הסר את הקליפות החיצוניות ואת המכסה A מהסיליקון הנרפא. לאחר מכן, הכנס את מודולי הסיליקון מבסיס התאים ואת גליל ההקשחה בתוך מכסה B.סגור שוב את הקליפות סביב המודול, החלק אותן 10 מילימטרים כלפי מעלה על מנת שיהיה פער של 10 מילימטרים בין המשטח העליון של המודול לקצוות הקונכיות. יוצקים סיליקון נוסף בתוך התבנית המסודרת מחדש עד לקצה הקליפות בצד העליון.

מרפאים את הסיליקון הטרי שנשפך בתנור בחום של 60 מעלות צלזיוס למשך כ -30 דקות. הסר את מכסה הקליפה החיצונית B ואת כל התאים למעט הגליל המקשיח. חותכים צינורות סיליקון בקוטר שלושה מילימטר לאורך של כ -30 סנטימטרים.

שים דבק סיליקון סביב החלק החיצוני של קצה אחד של כל צינור עבור 10 המילימטרים הראשונים. לאחר מכן הכנס את הצינורות לתוך שני הערוצים הייעודיים של המילימטר. ביחידת הסיליקון.

הניחו לדבק להתרפא למשך 12 דקות. בטמפרטורת החדר, חותכים 70 סנטימטרים של נדן קלוע הניתן להרחבה ואז מכניסים גליל מתכתי בקוטר שלושה סנטימטרים באורך 25 ס"מ לתוך הנדן. לאחר מכן, דחף כלפי מטה והכריח את הנדן על הגליל על מנת ליצור מלחצים.

מכנית, מקבעים את הנדן במקומו בעזרת מהדק ומחממים אותו בעזרת אקדח חימום בחום של 350 מעלות צלזיוס למשך שתיים-שלוש דקות. על מנת להשיג עיוות קבוע, הניחו לנדן להתקרר לטמפרטורת החדר ואז הסירו את הגליל הפנימי. העבירו את הצינורות מיחידת הסיליקון דרך החורים של מכסה C.לאחר מכן שפכו שלושה גרם של סיליקון DGAs לתוך מכסה C והחליקו את הצד התחתון של המודול שיוצר בעבר לתוך מכסה C. החלק את הנדן המכווץ סביב המודול ודחף את הכיווצים הראשונים בתוך מכסה C וטבל אותם בסיליקון הטרי שנשפך.

כוונו את התנור לטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס והניחו את הדגימה למשך כ-20 דקות. לאחר שהסיליקון נרפא, חזור על אותו תהליך בצד השני באמצעות מכסה D כדי לקבע את הנדן בצד העליון. לאחר שהסיליקון נרפא גם בצד העליון, הסר גם את המכסה C וגם את המכסה D מהחלק התחתון והחלק העליון של המודול בהתאמה.

לבסוף, הסר את גליל ההקשחה מכל יחידת הסיליקון. יוצקים כמה גרמים של לטקס נוזלי לכוס פלסטיק וטובלים את הגליל לקרום בתוך הלטקס הנוזלי עד שהמשטח מכוסה לחלוטין. לאחר מכן הוציאו אותו מהלטקס ותנו לקרום להתייבש מתחת למכסה המנוע למשך 20 דקות.

לאחר מכן יוצרים שכבה שנייה על ידי טבילתה שוב בלטקס ומניחים לה להתייבש במשך 20 דקות נוספות. לאחר הייבוש, הסר את הממברנה מהתבנית. חותכים צינור בקוטר שני מילימטר לאורך של 30 סנטימטרים.

לאחר מכן קח חתיכת רקמת ניילון בגודל 10 מילימטר על 10 מילימטר וסגור קצה אחד של הצינור עם רקמה זו באמצעות דבק-על. לאחר מכן, שקלו כארבעה גרם קפה מגורען ומלאו את הממברנה ככל האפשר באבקה. הכנס את הקצה המסונן של הצינור לתוך הממברנה המלאה וקבע אותו סביב הצינור.

בעזרת סרט פלסטיק, יש למרוח ואקום בצד השני של הצינור כדי להקשיח את הממברנה ולאחר מכן להכניס את הממברנה לתוך התעלה המרכזית הריקה של מודול הסיליקון. לאחר מכן, הדביקו את קצות הממברנה המתקשה למודול הסיליקון. סגור את הטבעת סביב הצד התחתון של המודול.

יוצקים מעט סיליקון טרי לתוך הרינג על מנת ליישר את פני השטח ולתת לסיליקון להתייבש מתחת למכסה המנוע. לבסוף, הסר את הטבעות וחזור על ההליך עבור הצד העליון של המודול. כאשר כל שלושת התאים מופעלים בו זמנית באותו לחץ, המודול מתארך החל מאורך של 50 מילימטרים בסרגל אפס, המודול מגיע ל 83.3 מילימטרים עם לחץ של 0.65 בר, המתאים להתארכות של 33.3 מילימטרים, שהם כ -66%. שימוש רק באחד או שניים מהתאים יגרום לכיפוף ההתקנה.

המודול מסוגל להתכופף עד 120 מעלות במקרה של כיפוף תא אחד ועד 80 מעלות לכיפוף שני חדרים. בשני המקרים, כיפוף משמעותי מתחיל כאשר התאים מנופחים בכ- 0.3 בר. המודול מסוגל לייצר כוחות מ-24.1 ניוטון כאשר תא אחד מופעל עד 47.1 ניוטון כאשר שלושה תאים מנופחים.

לאחר המאסטר, טכניקה זו יכולה להיעשות תוך ארבע שעות אם היא מבוצעת כראוי. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הרובוטיקה הרכה לחקור את השילוב בין טכנולוגיות נוזליות, אקטיביות וקשיחות משתנה עבור מבנים רכים. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לנהל את היציקה של חומרים רכים וכיצד לשלב מחשבוני תלת מימד גמישים עם מנגנון קשיחות משתנה.

אל תשכח שעבודה עם סיליקון, לטקס יכולה להיות ממש מסוכנת ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות, כגון עבודה מתחת למכסה המנוע ולבישת כפפות בעת ביצוע הליך זה.