Name: Produkcja, kontrola i ocena wydajności miękkiego robota inspirowanego Gekonem (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 40 s
Description: Poznaj metodę produkcji miękkiego robota inspirowanego gekonem z wykorzystaniem zestawu narzędzi do robotyki miękkiej i systemu pneumatycznego. Protokół obejmuje wytwarzanie ręczne aktuatorów z elastomerów oraz kalibrację w celu oceny wydajności wspinaczkowej na różnych kątach nachylenia.

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

Autorzy dziękują Fynn Knudsen, Aravinda Bhari i Jacobowi Muchynskiemu za pomocne dyskusje i inspirację.

1. Drukowanie form
<ol>
	<li>Pobierz dane *.stl dla form z danych uzupełniających 1 "CAD/Formy/".</li>
	<li>Użyj specyficznego dla drukarki oprogramowania do krojenia, aby przekonwertować modele 3D na zadanie drukowania.</li>
	<li>Wydrukuj formy za pomocą drukarki 3D.</li>
	<li>Wyczyść wydrukowane formy, umieszczając je na 15 minut w kąpieli ultradźwiękowej.</li>
	<li>Umieść foremki na co najmniej 3 godziny w komorze UV.</li>
</ol>
2. Przygotowanie elastomeru
<ol>
	<li>Przed rozpoczęciem tego kroku zbierz następujące elementy: elastomer (część A i część B), szpatułka, plastikowy kubek, forma, waga, plastikowa strzykawka, zaciski śrubowe (lub podobne), płytka ze szkła akrylowego z dwoma odpowiednimi otworami, nóż tnący.</li>
	<li>Wymieszaj część A i część B elastomeru w proporcji 1:9 w filiżance. Umieść kubek na maszynie ważącej. Najpierw dodaj 5 g części B (ciemnoczerwonej). Następnie za pomocą szpatułki dodaj 45 g części A (białej i lepkiej). 
	UWAGA: Upewnij się, że dokładność ważenia wynosi 1 g. 50 g wystarcza na jeden siłownik. Najlepszym sposobem na porcjowanie części A jest wzięcie szpatułki i pozostawienie jej do odsączenia. Przy użyciu szpatułki możliwe jest uzyskanie około 6 g na operację opróżniania.</li>
	<li>Mieszaj, aż na krawędzi kubka nie będą już widoczne białe ani czerwone obszary.</li>
	<li>Umieść kubek na 15 minut w komorze próżniowej, aby usunąć powietrze uwięzione w elastomerze w wyniku procesu mieszania.</li>
	<li>Napełnij zmieszany elastomer plastikową strzykawką. Pozwala to na znacznie dokładniejsze pozycjonowanie elastomeru. 
	UWAGA: Rysunek uzupełniający 1 ilustruje etapy przetwarzania opisane w tym rozdziale.</li>
</ol>
3. Produkcja górnej części (części podstawowej)
<ol>
	<li>Zaciśnij płytkę ze szkła akrylowego z dwoma odpowiednimi otworami na formie. Włóż strzykawkę do dolnego otworu i wciśnij elastomer do formy.</li>
	<li>Przyłożyć siłę do strzykawki, naciskając tłok, aż zmieszany elastomer wydostanie się z górnego otworu.</li>
	<li>Poluzuj clamps i zdejmij płytkę ze szkła akrylowego na boki. 
	UWAGA: Ważne jest, aby ściągnąć go na bok, a nie do góry. W przeciwnym razie elastomer zostanie wyciągnięty z formy.</li>
	<li>Nakłuj unoszące się pęcherzyki powietrza ostrym narzędziem. Nie nakłuwaj zbyt głęboko, ponieważ spowoduje to powstanie nowych pęcherzyków powietrza, a nie usunięcie istniejących. Szczególnie ważne jest przebijanie większych pęcherzyków, ponieważ później znacząco wpłyną one na funkcjonalność siłownika. 
