Name: ייצור, בקרה והערכת ביצועים של רובוט רך בהשראת שממית (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 40 s
Description: למד לייצר רובוט רך בהשראת שממית לטיפוס על משטחים תלולים באמצעות ערכת רובוטיקה רכה ומערכת פנאומטית. השיטה מאפשרת יישומים כמו ניקוי מראות סולאריות וחזיתות גורדי שחקים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים אוהבים להודות ל-Fynn Knudsen, ארווינדה בהארי ויעקב מות'ינסקי על הדיונים המועילים וההשראה.

<ol><li>Majidi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+robotics%3A+a+perspective-current+trends+and+prospects+for+the+future%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Robotics%22%5BJournal%5D)">Soft robotics: a perspective-current trends and prospects for the future.</a> Soft Robotics. 1 (1), 5-11 (2014).</li>
<li>Kim, S., Laschi, C., Trimmer, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+robotics%3A+a+bioinspired+evolution+in+robotics%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Soft robotics: a bioinspired evolution in robotics.</a> Trends in Biotechnology. 31 (5), 287-294 (2013).</li>
<li>Rus, D., Tolley, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design%2C+fabrication+and+control+of+soft+robots%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Design, fabrication and control of soft robots.</a> Nature. 521 (7553), 467-475 (2015).</li>
<li>Calisti, M., Picardi, G., Laschi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamentals+of+soft+robot+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Royal+Society+Interface%22%5BJournal%5D)">Fundamentals of soft robot locomotion.</a> Journal of the Royal Society Interface. 14 (130), 0101(2017).</li>
<li>Chu, B., Jung, K., Han, C. S., Hong, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+survey+of+climbing+robots%3A+locomotion+and+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Precision+Engineering+and+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">A survey of climbing robots: locomotion and adhesion.</a> International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 11 (4), 633-647 (2010).</li>
<li>Gu, G., Zou, J., Zhao, R., Zhao, X., Zhu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+wall-climbing+robots%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Robotics%22%5BJournal%5D)">Soft wall-climbing robots.</a> Science Robotics. 3 (25), 2874(2018).</li>
<li>Qin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+soft+crawling+robot+with+rapid+locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Robotics%22%5BJournal%5D)">A versatile soft crawling robot with rapid locomotion.</a> Soft Robotics. 6 (4), 455-467 (2019).</li>
<li>Seibel, A., Schiller, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+engineering+design+helps+creating+new+soft+machines%5BTitle%5D)+AND+%22Robotics+and+Biomimetics%22%5BJournal%5D)">Systematic engineering design helps creating new soft machines.</a> Robotics and Biomimetics. 5 (1), 5(2018).</li>
<li>Schiller, L., Seibel, A., Schlattmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+a+gecko-inspired%2C+climbing+soft+robot%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neurorobotics%22%5BJournal%5D)">Toward a gecko-inspired, climbing soft robot.</a> Frontiers in Neurorobotics. 13 (1), 106(2019).</li>
<li>Mosadegh, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pneumatic+networks+for+soft+robotics+that+actuate+rapidly%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Pneumatic networks for soft robotics that actuate rapidly.</a> Advanced Functional Materials. 24 (15), 2163-2170 (2014).</li>
<li>Elango, N., Faudzi, A. A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+article%3A+investigations+on+soft+materials+for+soft+robot+manipulations%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Advanced+Manufacturing+Technology%22%5BJournal%5D)">A review article: investigations on soft materials for soft robot manipulations.</a> The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 80 (5-8), 1027-1037 (2015).</li>
<li>Natarajan, E., Razif, M. R., Faudzi, A., Palanikumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+a+suitable+material+for+soft+actuator+through+experiments+and+FE+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Manufacturing%2C+Materials%2C+and+Mechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Evaluation of a suitable material for soft actuator through experiments and FE simulations.</a> International Journal of Manufacturing, Materials, and Mechanical Engineering. 10 (2), 64-76 (2020).</li>
<li>Soft Robotics Toolkit [software]. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://softroboticstoolkit.com">https://softroboticstoolkit.com</a> (2020).</li>
<li>PneumaticBox [software]. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.robotics.tu-berlin.de/menue/software_and_tutorials/pneumaticbox/">https://www.robotics.tu-berlin.de/menue/software_and_tutorials/pneumaticbox/</a> (2020).</li>
<li>Wang, J., Olson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Apriltag+2%3A+efficient+and+robust+fiducial+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+IEEE%2FRSJ+International+Conference+on+Intelligent+Robots+and+Systems+%28IROS%29%22%5BJournal%5D)">Apriltag 2: efficient and robust fiducial detection.</a> Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). , Daejeon, South Korea. 4193-4198 (2016).</li>
</ol>

