Ontwerp en de fabricage van een elastomeer Unit voor Soft Modulaire Robots bij minimaal invasieve chirurgie

Het algemene doel van dit protocol is om een zachte eenheid te fabriceren die kan worden geïntegreerd in een multimodale manipulator voor gebruik in minimaal invasieve chirurgie. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van zachte robotica door te laten zien hoe de fabricageprocedure van een zachte manipulator met hoge behendigheid en verstijvingscapaciteiten kan worden geoptimaliseerd. Het grote voordeel van deze techniek is dat het erg snel en goedkoop is.

Bovendien kan het eindproduct worden gerepliceerd om een multimodale architectuur te produceren die de prestaties van de manipulator verbetert. Over het algemeen zullen individuen die nieuw zijn in deze methode worstelen omdat siliconen modules met complexe vormen meestal een multi-fase publicatieprocedure vereisen waarbij optimalisatie vaak tijdrovend is. Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, aangezien de externe shift fabricage stappen moeilijk te leren zijn omdat ze gebaseerd zijn op een commerciële bright shift die volledig is aangepast voor het einddoel.

De procedure zal worden gedemonstreerd door Jada Bon PhD student en Margarita Blanco, onderzoeksassistent van mijn laboratorium. Voeg 12 gram deel A en 12 gram deel B toe in dezelfde petrischaal en meng ze samen om de siliconen te bereiden. Plaats vervolgens de gemengde siliconen in een DGAs onder één bar vacuümdruk.

Houd het materiaal onder vacuüm totdat alle bellen uit het siliconen materiaal zijn verwijderd. Dit duurt meestal ongeveer 10 minuten zodra de materialen volledig vrij zijn van de aanwezigheid van bellen, laat het vacuüm los en verwijder de siliconen, die nu klaar is om te worden gebruikt. Monteer de mal door eerst de verstijvingscylinder en de bovenkant van de kamers in dop A te plaatsen en vervolgens de schelpen eromheen te sluiten.

Pour de siliconen in de geassembleerde mal tot aan de rand van de schelpen. Stel de oven in op een temperatuur van 60 graden Celsius en plaats de gevulde mal in de oven. Laat de siliconen ongeveer 30 minuten uitharden.

Verwijder de externe schelpen en dop A van de uitgeharde siliconen. Plaats vervolgens de siliconen modules van de basis van de kamers en de verstijvingscylinder in dop B. Sluit de schelpen opnieuw rond het module, schuif ze 10 millimeter omhoog om een opening van 10 millimeter tussen de bovenkant van het module en de randen van de schelpen te hebben. Giet aanvullende siliconen in de herschikte mal tot aan de rand van de schelpen aan de bovenkant.

Laat de vers gegoten siliconen in een oven bij 60 graden Celsius ongeveer 30 minuten uitharden. Verwijder de externe schelpen dop B en alle kamers behalve de verstijvingscylinder. Snijd siliconenbuizen met een diameter van drie millimeter tot een lengte van ongeveer 30 centimeter.

Breng siliconenlijm aan rond de buitenkant van een van de uiteinden van elke buis voor de eerste 10 millimeter. Plaats vervolgens de buizen in de twee millimeter speciale kanalen. In de siliconen eenheid.

Laat de lijm 12 minuten uitharden. Snijd bij kamertemperatuur 70 centimeter van een uitbreidbaar gevlochten omhulsel en plaats vervolgens een cilinder van drie centimeter diameter en 25 centimeter lang in het omhulsel. Duw vervolgens naar beneden en forceer het omhulsel op de cilinder om kreuken te creëren.

Fixeer het omhulsel mechanisch met een klem en verwarm het met een verwarmingspistool op 350 graden Celsius gedurende twee tot drie minuten. Om een permanente vervorming te verkrijgen, laat het omhulsel afkoelen tot kamertemperatuur en verwijder vervolgens de interne cilinder. Haal de buizen uit de siliconen eenheid door de gaten van dop C. Giet vervolgens drie gram van de DGAs siliconen in dop C en schuif de onderkant van het eerder vervaardigde module in dop C. Schuif het gekreukte omhulsel rond het module en duw de eerste kreuken in dop C en dompel ze in het vers gegoten siliconen.

Stel de oven in op een temperatuur van 60 graden Celsius en plaats het monster erin voor ongeveer 20 minuten. Zodra de siliconen zijn uitgehard, herhaal hetzelfde proces aan de andere kant met dop D om het omhulsel aan de bovenkant te bevestigen. Zodra de siliconen ook aan de bovenkant zijn uitgehard, verwijdert u zowel dop C als dop D van de onderkant en de bovenkant van het module respectievelijk.

Verwijder ten slotte de verstijvingscylinder uit de volledige siliconen eenheid. Giet enkele grammen vloeibare latex in een plastic glas en dompel de cilinder voor het membraan onder in de vloeibare latex tot het oppervlak volledig is bedekt. Verwijder het vervolgens uit de latex en laat het membraan onder de kap gedurende 20 minuten drogen.

Vorm vervolgens een tweede laag door het weer in de latex te dompelen en het 20 minuten te laten drogen. Zodra het droog is, verwijdert u het membraan van de mal. Snijd een buis met een diameter van twee millimeter tot een lengte van 30 centimeter.

Neem vervolgens een stuk nylon weefsel van 10 millimeter bij 10 millimeter en sluit een uiteinde van de buis met dit weefsel aan met behulp van superlijm. Weeg vervolgens ongeveer vier gram gemalen koffie en vul het membraan zo veel mogelijk met het poeder. Plaats het gefilterde uiteinde van de buis in het gevulde membraan en bevestig het rond de buis.

Breng met behulp van een plastic film een vacuüm aan aan de andere kant van de buis om het membraan te verstijven en plaats vervolgens het membraan in het lege centrale kanaal van het siliconen module. Lijm vervolgens de uiteinden van het verstijvingsmembraan aan het siliconen module. Sluit de ring rond de onderkant van het module.

Giet wat verse siliconen in de ring om het oppervlak te egaliseren en laat de siliconen onder de kap drogen. Verwijder ten slotte de ringen en herhaal de procedure voor de bovenkant van het module. Wanneer alle drie de kamers gelijktijdig worden aangestuurd met dezelfde druk, verlengt het module zich vanaf de lengte van 50 millimeter bij nul bar, het module bereikt 83,3 millimeter bij 0,65 bar druk, wat overeenkomt met een verlenging van 33,3 millimeter, wat ongeveer 66% is. Het gebruik van slechts één of twee van de kamers zal ervoor zorgen dat de opstelling bu