	UWAGA: Opcjonalnie opróżnij napełnioną formę w komorze próżniowej, aby usunąć nadal uwięzione powietrze. W takim przypadku może się jednak zdarzyć, że unoszące się pęcherzyki powietrza utkną na formie w drodze na powierzchnię i utworzą w odlewie w funkcjonalnie istotnych obszarach. Rysunek uzupełniający 2 ilustruje to zjawisko.</li>
	<li>Wstaw formę do piekarnika nagrzanego do 65 °C na 30 min.</li>
	<li>Po 10 minutach sprawdź, czy poziom elastomeru znacznie spadł. Dzieje się tak, jeśli forma nie jest całkowicie szczelna lub lekko się wygięła z powodu częstego użytkowania. Jeśli poziom spadł o więcej niż 1 mm, uzupełnij elastomer. Następnie kontynuuj utwardzanie.</li>
	<li>Po upływie łącznie 30 minut w piekarniku wyjmij formę i odetnij wytłaczany elastomer nożem tnącym.</li>
	<li>Otwórz formę, rozsuwając śrubokrętem. Uważaj, aby nie uszkodzić powierzchni istotnych dla odlewania.</li>
	<li>Wyjmij prawie gotowy siłownik z części formy, do której przykleił się w poprzednim kroku. 
	UWAGA: W tym miejscu można przeprowadzić pierwszą kontrolę wizualną, aby sprawdzić, czy odlewanie się powiodło. W przypadku stwierdzenia wad nieodwracalnych (patrz rysunek uzupełniający 3) w tym miejscu należy zatrzymać proces produkcyjny. Mniejsze można później naprawić. Ważne jest również, aby warga uszczelniająca była jak najbardziej wyraźna na całym obwodzie.</li>
	<li>Odetnij wszelkie wystające zadziory nożem tnącym. Jest to czasami bardzo pracochłonne, ale niezbędne dla dobrego efektu końcowego. 
	UWAGA: Rysunek uzupełniający 4 ilustruje etapy przetwarzania opisane w tym rozdziale. Opisane kroki dotyczą odlewania czterech nóg (formę można znaleźć w pliku uzupełniającym 1 "CAD/Formy/small_leg_schwalbe*.stl") oraz dwóch podstawowych części tułowia ("CAD/Formy/small_belly*.stl"). Aby odlać przyssawki (stopy robota, które można znaleźć w "CAD/Molds/ssuctionCup*.stl") lub dolną część tułowia ("CAD/Molds/small_torso_base1*.stl"), należy wykonać te same etapy procesu, z wyjątkiem kroków 3.1 i 3.3, ponieważ te formy do odlewania mają wbudowany port na strzykawkę i dlatego nie jest wymagana dodatkowa płyta ze szkła akrylowego. W sumie zbuduj cztery podstawowe części nogi, dwie podstawowe części tułowia, jedną dolną część tułowia i cztery przyssawki.</li>
</ol>
4. Produkcja dolnej części (dolnej części)
<ol>
	<li>Przepchnij silikonową rurkę przez przewidziane do tego celu otwory w formie dolnej części, patrz rysunek uzupełniający 5.</li>
	<li>Wypełnij formę części bazowej elastomerem i rozprowadź ją małą szpatułką do rogów. 
	UWAGA: Poziom elastomeru nie powinien być wyższy niż 5 mm i nie niższy niż 4 mm i musi całkowicie zakrywać osadzoną rurkę. Formę do dolnej części nóg można znaleźć w pliku uzupełniającym 1 "CAD/Molds/small_base_schwalbe.stl".</li>
	<li>Wstaw formę do piekarnika na 15–20 minut w celu utwardzenia. W kolejnych krokach konieczne jest, aby dolna część pozostała na czas łączenia z górną częścią.</li>
</ol>
5. Łączenie podstawy i dolnej części
<ol>
	<li>Wypełnij formę dolnej części elastomerem tak, aby poziom znajdował się 1–1,5 mm powyżej już utwardzonego elastomeru.</li>
	<li>Włóż kaniulę motylkową do części podstawy i zaznacz miejsce nakłucia, aby można je było później łatwiej znaleźć. Ten krok jest konieczny, aby umożliwić ucieczkę rozprężającego się powietrza w piekarniku.</li>
	<li>Umieść podstawę w dolnej formie i lekko wciśnij tylko boki do kąpieli elastomerowej.</li>
	<li>Włóż siłownik do piekarnika na 10–15 minut, a następnie wyjmij formę. 
	UWAGA: Wyjęcie siłownika z formy powinno być łatwe. Jeśli tego nie zrobi, albo elastomer nie jest jeszcze w pełni utwardzony (w takim przypadku należy wydłużyć czas utwardzania o kolejne 10 minut), albo dolna część utknęła w formie (w takim przypadku należy ją mocniej pociągnąć). Ale ogólnie rzecz biorąc, jest to zły znak, jeśli siłownika nie można łatwo zwolnić.</li>
	<li>Podłączyć źródło ciśnienia za pomocą miejsca nakłucia z kroku 5.2 i przeprowadzić końcową próbę szczelności, patrz rysunek uzupełniający 6. 