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

הפרוטוקול המוצג כולל היבטים רבים ושונים הקשורים לרובוט הרך הטיפוסי מ-Ref. 9, כולל ייצור, בקרה, כיול והערכת ביצועים. להלן, היתרונות והחסרונות הנובעים מהפרוטוקול נדונים ומומבנה על פי ההיבטים שהוזכרו לעיל.
שיטת הייצור המוצגת מבוססת במידה רבה על הספרות הקיימת10,13. הבדל משמעותי הוא העיצוב של המשרת. כדי להצטרף לגפיים הבודדות, מדריכי dovetail מוכנסים בנקודות המתאימות, כפי שהוצג בדמות משלימה 21. התוצאה היא חיבור הרבה יותר מדויק וחזק בין הגפיים בהשוואה לעיצוב הקודם של הרובוט8. יתר על כן, צינורות האספקה מוטבעים בחלק התחתון של המפעלים. עיצוב משולב זה מאפשר לספק את כוסות היניקה עם ואקום ובאותה עת הופך את השכבה התחתונה לבלתי ניתנת למתיחה, מה שמגביר באופן משמעותי את ביצועי המשרת. הבדל נוסף בהליך המתואר בספרות הוא שהאלסתומר המעורב מפונה פעם אחת בלבד (מיד לאחר ערבוב). מקורות רבים ממליצים לפנות את האלסטומר פעמיים: פעם אחת לאחר ערבוב ופעם אחת לאחר מילויו בתבנית. ייתכן שאוויר נשאר לכוד בחללים קטנים מאוד. בתא הוואקום, אוויר זה מתרחב ובמקרה הטוב עולה על פני השטח. לעתים קרובות מספיק, עם זאת, בועות אוויר אלה להיתקע בדרכם, יצירת חורים לא נעימים בליהוק סיים. כאן, יש לקבל החלטה לגבי מה חשוב יותר: קווי מתאר מושלמים בצד התחתון של חלק הבסיס או סיכון קטן ככל האפשר של ייצור מפעל לא פונקציונלי (cf. איור משלים 2). בפרוטוקול זה, לא מתבצע פינוי שני. בהליך שהוצג, גובה החלק התחתון עשוי להשתנות בהתאם לתום באופן ידני, ובניגוד לחלק הבסיס, אין אפשרות לחתוך אותו לגובה אחיד לאחר הריפוי. כדי להבטיח כי הגובה של החלק התחתון הוא אחיד ככל האפשר, מומלץ להשתמש במזרק בעת מילוי התבנית של החלק התחתון כדי למדוד את עוצמת הקול שנשפך פנימה עם זאת, בהתאם לכמה זמן חלף מאז ערבוב, מאפייני הזרימה של elastomer לשנות באופן משמעותי. לכן, מומלץ תמיד להשתמש elastomer מעורב טרי. הצטרפות לבסיס והחלק התחתון של המשרת כרוכה באי-ודאות התהליך הגדול ביותר. אם אמבט האלסטומר גבוה מדי, סביר להניח שגם ערוץ האוויר בין התאים יהיה מכוסה. לאחר מכן, המשרת כבר לא שנוא. אם אמבט האלסטומר נמוך מדי, ייתכן שפת האיטום לא תסתה בכל היקףה והמשרת ידלוף. לכן, זה לוקח כמות מסוימת של תרגול כדי מינון אמבט elastomer כראוי. חשוב להצטרפות באופן כללי הוא משטח הצטרפות ללא שומן. אם משטח ההצטרפות מזוהם מדי, המאקטיביע המוגמר עלול להירר. לכן, חיוני לוודא כי החלקים נגעו רק על משטחים שאין להצטרף. מגבלה עיקרית של שיטת הייצור היא מספר החלקים שיש להתממש. הייצור של מפעל יחיד לוקח לפחות שעתיים בסך הכל. למרות שאפשר לעבוד עם מספר תבניות במקביל, יותר מארבעה אינו מומלץ בשל אילוצי זמן. חיי הסיר של האלסטומר קצרים מדי כדי להיות מסוגל למלא עוד יותר תבניות. בנוסף, התבניות המודפסות בתלת-ממד עומדות רק במספר מוגבל של מחזורי ייצור (כ- 10-20) לפני שהן הופכות מעוותות מאוד או נשברות. מגבלה נוספת היא אי הוודאות בתהליך שכבר נידונה. מאז כמעט כל שלבי התהליך מבוצעים באופן ידני, כל מפעל הוא קצת שונה. זה יכול להוביל לשני רובוטים זהים בבנייה אבל להראות שתי התנהגויות שונות מאוד.
