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Articolo metodologico
Gli attuatori morbidi possono essere utilizzati nella fabbricazione di robot morbidi e dispositivi indossabili. La loro conformità consente loro di mantenere la funzionalità anche se deformati. Qui viene presentato un protocollo per fabbricare attuatori a film sottile morbido e per dimostrare la loro applicazione in robot striscianti, pinze robotiche morbide e interfacce di feedback tattile.
Gli attuatori morbidi presentano proprietà promettenti per quanto riguarda le applicazioni nella robotica morbida e nelle interfacce uomo-macchina. Soprattutto quando si interfacciano direttamente con la pelle umana, gli attuatori morbidi e sottili possono abbinare l'accoppiamento meccanico con il tessuto umano. L'esplorazione del miglioramento delle prestazioni e della robustezza degli attuatori morbidi è fondamentale per lo sviluppo di dispositivi flessibili. La richiesta di dispositivi robusti e flessibili pone sfide alle prestazioni e ai metodi di produzione degli attuatori. L'articolo illustra le tecniche per la progettazione e la fabbricazione di attuatori a film sottile morbido. Questi attuatori morbidi sono robusti e dimostrano il potenziale in scenari versatili. Questo protocollo mostra il potenziale degli attuatori a film sottile in tre diverse applicazioni. In primo luogo, è stato fabbricato un robot strisciante azionato da attuatori a film sottile morbido. Il robot è estremamente robusto. Può sopravvivere a continui martellate e rimanere funzionale anche con tre aghi metallici perforati nel suo corpo. In secondo luogo, è stata fabbricata una pinza robotica morbida, in grado di eseguire manipolazioni fini come afferrare un pezzo di carta senza danneggiarlo. In terzo luogo, è stato fabbricato un dispositivo di feedback tattile con un attuatore a film sottile, in grado di fornire un feedback tattile quando si interagisce con la pelle umana. Questo protocollo dimostra processi di fabbricazione efficienti per robusti attuatori a film sottile morbido, con vari potenziali applicativi per l'azionamento di una robusta robotica morbida.
Rispetto ai motori rigidi, gli attuatori flessibili presentano una conformità e un'adattabilità superiori1. Sono ampiamente utilizzati nella produzione di robot morbidi e sensori. Gli attuali tipi di attuatori morbidi includono attuatori pneumatici2, attuatori per combustibili chimici3, attuatori idraulici4, attuatori in lega a memoria di forma (SMA)5, attuatori in elastomero dielettrico6 e attuatori in polimeri elettroattivi7. Lo scopo di questa ricerca è quello di pro....
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Questo protocollo descrive le fasi di fabbricazione di STFA e robot striscianti basati su STFA, pinze robotiche morbide e interfacce di feedback tattile. Le Figure 2, 3, 4 e 5 mostrano il processo di fabbricazione dei dispositivi passo dopo passo. I reagenti e le attrezzature utilizzate in questo studio sono elencati nella Tabella dei materiali.
1. Fabbricazione di un attuatore a film sottile morbido
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Per dimostrare il metodo proposto, il protocollo delinea la fabbricazione di prototipi di dispositivi e le prestazioni della convalida funzionale. Innanzitutto, viene descritto in dettaglio il processo di produzione dell'STFA. La Figura 2A mostra il modello di elettrodo progettato, composto da elettrodi interdigitati che terminano in piazzole di connessione per il collegamento dell'elettrocatetere. La Figura 2E mostra l'STFA comp.......
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Utilizzando questa metodologia, è stata raggiunta con successo la fabbricazione di STFA, seguita da una dimostrazione del loro potenziale in tre applicazioni distinte. La fabbricazione STFA prevede tre passaggi critici: (1) progettazione 2D appropriata: la geometria del modello dell'elettrodo determina le dimensioni dell'attuatore, mentre la quantità e le dimensioni degli elettrodi interdigitati determinano in modo critico le prestazioni di attuazione; (2) interfaccia elettrica affidabil.......
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Questo lavoro è stato finanziato dalla National Natural Science Foundation of China (sovvenzione n. 52175048).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nastro biadesivo da 0,1 mm | 3M | ||
| Nastro biadesivo da 0,8 mm | 3M | VHB | |
| Stampante 3D | Bambu | X1-Carbonio | |
| Aerografo | Stringere | LP-131 | La distanza dell'ugello è di 10 cm, la pressione è di 15 psi, l'angolo è compreso tra 45 e 60 gradi |
| Autoctoni | Autodesk. | ||
| adesivo conduttivo | Jinshida | K-818 | |
| Dimetilformammide | Macklin | CAS 68-12-2 | |
| Taglio laser | Trotec | Domanda 400 | Incisione: potenza = 55, velocità = 100, impulsi per pollice (PPI)/Hz = 1000 Taglio: potenza = 20, velocità = 10, PPI/Hz = 1000 |
| Micro spalmatrice automatica | BEV | 1818H | velocità di marcia = 2, altezza raschiatore = 0,7 mm |
| P(VDF-TrFE-CTFE) | Piezotech-Arkema | ||
| Foglio di polietilene tereftalato (PET) con alluminio | Tecnologia Pinhao | ||
| Braccio robotico | Yeahbot | Am1 | |
| Base in elastomero siliconico | Sylgard | 184 | |
| Nastro monoadesivo | Deli |
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