	UWAGA: Jeśli występują małe wycieki, można je naprawić. Nałożenie odrobiny elastomeru za pomocą małej szpatułki i 10 minut w piekarniku powinno naprawić wyciek. Jeśli wszystkie nieszczelności zostaną naprawione, siłownik jest gotowy. Rysunek uzupełniający 6 ilustruje etapy przetwarzania opisane w tej sekcji, a rysunek uzupełniający 7 ilustruje cały proces opisany w sekcjach 3–5. Aby połączyć podstawę i dolną część tułowia, wykonaj te same kroki, z wyjątkiem kroku 5.1, w którym nie wypełniasz formy, ale bezpośrednio dolną część.</li>
</ol>
6. Połączenie wszystkich kończyn
<ol>
	<li>Zamocuj części, które mają być połączone, za pomocą igły do szpilek na drewnianej desce, aby można je było trzymać razem w następnym kroku procesu.</li>
	<li>Pokryj powierzchnię łączącą elastomerem, jak pokazano na rysunku uzupełniającym 8A. Upewnij się, że powierzchnia łącząca jest czysta i wolna od tłuszczu. W przeciwnym razie części ulegną rozwarstwieniu w tym momencie.</li>
	<li>Włóż zestaw (patrz rysunek uzupełniający 8B) na 10–15 minut do piekarnika.</li>
</ol>
7. Montaż wlotów rur zasilających
<ol>
	<li>Poszerz punkt wprowadzenia kaniuli motylkowej od kroku 5.2 za pomocą klucza imbusowego 1 mm.</li>
	<li>Umieść koniec silikonowej rurki o maksymalnej średnicy zewnętrznej 3 mm nad otworem i wciśnij go kluczem imbusowym.</li>
	<li>Uszczelnij wlot niewielką ilością elastomeru. Chroni to również przed naprężeniami mechanicznymi.</li>
	<li>Wstaw zestaw na 10 minut do piekarnika. 
	UWAGA: Rysunek uzupełniający 9 ilustruje etapy przetwarzania opisane w tym rozdziale.</li>
</ol>
8. Budowa skrzynki kontrolnej
<ol>
	<li>Pobierz odpowiednie rysunki obudowy w formacie *.dxf z danych uzupełniających 1 "CAD/ControlBox/" i wytnij je na wycinarce laserowej.</li>
	<li>Zamontuj "Jednostkę interfejsu użytkownika" na panelu przednim zgodnie z rysunkiem uzupełniającym 10A i rysunkiem uzupełniającym 11.</li>
	<li>Zbuduj sześć "jednostek zaworów" zgodnie z rysunkiem uzupełniającym 10B i rysunkiem uzupełniającym 12.</li>
	<li>Zamontuj sześć "Jednostek zaworów" i "Jednostkę interfejsu użytkownika" na dolnym panelu zgodnie z rysunkiem uzupełniającym 10C, rysunkiem uzupełniającym 13 i rysunkiem uzupełniającym 14. Zamontuj dwa panele boczne i panel tylny. Na koniec zamontuj górny panel.</li>
	<li>Skonfiguruj dwa komputery jednopłytkowe wbudowane w skrzynkę sterowniczą zgodnie z plikiem uzupełniającym 1 i prześlij na obie płyty cały folder "Kod" (w tym wszystkie podfoldery) podane w danych uzupełniających 2</li>.