עם תיבת הבקרה, מסופקת שיטה לשליטה ברובוט. אף על פי כן, עבור כל מערכת פנאומטית, יש לקבוע את רווחי הבקרה של התסריט "קוד/arduino_p_ctr.ino" בנפרד. תסה זה אינו מכוסה בפרוטוקול. עם זאת, "מצב התייחסות לחץ" של תיבת הבקרה מאפשר טיפול שובב של הרובוט, כך כוונון בקר יכול להיעשות מבלי לכתוב מספר סקריפטים. מגבלה נוספת של תיבת הבקרה היא עלותה כאשר החומר עולה כ-7,000 דולר בסך הכל. הספרות11 מציעה הוראת בנייה עבור תיבת בקרה שעולה רק כ 900 US$ ועם כמה שדרוגים יכול לשמש גם להפעלת הרובוט.
קריטי לכיול של המפעלים הבודדים הוא הבחירה של הליך הכיול. איור משלים 22 מציג את המסלול איכותי של הפניות לחץ לאורך זמן עבור ארבעה הליכים שונים איור משלים 23 מראה את עקומות לחץ זווית וכתוצאה מכך. כפי שניתן לראות באחרון, כל שיטה של כיול גורמת עקומת זווית-לחץ שונה. זה מראה כי הקשר בין לחץ וזווית תלוי מאוד עומס פועל על מפעיל. לכן, הליך הכיול חייב לשקף את מקרה העומס האמיתי בצורה הטובה ביותר האפשרית. כתוצאה מכך, יש צורך להתאים את הליך הכיול לתנאי ההפעלה האמיתיים ככל האפשר. ביצועי ההליכה הטובים ביותר מתקבלים עם הליך כיול 4. עם זאת, כפי שניתן לראות באות 3B, התנוחות הבאות בסדרה אינן סימטריות לחלוטין, מה שמהווה אינדיקטור לפוטנציאל של שיפור כיול.
קריטי למערכת המדידה היא הרכבה של סמנים חזותיים15 בסעיף 10. מכיוון שלא ניתן להרכיב אותם ישירות בנקודות הרצויות (מכיוון שהצינורות מפריעים), יש להזיז את הנקודות הנמדדות באופן מלאכותי. יש לנקוט בזהירות מיוחדת בעת קביעת וקטור היסט זה (בנקודות ציון של פיקסלים של המצלמה); אחרת, המדידה כולה תכוונו לשגיאות שיטתיות משמעותיות. כמו כן, יש לוודא כי התגים אינם נעים עם הזמן. אם זה קורה, למשל, עקב נפילת הרובוט, יש למקם מחדש את התג המתאים בדיוק באותו מקום. בכל מקרה, יש לבדוק באופן קבוע אם מערכת המדידה עדיין מייצרת פלט אמין.
הגורם המגביל בניסוי הוא קיבעון כפות הרגליים. על מנת להיות מסוגל לטפס עוד יותר נטיות תלולות, מנגנון קיבעון יש לשקול מחדש. כיום, הרובוט אינו מסוגל לדחוף את רגליו באופן פעיל כנגד מישור ההליכה, ולנטיות גבוהות, הכוח הרגיל הנגרם על ידי כוח הכבידה קטן מדי כדי לקרב את כוסות היניקה קרוב מספיק למטוס ההליכה כדי להבטיח שאיבה אמינה.
שיטת הייצור המוצגת יכולה להיות מועברת לכל מנהג אלסטומר נוזלי, ולכן יכולה להיות מעניינת עבור יישומים עתידיים. תיבת הבקרה המוצגת מאפשרת שליטה בכל מערכת פנאומטית המורכבת משישה פועלים בודדים (הניתנים להרחבה עד שמונה), כולל פלטפורמות רובוטיות מכיוון שהם דורשים משוב חושי מהיר. לכן, זה יכול לשמש כפלטפורמה אוניברסלית לבדיקה ושליטה רובוטים עתידיים. לבסוף, שיטת הכיול המוצגת יכולה להיות, באופן עקרוני, לכל מערכת פנאומטית מבוקרת בהזנה קדימה. לסיכום, כל השיטות המוצגות הן אוניברסליות בטווח הנדון.

