섬세한 조직 조작을위한 사용자 정의 소프트 로봇 공압 그리퍼 장치의로드 기반의 제조

이 절차의 전반적인 목표는 막대 기반 접근 방식을 사용하여 소프트 그리퍼 장치를 제작하는 것입니다. 3D 프린팅 및 소프트 리소그래피 기술과 결합됩니다. 이 방법은 설정 공정 중 채널 폐색 및 공기 챔버 통합과 같은 소프트 공압 그리퍼 제작에서 직면하는 주요 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 기술의 주요 장점은 소프트 그리퍼 구조 내에 소형 공압 채널을 구축하여 일관된 작동을 보장할 수 있다는 것입니다. 이 기술의 의미는 신경 문합 수술에까지 확장되는데, 그 이유는 소프트 로봇 그리퍼가 과도한 그립 손상 없이 섬세한 신경 조작을 허용하기 때문입니다. 이 방법에 대한 아이디어는 기존의 주조 밀봉 공정을 사용하여 기능성 소프트 그리퍼를 개발하는 데 어려움을 겪고 주조 단계에서 얇은 막대로 실험을 시작했을 때 처음 떠올랐습니다.

혼합 용기에서 엘라스토머에 대한 두 구성 요소 재료의 동일한 질량을 측정하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 용기를 덮고 밸런싱 덩어리와 함께 원심 믹서에 넣습니다. 이제 2000RPM의 혼합 단계와 2200RPM의 탈기 단계에서 30초 혼합 주기를 실행합니다.

완전히 혼합된 구성 요소가 이제 성형될 때 균일하게 경화될 것으로 예상합니다. 금형의 설계 및 생산은 텍스트 프로토콜에서 다루고 다음 섹션에서는 그 사용을 다룹니다. 이 공정은 그리퍼 암 부품을 성형하는 것으로 시작됩니다.

먼저 3D 프린팅된 두 개의 챔버 블록을 챔버 구성 요소의 왼쪽과 오른쪽에 삽입하여 공압 채널이 연결된 밀봉된 챔버를 생성합니다. 다음으로, 단일 채널 모델인지 이중 채널 모델인지에 따라 챔버를 통해 하나 또는 두 개의 1.5mm 직경의 티타늄 선재를 삽입합니다. 그리퍼 팁과 로드 사이에 2mm의 거리를 두어 공압 채널을 만듭니다.

이제 엘라스토머 혼합물을 금형에 완전히 로드하여 내부에 기포가 갇히지 않도록 합니다. 그런 다음 섭씨 60도에서 10분 동안 곰팡이를 경화시킵니다. 다음 단계는 선재와 두 개의 챔버 블록을 금형에서 빼내는 것입니다.

공압 채널과 챔버 사이의 연결이 잘 설정되어 있는지 확인하십시오., 이렇게 하면 챔버의 압축이 그리퍼 암을 작동시킬 수 있습니다. 이제 챔버를 만들기 위해 그리퍼 구성 요소 위에 3D 프린팅된 그리퍼 블록을 배치하십시오. 먼저 선재를 삽입하여 금형 벽의 구멍을 막습니다.

그런 다음 금형에 엘라스토머 혼합물을 채우고 곰팡이에 눈에 보이는 기포가 갇혀 있지 않은지 확인합니다. 이 곰팡이도 섭씨 60도에서 10분 동안 경화시킵니다. 다음으로, 경화된 구성 요소를 탈형하여 그리퍼 챔버 구조를 조립합니다.

마지막 단계는 밀봉된 챔버 구성 요소에 공기를 채우는 것입니다. 이렇게하려면 어셈블리를 완성하는 2.5mm 밀봉 층을 만드십시오. 금형에 엘라스토머 혼합물을 채우고 섭씨 60도에서 10분 동안 경화시킵니다.

경화되면 경화된 2.5mm 밀봉 층에 엘라스토머 재료 층을 솔질합니다. 그런 다음 그리퍼 챔버 구조를 씰링 레이어에 놓고 접착이 형성되도록 하여 씰이 완벽한지 확인하여 공기로 채워진 챔버가 만들어집니다. 이제 섭씨 60도에서 15분 동안 전체 구조를 더 경화시킵니다.

그런 다음 남아 있는 금형을 제거하여 장치를 완성합니다. 핸들링 도구도 금형으로 만들어졌으며 세부 사항은 텍스트 프로토콜에 있습니다. 그리퍼를 취급 도구에 삽입하고 개구부 영역을 탈착식 직사각형 캡으로 덮습니다.

그런 다음 이동식 피스톤을 삽입하여 챔버 압축을 용이하게 하여 수동 도구를 완성합니다. 또는 그리퍼와 선형 액추에이터를 로봇 핸들링 도구에 삽입합니다. 이 경우 개구부 영역을 움직일 수 있는 직사각형 캡으로 덮으십시오.

소프트 그리퍼의 기능을 평가하려면 점퍼 와이어로 테스트하십시오. 와이어가 두 암 사이에 있도록 그리퍼를 조정합니다. 그런 다음 피스톤을 움직여 그리퍼 암을 작동시켜 와이어를 고정하는 챔버를 압축합니다.

전선의 원래 위치에서 최소 20cm 떨어진 곳에서 전선을 잡고 이동합니다. 제안된 기술은 저비용 소프트 공압 그리퍼를 신속하게 제작하는 방법을 보여줍니다. 금형 설계를 변경하고 동일한 엘라스토머를 사용하기만 하면 다양한 응용 분야에 적합한 그리퍼를 만들 수 있습니다.

여기에 제시된 디자인은 직경이 최대 1.2mm인 물체를 집어올릴 수 있습니다. 시뮬레이션된 수술에서 단일 작동 가능한 암 그립에 의해 생성된 최대 압축력은 약 0.27뉴턴이었습니다. 이중 작동 가능한 암 장치는 약 0.8뉴턴을 측정했습니다.

이에 비해 엘라스토머가 있는 겸자와 없는 겸자는 각각 약 1.7뉴턴과 2.6뉴턴의 그립력을 가졌습니다. 이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 한 시간 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 주조하기 전에 막대를 단단히 정렬하고 최종 밀봉을 신중하게 수행하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.

이 절차에 따라 완성된 소프트 그리퍼를 피스톤 베이스 또는 리니어 액추에이터 베이스 핸들링 도구에 부착하여 그립을 직관적으로 제어할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 소프트 로봇 분야의 연구원들이 섬세한 물체 조작을 위한 챔버 그리퍼 장치의 설계를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 실리콘 고무는 섭취 위험이 있을 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 장갑 착용과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.