	<li>Prześlij skrypt "Code/arduino_p_ctr.ino" podany w danych uzupełniających 2 do sześciu mikrokontrolerów wbudowanych w skrzynkę sterowniczą.</li>
</ol>
9. Budowa stanowiska testowego z wbudowanym systemem pomiarowym
<ol>
	<li>Pobierz odpowiedni rysunek uchwytu kamery w formacie *.dxf z danych uzupełniających 1 "CAD/TestBench/" i wytnij go na wycinarce laserowej.</li>
	<li>Pobierz odpowiednie pliki *.stl zacisków z danych uzupełniających 1 "CAD/TestBench" i wydrukuj je na drukarce 3D.</li>
	<li>Zamontuj uchwyt kamery za pomocą zacisków na panelu plakatowym DIN-A1 zgodnie z rysunkiem uzupełniającym 15 i zamontuj kamerę i komputer jednopłytkowy w zamierzonym miejscu.</li>
	<li>Skonfiguruj interfejs Ethernet i ustawienia SSH komputera jednopłytkowego zgodnie z sekcjami 4–5 pliku uzupełniającego 1 i prześlij na płytę kompletny folder "Kod" (Dane uzupełniające 2).</li>
</ol>
10. Konfiguracja całego systemu
<ol>
	<li>Utwórz sieć lokalną i przypisz poprawny adres IP ze skryptu "Kod/main.py" do wszystkich komputerów jednopłytkowych i komputera używanego do monitorowania – lub odpowiednio przepisz skrypt.</li>
	<li>Włóż igły do szpilek na obu końcach tułowia, jak pokazano na rysunku uzupełniającym 16, tak aby robot stykał się z płaszczyzną chodzenia tylko ze szpilkami i stopami (przyssawkami).</li>
	<li>Wydrukuj znaczniki wizualne15 znajdujące się w pliku uzupełniającym 2 na arkuszu DIN-A4 i wytnij je nożyczkami.</li>
	<li>Przymocuj markery do robota za pomocą igieł do szpilek zgodnie z rysunkiem uzupełniającym 17.</li>
	<li>Podłącz robota do skrzynki sterowniczej. 
	UWAGA: Rysunek 1 ilustruje okablowanie całego systemu.</li>
</ol>
11. Uruchamianie skrzynki kontrolnej
<ol>
	<li>Włącz główny wyłącznik skrzynki sterowniczej i poczekaj, aż wszystko zostanie uruchomione.</li>
	<li>Zaloguj się do głównego komputera jednopłytkowego jako "root" za pomocą SSH, przejdź do folderu "Kod" i uruchom skrzynkę kontrolną za pomocą polecenia "root@beaglebone:~# python3 main.py". W tym samym czasie uruchom monitor na komputerze osobistym za pomocą polecenia "user@pc:~ python2 monitor.py". 
	UWAGA: Oba programy muszą uruchomić się mniej więcej w tym samym czasie. Program "main.py" uruchomiony na komputerze jednopłytkowym w skrzynce sterowniczej próbuje połączyć się z komputerem osobistym używanym do monitorowania. Jeśli na komputerze osobistym nie ma portu nasłuchiwania (wyzwalanego przez skrypt "monitor.py"), monitor nie uruchomi się. Z wyjątkiem "monitor.py", wszystkie programy/skrypty używane w tym protokole są przeznaczone do działania z python3.</li>
	<li>Podłącz źródło ciśnienia do skrzynki sterowniczej (maks. 1,2 bara).</li>
	<li>Podłącz źródło podciśnienia do skrzynki sterowniczej.</li>
</ol>
12. Kalibracja robota
<ol>
	<li>Umieść robota na płaszczyźnie chodzenia stanowiska testowego. W przypadku stromych wzniesień przymocuj sznurek między przodem robota a górną częścią płaszczyzny chodzenia, aby utrzymać robota w miejscu.</li>
	<li>Na skrzynce sterowniczej aktywuj tryb "odniesienie do wzorca", naciskając przycisk "tryb 2", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 18.</li>
	<li>Przewiń menu wyświetlane na wyświetlaczu LCD za pomocą przycisków w górę i w dół, aż znajdziesz wpis "clb". Następnie naciśnij przycisk Enter.</li>
	<li>Przewiń następne menu aż do wpisu "mode_4.csv" i naciśnij przycisk "enter".</li>
	<li>Na monitorze naciśnij przycisk "nagrywaj", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 19. 
	UWAGA: Naciśnięcie przycisku "nagrywaj" spowoduje automatyczne utworzenie pliku *.csv na komputerze monitorującym w lokalizacji określonej w "Code/Src/GUI/save.py:save_last_sample_as_csv()", czyli folderze "current_exp" (przykładowe pomiary znajdują się w Danych Uzupełniających 3).</li>
	<li>Na skrzynce sterowniczej naciśnij przycisk "funkcja 1", aby rozpocząć procedurę kalibracji.</li>
	<li>Po kalibracji naciśnij przycisk "nagrywanie" na monitorze, aby zatrzymać nagrywanie i przycisk "funkcja 1" na skrzynce sterowniczej, aby zatrzymać regulator ciśnienia.</li>
	<li>Zmień nazwę automatycznie utworzonego pliku "current_exp/*.csv", aby można go było później jednoznacznie zidentyfikować.</li>
	<li>Uruchom skrypt "Calibration/eval_clb.py" podany w danych uzupełniających 4 i zapisz dane wyjściowe (współczynniki dopasowania wielomianu) w pliku "Code/Src/Controller/calibration.py" jako wpis ze słowem kluczowym "[wersja robota]" w istniejącym słowniku.</li>
</ol>
13. Tworzenie wzorca chodu
<ol>
	<li>Uruchom skrypt "Code/Patterns/create_pattern.py" i zapisz wynikowy plik(i) *.csv w folderze "Code/Patterns/[wersja robota]/". 