האינטראקציה בין בני אדם למכונות הופכת כל הזמן קרובה יותר. צפיפות הרובוטים הגוברת בחברות ובשקי בית מציבה אתגרים חדשים עבור טכנולוגיית הרובוטים. לעתים קרובות, סכנות אינן נכללות בשיטות הפרדה, אך בתחומים רבים, במיוחד במשקי בית, אין זה פתרון משביע רצון. רובוטיקה רכה מתמודדת עם בעיה זו באמצעות תכונות של חומרים ומבנים רכים כדי לפתח סוגים חדשים של מכונות להתנהג כמו אורגניזמיםחיים 1, ולכן רובוטים רכים הם לעתים קרובות בהשראת מודליםביולוגיים 2. רוב הרובוטים הרכים ניתן לסווג לשני סוגים שונים: רובוטים ניידים ורובוטים המיועדים מרתק ומניפולציה3. עבור רובוטים ניידים רכים, עקרונות תנועה טיפוסיים הם זחילה, הליכה, ריצה, קפיצה, טיסה, ושחייה4. תחום מעניין נוסף של יישום עבור רובוטים רכים הוא טיפוס – שילוב של תנועה והדבקה5. מכונות רכות הן חזקות מאוד ולא יכולות לפגוע בסביבתן בשל רכותן. מאפיין זה מדרג את כיתת הרובוטים הזו לטיפוס, כפי שהם יכולים בקלות לשרוד נפילה. כתוצאה מכך, הספרות מציעה מספר דוגמאות של רובוטיםרכים המסוגלים לטפס 6,7,8.
מטרת פרוטוקול זה היא לספק שיטה לייצור, שליטה, ולהעריך את הביצועים של רובוט רך בהשראת שממית, טיפוס9. העיצוב שלה מבוסס על השימוש של 10 מפעלי כיפוף רך pneunetמהיר עשוי אלסטומר. עם זאת, ניתן להשתמש גם בעיצוב ו/או חומר רך אחר. הספרות מציעה מגוון רחב של עיצובים שונים של פועליםרכים 11 וחומרים מתאימים12. שיטת הייצור המוצגת דומה לשיטותקיימות 13 אך כוללת מספר שינויים היביאו ליכולת חזרה וחוסן מוגברים, לפחות במקרה של רובוט טיפוסרך 9. השיטה תקפה עבור פועלי כיפוף pneunet מהיר באופן כללי, ולכן, עשוי להיות מעניין עבור חדשים לתחום ייצור actuator.
לשליטה ברובוטים רכים פנאומטיים, הספרות מספקת פתרונות שונים. הוא נע בין לוחות בקרה בעלות נמוכה וקל לשכפול13 ללוחות חזקים אך מורכביםיותר 14, שלא ניתן לבנות אותם מחדש ללא כלים מיוחדים. כאן, תיאור קצר מסופק לבניית תיבת בקרה פנאומטית באמצעות חותך לייזר ומגהץ הלחמה בלבד. תיבת הבקרה מאפשרת אספקה של כל לחץ ומציעה משוב חושי בזמן אמת, דבר שחשוב במיוחד עבור יישומי רובוטיקה. עם זאת, ניתן להשתמש בו גם עבור יישומים רבים אחרים.