	UWAGA: Ten skrypt konwertuje predefiniowany wzorzec chodu dla chodu prostego8 (patrz Rysunek Uzupełniający 20A lub Animacja Uzupełniająca 1) sformułowany w odniesieniach kątowych na odniesienia nacisku specyficzne dla robota. Aby wygenerować wzorzec chodu dla stromych wzniesień, zmodyfikuj skrypt, odkomentujając linię 222. Spowoduje to wygenerowanie wzoru zgodnie z rysunkiem uzupełniającym 20B lub animacją uzupełniającą 2. Interfejs dla odniesień do wzorca dostarczony przez skrzynkę sterowniczą składa się z plików *.csv, w których każdy wiersz definiuje dyskretną wartość zadaną dla wszystkich siłowników. W nim pierwsze osiem kolumn definiuje ciśnienia odniesienia, kolejne cztery kolumny definiują odniesienia dla zaworów bezpośredniego działania, a ostatnia kolumna określa czas, w którym ta wartość zadana powinna być utrzymywana.</li>
	<li>Zsynchronizuj komputer jednopłytkowy w skrzynce sterowniczej z komputerem osobistym, tj. załaduj folder "Kod/Wzór/*" na płytę. W tym celu program "main.py" musi zostać przerwany (Ctrl+C).</li>
</ol>
14. Przeprowadzanie eksperymentu wspinaczkowego
<ol>
	<li>Wykonaj kroki 11–13 dla każdego nachylenia, które ma być testowane.</li>
	<li>Umieść robota w zaznaczonym punkcie na płaszczyźnie kroczącej.</li>
	<li>Wybierz odniesienie do wzorca zgodnie z opisem w krokach 12.2–12.4, ale w pierwszym menu wybierz żądaną "wersję robota" (zamiast "clb"), a w drugim menu odniesienie do wzorca zgodnie z aktualnym nachyleniem (zamiast "mode_4.csv").</li>
	<li>Rozpocznij nagrywanie zgodnie z opisem w kroku 12.5.</li>
	<li>Naciśnij przycisk "funkcja 1", aby aktywować regulator ciśnienia.</li>
	<li>Pozwól robotowi chodzić/wspinać się przez co najmniej 6 cykli.</li>
	<li>Zatrzymaj nagrywanie, naciskając przycisk "nagrywaj" na monitorze (jak w kroku 12.7).</li>
	<li>Upewnij się, że robot nie upadnie podczas wykonywania następnego kroku.</li>
	<li>Zatrzymaj regulator ciśnienia, naciskając ponownie przycisk "funkcja 1". Spowoduje to również zatrzymanie dostarczania próżni, a w konsekwencji robot upadnie.</li>
	<li>Przenieś nagrany plik *.csv do folderu "ExpEvaluation/[wersja robota]/[typ wzoru]/[nachylenie]/". 
	UWAGA: Powtórz każdy bieg co najmniej pięć razy, aby mieć solidną podstawę do następnego kroku.</li>
</ol>
15. Ocena eksperymentu
<ol>
	<li>Uruchom skrypt "ExpEvaluation/eval_vS11_adj_ptrn.py" podany w danych uzupełniających 5, aby automatycznie przeznaczyć wszystkie dane pomiarowe. 
	UWAGA: Ten skrypt wyświetla tor wszystkich stóp, nacisk przyłożony w czasie, zmierzony kąt zgięcia wszystkich kończyn w czasie, prędkość robota w czasie, orientację robota w czasie, średnią prędkość względem nachylenia (por. <silna klasa = "xfig" >Rysunek 2A) oraz przybliżenie energii zużytej w stosunku do nachylenia (por. <silna klasa = "xfig" > Rysunek 2B).</li>
</ol>

<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>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Prezentowany protokół obejmuje wiele różnych aspektów związanych z miękkim robotem wspinaczkowym z Ref.9, w tym produkcję, kontrolę, kalibrację i ocenę wydajności. Poniżej omówiono zalety i wady wynikające z protokołu i ustrukturyzowano je zgodnie z wyżej wymienionymi aspektami.
Przedstawiona metoda wytwarzania jest silnie oparta na istniejącej literaturze10,13. Istotną różnicą jest konstrukcja siłownika. Aby połączyć poszczególne kończyny, w odpowiednich punktach umieszcza się prowadnice na jaskółczy ogon, jak pokazano na rysunku uzupełniającym 21. Skutkuje to znacznie bardziej precyzyjnym i wytrzymałym połączeniem między kończynami w porównaniu z poprzednią konstrukcją robota8. Ponadto rurki zasilające są osadzone w dolnej części siłowników. Ta zintegrowana konstrukcja pozwala na zasilanie przyssawek w próżnię, a jednocześnie sprawia, że dolna warstwa nie jest już rozciągliwa, co znacznie zwiększa wydajność siłownika. Kolejną różnicą w stosunku do procedury opisanej w literaturze jest to, że zmieszany elastomer jest opróżniany tylko raz (bezpośrednio po wymieszaniu). Wiele źródeł zaleca dwukrotne opróżnienie elastomeru: raz po wymieszaniu i raz po wlaniu go do formy. Może się zdarzyć, że powietrze pozostanie uwięzione w bardzo małych przestrzeniach. W komorze próżniowej powietrze to rozszerza się i w najlepszym przypadku unosi się na powierzchnię. Często jednak te pęcherzyki powietrza utknęły na swojej drodze, tworząc nieprzyjemne w gotowym odlewie. W tym przypadku należy podjąć decyzję, co jest ważniejsze: idealne kontury na spodniej stronie części podstawy, czy jak najmniejsze ryzyko wytworzenia niedziałającego siłownika (por. rysunek uzupełniający 2). W tym protokole nie przeprowadza się drugiej ewakuacji. W przedstawionej procedurze wysokość dolnej części może się zmieniać w miarę jej ręcznego napełniania, a w przeciwieństwie do części bazowej nie ma możliwości przycięcia jej do jednolitej wysokości po utwardzeniu. Aby wysokość dolnej części była jak najbardziej jednolita, zaleca się użycie strzykawki podczas napełniania formy dolnej części i odmierzenie wlanej objętości. Jednak w zależności od tego, ile czasu upłynęło od wymieszania, właściwości płynięcia elastomeru znacznie się zmieniają. Dlatego zaleca się, aby zawsze używać świeżo zmieszanego elastomeru. Połączenie podstawy i dolnej części siłownika wiąże się z największą niepewnością procesu. Jeśli kąpiel elastomerowa jest zbyt wysoka, kanał powietrzny między komorami najprawdopodobniej również zostanie zakryty. Wtedy siłownik nie nadaje się już do użytku. Jeśli kąpiel elastomerowa jest zbyt niska, warga uszczelniająca może nie być pokryta na całym obwodzie i siłownik będzie nieszczelny. Dlatego prawidłowe dozowanie kąpieli elastomerowej wymaga pewnej wprawy. Ogólnie rzecz biorąc, ważna dla łączenia jest beztłuszczowa powierzchnia łączenia. Jeśli powierzchnia łącząca jest zbyt zanieczyszczona, gotowy siłownik może się rozwarstwić. Dlatego ważne jest, aby upewnić się, że części są dotykane tylko na powierzchniach, które nie mają być łączone. Głównym ograniczeniem metody produkcji jest ilość sztuk do zrealizowania. Produkcja pojedynczego siłownika trwa łącznie co najmniej dwie godziny. Chociaż możliwa jest równoległa praca z kilkoma formami, nie zaleca się stosowania więcej niż czterech ze względu na ograniczenia czasowe. Żywotność elastomeru jest zbyt krótka, aby móc wypełnić jeszcze więcej form. Ponadto formy drukowane w 3D wytrzymują tylko ograniczoną liczbę cykli produkcyjnych (ok. 10–20), zanim ulegną znacznemu odkształceniu lub pęknięciu. Kolejnym ograniczeniem są omówione już niepewności procesowe. Ponieważ prawie wszystkie etapy procesu są wykonywane ręcznie, każdy siłownik jest nieco inny. Może to prowadzić do powstania dwóch robotów, które są identyczne pod względem budowy, ale wykazują dwa bardzo różne zachowania.