<table><tbody><tr><td>מדפסת תלת מימד</td><td>Formlabs</td><td>Form 2</td><td></td></tr><tr><td>צלחת זכוכית אקרילית עם שני חורים</td> <td>-</td><td></td> <td>ליציקה, ראה</td></tr><tr><td>לוח אחורי משלים מזכוכית אקרילית</td> <td>-</td><td></td> ראה לוח תחתון <td>משלים</td></tr><tr><td>מזכוכית אקרילית</td> <td>-</td><td></td> ראה <td></td></tr><tr><td>לוח קדמי משלים מזכוכית אקרילית</td> <td>-</td><td></td> ראה <td></td></tr><tr><td>אקריליק משלים פנל צד זכוכית</td> <td>-</td><td></td> <td>ראה</td></tr><tr><td>פאנל עליון משלים מזכוכית אקרילית</td> <td>-</td><td></td> <td>ראה משלים</td></tr><tr><td>Arduino Nano</td><td>Arduino</td><td>A000005</td><td></td></tr><tr><td>מפתח אלן 1 מ"מ</td><td></td><td></td><td>זמין בכל סדנה</td></tr><tr><td>BeagleBone שחור</td><td>ביגלבורד</td><td>BBB01-SC-505</td><td></td></tr><tr><td>צינורית פרפר</td><td>B. Braun Melsungen AG</td><td>5039573</td><td></td></tr><tr><td>מהדק 1 למערכת</td> <td>מדידה-ראה</td><td></td> מהדק <td>משלים</td></tr><tr><td>2 למערכת מדידה-ראה</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>סכין</td><td></td><td></td> חיתוך משלימה <td>זמינה בכל סדנה</td></tr><tr><td>שסתומי סולנואיד בפעולה ישירה</td><td>Norgren</td><td>EXCEL22 DM/49/MDZ83J/T4</td><td></td></tr><tr><td>אלסטומר</td><td>Wacker Chemie</td><td>ELASTOSIL M4601</td><td></td></tr><tr><td>מערכת מדידת מסגרת חלק 1</td> <td>-</td><td></td> ראה <td></td></tr><tr><td>מערכת מדידת מסגרת</td> משלימה חלק 2 <td>-</td><td></td> ראה <td></td></tr><tr><td>חותך לייזר</td> משלים <td>Trotec</td><td>SP500</td><td></td></tr><tr><td>LED</td><td>RND COMPONENTS</td><td>RND 210-00013</td><td></td></tr><tr><td>LCD</td><td>JOY-IT</td><td>SBC-LCD16X2</td><td></td></tr><tr><td>עובש חלק תחתון רגל</td><td></td><td></td> - <td>ראה </td></tr><tr><td>פלג גוף עליון של חלק תחתון עובש משלים 1-ראה</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>פלג גוף עליון של חלק תחתון עובש משלים</td> <td>2-ראה</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>רגל עובש</td> <td>משלימה 1-ראה</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>רגל עובש</td> <td>משלימה</td> <td>2-ראה</td><td></td></tr> <tr><td>פלג גוף עליון עובש</td> משלים <td>1-ראה</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>פלג גוף עליון עובש</td> משלים 2<td>-</td><td></td><td>ראה השלמה</td></tr><tr><td>תנור</td><td>קלסר</td><td>ED 115</td><td></td></tr><tr><td>פלסטיק</td><td></td><td></td><td>זמין בכל סופרמרקט</td></tr><tr><td>מזרק</td><td></td><td></td> פלסטיק <td>זמין בכל לוח פוסטרים של בית מרקחת</td></tr><tr><td></td><td>Net-xpress.de (מפיץ)10620232</td><td></td> <td>כמטוס הליכה</td></tr><tr><td>פוטנציומטר</td><td>VISHAY</td><td>P16NM103MAB15</td><td></td></tr><tr><td>ספק כוח</td><td>דופק ממד</td><td>חיישן לחץ CPS20.241-C1</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Honeywell</td><td>SSCDANN150PG2A5</td><td></td></tr><tr><td>מקור לחץ</td><td>EINHELL</td><td>4020600</td><td></td></tr><tr><td>שסתומים פרופורציונליים</td><td>Festo</td><td>MPYE-5-1/8-LF-010-B</td><td>6x</td></tr><tr><td>Raspberry Pi</td><td>RASPBERRY PI</td><td>RASPBERRY PI 3B+</td><td></td></tr><tr><td>Raspberry Pi Cam</td><td>RASPBERRY PI</td><td>RASPBERRY PI מצלמה V2.1</td><td></td></tr><tr><td>שרף</td><td>Formlabs</td><td>אפור שרף 1l</td><td></td></tr><tr><td>מהדקי בורג</td><td>VELLEMAN</td><td>3935-12</td><td></td></tr><tr><td>צינור סיליקון 2 מ"מ</td><td>Festo</td><td>PUN-H-2X0,4-NT</td><td>לחיבור רובוט לתיבת בקרה</td></tr><tr><td>צינור סיליקון 2.5 מ"מ</td><td>Schlauch24</td><td>n/a</td><td>לכניסת צינור אספקה (https://www.ebay.de/itm/281761715815)</td></tr> <tr><td>מתגים</td><td>MIYAMA</td><td>MS 165</td><td></td></tr><tr><td>אמבט אולטרסאונד</td><td>RND LAB</td><td>605-00034</td><td></td></tr><tr><td>תא UV</td><td>Formlabs</td><td>Form Cure</td><td></td></tr><tr><td>תא ואקום + משאבה</td><td>COPALTEC</td><td>PURE PERFEKTION</td><td></td></tr><tr><td>סולם משקל</td><td>KERN-SOHN</td><td>PCB 2500-2</td><td>דקות רזולוציה 1 גרם</td></tr></tbody></table>