Wraz ze skrzynką sterowniczą dostępna jest metoda sterowania robotem. Niemniej jednak dla każdego układu pneumatycznego wzmocnienia sterujące skryptu "Code/arduino_p_ctr.ino" muszą być ustalane indywidualnie. Nie jest to ujęte w protokole. Jednak "tryb odniesienia ciśnienia" w skrzynce sterowniczej pozwala na zabawną obsługę robota, dzięki czemu strojenie sterownika może odbywać się bez pisania kilku skryptów. Kolejnym ograniczeniem skrzynki sterowniczej jest jej koszt, ponieważ materiał kosztuje łącznie około 7000 USD. Literatura11 zawiera instrukcję budowy skrzynki sterowniczej, która kosztuje tylko około 900 USD i po pewnych ulepszeniach może być również używana do obsługi robota.
Kluczowe znaczenie dla kalibracji poszczególnych siłowników ma wybór procedury kalibracji. Rysunek uzupełniający 22 przedstawia jakościowy przebieg odniesień ciśnienia w czasie dla czterech różnych procedur, a rysunek uzupełniający 23 przedstawia wynikowe krzywe ciśnienia kątowego. Jak widać w tym ostatnim, każda metoda kalibracji skutkuje inną krzywą kątowo-ciśnieniową. Pokazuje to, że zależność między ciśnieniem a kątem jest w dużym stopniu zależna od obciążenia działającego na siłownik. W związku z tym procedura kalibracji musi jak najlepiej odzwierciedlać rzeczywisty przypadek obciążenia. W związku z tym konieczne jest jak największe dostosowanie procedury kalibracji do rzeczywistych warunków pracy. Najlepszą wydajność chodzenia uzyskuje się za pomocą procedury kalibracji 4. Jednak, jak widać na rysunku 3B, kolejne pozy w serii nie są całkowicie symetryczne, co jest wskaźnikiem potencjału poprawy kalibracji.
Kluczowe znaczenie dla systemu pomiarowego ma montaż znaczników wizualnych15 w sekcji 10. Ponieważ nie można ich zamontować bezpośrednio w żądanych punktach (ponieważ rurki przeszkadzają), zmierzone punkty muszą być sztucznie przesunięte. Należy zachować szczególną ostrożność przy określaniu tego wektora przesunięcia (we współrzędnych pikseli kamery); W przeciwnym razie cały pomiar będzie zawierał znaczne błędy systematyczne. Należy również zadbać o to, aby przywieszki nie przemieszczały się z upływem czasu. Jeśli tak się stanie, np. z powodu upadku robota, odpowiedni tag musi zostać ponownie zamontowany dokładnie w tym samym miejscu. W każdym przypadku należy regularnie sprawdzać, czy system pomiarowy nadal daje wiarygodne wyniki.
Czynnikiem ograniczającym w eksperymencie jest unieruchomienie stóp. Aby móc pokonywać jeszcze bardziej strome wzniesienia, należy ponownie rozważyć mechanizm mocowania. Obecnie robot nie jest w stanie aktywnie dociskać stóp do płaszczyzny chodzenia, a w przypadku dużych nachyleń normalna siła powodowana przez grawitację jest zbyt mała, aby zbliżyć przyssawki wystarczająco blisko płaszczyzny chodzenia, aby zapewnić niezawodne ssanie.
Przedstawiona metoda produkcji może być przeniesiona do dowolnego siłownika z elastomeru płynowego i dlatego może być interesująca dla przyszłych zastosowań. Prezentowana skrzynka sterownicza umożliwia sterowanie dowolnym układem pneumatycznym składającym się z sześciu pojedynczych siłowników (z możliwością rozbudowy do ośmiu), w tym platformami zrobotyzowanymi, ponieważ wymagają one szybkiego sensorycznego sprzężenia zwrotnego. W związku z tym może być wykorzystywany jako uniwersalna platforma do testowania i sterowania przyszłymi robotami. Wreszcie, przedstawiona metoda kalibracji może być w zasadzie dowolna grupa pneumatyczna sterowana sprzężeniem zwrotnym. Podsumowując, wszystkie przedstawione metody są uniwersalne w omawianym zakresie.