ייצור, בקרה והערכת ביצועים של רובוט רך בהשראת שממית

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

פרוטוקול זה מציג שיטה לייצור, בקרה והערכה של הביצועים של רובוט רך שיכול לטפס על משטחים שטוחים נטויים עם מדרונות של עד 84°. שיטת הייצור תקפה עבור מנהלי כיפוף pneunet מהיר באופן כללי, ולכן, עשוי להיות מעניין עבור חדשים לתחום ייצור actuator. השליטה ברובוט מושגת באמצעות תיבת בקרה פנאומטית שיכולה לספק לחצים שרירותיים ותוכל להיבנות רק באמצעות רכיבים שנרכשו, חותך לייזר ומגהץ הלחמה. לביצועי ההליכה של הרובוט, כיול זווית הלחץ ממלא תפקיד מכריע. לכן, מוצגת שיטה חצי-אוטומטית לכיול זווית הלחץ. ברמות גבוהות (> 70°), הרובוט כבר לא יכול לתקן את עצמו באופן אמין למטוס ההליכה. לכן, דפוס ההליכה משתנה כדי להבטיח שניתן יהיה לתקן את הרגליים במטוס ההליכה.

פרוטוקול זה מספק רשימה מפורטת של שלבים שיש לבצע עבור הייצור, בקרה והערכה של ביצועי הטיפוס של רובוט רך בהשראת שממית.

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...

טכניקה זו משתמשת בערכת כלים רובוטית רכה לייצור הרובוט הרך בהשראת Gecko שלנו, אשר ניתן לתפעל על ידי תיבת בקרה פנאומטי אוניברסלית. שימוש ברובוט טיפוס רך מאפשר מגוון רחב של יישומים המטילים דרישות גבוהות על המכונה. לדוגמה, לניקוי מראות סולאריות או חזיתות גורדי שחקים.ביסודו של דבר כל רובוט רך אחר יכול להיות מיוצר באמצעות שיטה זו בכל מערכת פנאומטית ניתן להפעיל עם תיבת בקר. הייצור של מפעילים נעשה בעיקר ביד ודורש תרגול. אל תצפו שזה יעבוד בצורה מושלמת על ה ניסיון הראשון.כדי להכין את האלסטומר, להוסיף חמישה גרם של מתחם אלסטומר Part B, ו 45 גרם של חלק A תרכובת לכל מפעיל ל על איזון. ומערבבים את תכולת הפלפל עד שלא נראים אזורים לבנים או אדומים בקצה ה. לאחר מכן מניחים את ה בתא ואקום במשך 15 דקות כדי להסיר כל אוויר שנלכד באלסטומר במהלך תהליך ערבוב.ותטען את האלסטומר הקסום למות למזרק של 50 מיליליטר. ליצרן של חלק הבסיס הראשון מהדק צלחת זכוכית אקרילית עם שני חורים המתאימים על התבנית ולהכניס את המזרק לתוך החור התחתון. דכא את הבוכנה כדי לטעון את האלסטומר לתוך תבנית רגל או פלג הגוף העליון.כאשר המתחם מגיח מהחור העליון, לשחרר את מהדקי הבורג ולמשוך את צלחת הזכוכית האקרילית לצדדים של התבנית. השתמש בכלי חד כדי לנקב את כל בועות האוויר העולה. לאחר מכן הוסיפו אלסטומר נוסף.לנקב את הבועות העולות שוב ולמקם את התבנית היה 65 מעלות צלזיוס תנור. לאחר 30 דקות מוציאים את התבנית מהתנור ולהשתמש בסכין חותך כדי להסיר אלסטומר מובלט. הכנס זרוע ידית בין חתיכות עובש כדי לפתוח אותו מבלי לפגוע משטחי הליהוק ולהסיר את חתיכת מפעיל כמעט מן התבנית.אם הליהוק הצליח, השתמש בסכין החותך כדי להסיר את כל הרצועות הבולטות. ליצרן כוסות היניקה והחלק התחתון של פלג הגוף העליון בצע את אותו הליך אך ללא שימוש בצלחות זכוכית אקריליק נוספות. ליצרן החלק התחתון של הרגל לדחוף צינור סיליקון דרך החורים בחלק התחתון של התבנית ולמלא את התבנית עם אלסטומר.לאחר מכן השתמש מרית קטנה כדי להפיץ את האלסטומר לפינות של התבנית לרפא את התבנית בתנור במשך 15 עד 20 דקות. כאשר החלק התחתון של הליהוק הוא מקורר, למלא את התבנית של החלק התחתון עם אלסטומר טרי, לאחד עד 1.5 מילימטרים מעל אלסטומר מוקשה כבר ולהכניס cannula פרפר לתוך הליהוק הבסיס. לאחר סימון אתר הניקוב לזיהוי מאוחר יותר, מניחים את הבסיס העליון בתבנית התחתונה ולחץ מעט על הצדדים לאמבט האלסטומר.לאחר 10 עד 15 דקות בתנור, מוציאים את מפעיל התבנית ולהשתמש באתר הניקוב כדי לחבר את המכשיר למקור לחץ כדי לבצע בדיקת דליפה סופית. כדי לייצר את פלג הגוף העליון למלא את החלק התחתון באלסטומר ולהמקם את חלק הבסיס לחלק התחתון. כדי להכין את הגפה מצטרפת משטח לכסות את פני השטח המצרפים עם אלסטומר ולהשתמש מחטי סיכה כדי לתקן את החלקים להיות מחובר על לוח עץ.לאחר הריפוי, הצטרפו ל כוסות היניקה עם המחטים המחוברות לרגליים בפלג הגוף העליון כדי להבטיח שכל החלקים נמצאים באותו מישור, ואז אתם ההרכבה למשך 10 עד 15 דקות נוספות. השתמש במפתח אלן מילימטר אחד כדי להרחיב את נקודת הכניסה ולמקום את הקצה של צינור סיליקון בקוטר לא יותר משלושה מילימטר מעל חור הכניסה. השתמש במקש כדי ללחוץ על הצינור לתוך החור ולאטום את התוך עם כמות קטנה של אלסטומר.ואז לרפא את ההרכבה בתנור עוד 10 דקות. כדי להגדיר את המערכת כולה מחברת צינורות אספקה לבקתות של כל מפעילי. חבר את צינורות האספקה המוטמעים ברגליים עם כוסות היניקה, ולהשתמש מחטי סיכה כדי לחבר את סמנים לרובוט.חבר את הרובוט לתיבת הבקרה וחבר מקור לחץ עם לחץ מרבי של 1.2 פסים ומקור ואקום לתיבת הבקרה. כדי לבצע ניסוי טיפוס, מקם את הרובוט בנקודת ההתחלה של מטוס ההליכה והתחל את ההקלטה. לחץ על פונקציה אחת כדי להפעיל את בקר הלחץ ולתת לרובוט ללכת ולטפס לפחות שישה מחזורים.לחץ על הקלט כדי לעצור את ההקלטה ולוודא שהרובוט לא ייפול כאשר בקר הלחץ יופסק. לאחר מכן לחץ על פונקציה אחת כדי לעצור את בקר הלחץ. יש צורך להתאים את הליך הכיול לתנאי הפעולה האמיתיים מקרוב ככל האפשר.בעת שינוי זווית הנטייה של מישור ההליכה, תנאי ההפעלה משתנים גם כן. לכן, עקומת לחץ הזווית חייבת להיות מכוילת מחדש עבור כל נטייה. לאחר כיול מחדש בניתוח זה, הרובוט לא רק היה מהיר יותר, הוא גם הצליח לטפס על שיפוע תלול יותר תוך צריכת פחות אנרגיה.בתמונות אלה, התנועה של הרובוט עבור נטייה של 48 מעלות מוצג. כפי שהמחיש את ביצועי הטיפוס של הרובוט שופרה באופן משמעותי לאחר כיול מחדש כמו השינוי בעמדה בתוך מרווח זמן זהה הוא כמעט כפול גדול. כפי שראינו עם כוסות היניקה, צורות מורכבות שונות ניתן לייצר עם שיטת ייצור זו.אפילו אלה עם חתכים תחתון. כאשר מצטרפים לחלקים הבודדים, חשוב מאוד כי בעל ברית באותו מישור, אחרת יכולת הטיפוס של הרובוט תצומצם באופן דרסטי. הרובוט הוא פלטפורמה מעניינת לחקר אסטרטגיות תנועה חדשות.לדוגמה, הפעלת עקומה יכולה להתבצע על ידי רובוט זה בדרכים שונות מאוד.

manufacturing-control-performance-evaluation-gecko-inspired-soft

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

גישה לדוגמנות רשת עצבית על פלטפורמת גו Mindstorms רובוטיקה מוצגת. השיטה מספקת כלי סימולציה למחקר מדעי המוח בשתי חוליות מעבדת המחקר והכיתה. טכניקה זו מאפשרת חקירה של עקרונות בקרת רובוט biomimetic.

תכנון ויישום מערכת עצבים בסימולציות לגו רובוטים

המטרה הכוללת של שיטה זו היא לבסס הליך ניסוי מבוסס SSVEP על ידי שילוב תוכנות מרובות כדי לאפשר מחקר של אינטראקציה בין מוח לרובוט עם רובוטים דמויי אדם, אשר הוא פרוספקטיבי בסיוע לחולים וקשישים כמו גם בביצוע עבודות לא סניטריות או מסוכנות.

SSVEP מבוסס נוהל ניסיון לאינטראקצית המוח-רובוט עם רובוטים דמויים אדם

פרוטוקול זה מתאר את התהליך של בניית מערכת היברידית בין חרקים למכונה וביצוע גירוי חשמלי אלחוטי של שרירי התעופה הנדרשים כדי לשלוט בתנועת הסיבוב של חרק מעופף.

מערכת היברידית חרקים-מכונה: רדיו שליטה מרחוק של חיפושית עפה חופשי (<em&gt; Mercynorrhina torquata</em&gt;)

היכולת למקם מקור ריח היא הכרחית להישרדות חרק והוא צפויה לחול על מעקב ריח מלאכותי. הרובוט שבשליטת החרקים מונע על ידי silkmoth בפועל ומאפשר לנו להעריך את יכולת מעקב הריח של חרקים באמצעות פלטפורמה רובוטית.

חרקים שבשליטת רובוט: פלטפורמת רובוט נייד על מנת להעריך את יכולת ריח המעקב של חרק

פרדיגמה מוצג לאימונים וניתוח של משימת לכת מיומנת אוטומטית בחולדות. ניתוח של ניסיונות משייכים מגלה subprocesses הברור של למידה מוטורית.

חקירת Motor מיומנות תהליכי למידה עם רובוטית Manipulandum

אנו מציגים את פרוטוקול על עיצוב מודולרי, ייצור רובוטים חכמים לעובדים מדעיים וטכניים עיצוב חכם רובוטים במשימות הפקה מיוחדת המבוססת על הצרכים האישיים פרטנית עיצוב.

עיצוב מודולרי וייצור של רובוט חכם המבוסס על אסטרטגיה בקרת לולאה סגורה

מערכת ייצור שיתופית מורכבת מפותחת עבור משכב רובוטית של ציפויים מרוכבים באמצעות קלטת prepreg. המערכת המוצעת מאפשרת ייצור ציפויים מרוכבים עם רמות גבוהות של סיבוכיות גיאומטריות. הבעיות בתכנון הנתיב, התאום של הרובוטים והשליטה מטופלות בשיטה המוצעת.

מבצע של מערכת הייצור המשולב שיתופי (CCM)

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לסימולציה וניטור של תהליך הרכבה חצי אוטומטי בקנה מידה, באמצעות שיתוף פעולה של רובוט שיתופי ואימות באמצעות מערכת ראייה ממוחשבת לבקרת איכות.

סימולציה של תהליך הרכבה מורחב בשיתוף זרוע רובוטית וניטור באמצעות מערכת ראייה לבקרת איכות

הקונכייה שבירת תופעה נחקר ניסיוניים, הוצע מודל תאורטי. פותחה תוכנית הדמיה המבוססת על מודל תיאורטי, התוצאות של התוכנית סימולציה הושוו עם תוצאות ניסויית. הוא היה סיכם כי התוצאות של התוכנית סימולציה התאימה את תוצאות הניסוי היטב.

המחקר של הניסוי מפסק הקונכייה וסימולציות עבור כור מחקר

בעבודה זו, מספר היבטים הקשורים תהליך תכנון מבני העתק מלא סיבים מחוזק פלסטיק רכב סולארי מפורטים, התמקדות המארז monocoque, המעיינות עלה, ולבדוק הרכב כולו במהלך קריסה.

תכנון וייצור של ספינת-קרב כיתה רכב סולארי

למד לייצר רובוט רך בהשראת שממית לטיפוס על משטחים תלולים באמצעות ערכת רובוטיקה רכה ומערכת פנאומטית. השיטה מאפשרת יישומים כמו ניקוי מראות סולאריות וחזיתות גורדי שחקים.

ייצור, בקרה והערכת ביצועים של רובוט רך בהשראת שממית

גלה סרטונים נוספים