Interakcja między ludźmi a maszynami staje się coraz bliższa. Rosnące zagęszczenie robotów w firmach i gospodarstwach domowych stawia nowe wyzwania przed technologią robotów. Często zagrożenia są eliminowane za pomocą metod separacji, ale w wielu obszarach, zwłaszcza w gospodarstwach domowych, nie jest to satysfakcjonujące rozwiązanie. Miękka robotyka radzi sobie z tym problemem, wykorzystując właściwości miękkich materiałów i struktur do opracowania nowych typów maszyn, które zachowują się jak żywe organizmy1, dlatego miękkie roboty są często inspirowane modelami biologicznymi2. Większość miękkich robotów można podzielić na dwa różne typy: roboty mobilne i roboty przeznaczone do chwytania i manipulacji3. W przypadku miękkich robotów mobilnych typowe zasady lokomocji to czołganie się, chodzenie, bieganie, skakanie, latanie i pływanie4. Innym ciekawym obszarem zastosowania miękkich robotów jest wspinaczka – połączenie lokomocji i adhezji5. Miękkie maszyny są bardzo wytrzymałe i nie mogą uszkodzić otoczenia ze względu na swoją miękkość. Ta cecha predestynuje tę klasę robotów do wspinania się, ponieważ mogą one z łatwością przetrwać upadek. W związku z tym w literaturze podaje się kilka przykładów miękkich robotów zdolnych do wspinania się6,7,8.
Celem tego protokołu jest dostarczenie metody do produkcji, kontroli i oceny wydajności inspirowanego gekonami, wspinającego się miękkiego robota9. Jego konstrukcja opiera się na zastosowaniu szybkich siłowników do miękkiego gięcia pneunet10 wykonanych z elastomeru. Można jednak również zastosować inną konstrukcję i/lub materiał miękkiego siłownika. W literaturze można znaleźć szeroki wybór różnych konstrukcji siłowników miękkich11 oraz odpowiednich materiałów12. Przedstawiona metoda produkcji jest podobna do istniejących metod13, ale zawiera pewne modyfikacje, które skutkują zwiększoną powtarzalnością i wytrzymałością, przynajmniej w przypadku robota do miękkiego wspinania się9. Metoda ta jest ogólnie stosowana w przypadku siłowników do szybkiego gięcia pneumatycznego i dlatego może być interesująca dla nowicjuszy w dziedzinie produkcji siłowników.
Do sterowania miękkimi robotami uruchamianymi pneumatycznie, literatura podaje różne rozwiązania. Obejmuje ona zarówno tanie i łatwe do odtworzenia tablice kontrolne13, jak i potężne, ale bardziej złożone tablice14, których nie można odbudować bez specjalnych narzędzi. Tutaj znajduje się krótki opis budowy pneumatycznej skrzynki sterowniczej przy użyciu wyłącznie wycinarki laserowej i lutownicy. Skrzynka sterownicza umożliwia dostarczanie dowolnego ciśnienia i oferuje sensoryczne sprzężenie zwrotne w czasie rzeczywistym, co jest szczególnie ważne w zastosowaniach robotycznych. Jednak może być również używany do wielu innych zastosowań.

<table><tbody><tr><td>Drukarka 3D</td><td>Formlabs</td><td>Form 2</td><td></td></tr><tr><td>płyta ze szkła akrylowego z dwoma otworami</td> <td>-</td><td></td> <td>do odlewania, patrz Dodatkowy</td></tr><tr><td>panel tylny ze szkła akrylowego</td> <td>-</td><td></td> <td>patrz Dodatkowy</td></tr><tr><td>panel dolny ze szkła akrylowego</td> <td>-</td><td></td> <td>patrz Dodatkowy</td></tr><tr><td>panel przedni ze szkła akrylowego</td> <td>-</td><td></td> <td>patrz Uzupełniający</td></tr><tr><td>panel akrylowy szklany panel</td> <td>boczny-zobacz</td><td></td> <td>Dodatkowy</td></tr><tr><td>panel górny ze szkła akrylowego-zobacz</td><td></td><td></td> <td>Uzupełniający</td></tr><tr><td>Arduino Nano</td><td>Arduino</td><td>A000005</td><td></td></tr><tr><td>Allan Key 1mm</td><td></td><td></td><td>dostępny w każdym warsztacie</td></tr><tr><td>BeagleBone Black</td><td>beagleboard</td><td>BBB01-SC-505</td><td></td></tr><tr><td>kaniula motylkowa</td><td>B. Braun Melsungen AG</td><td>5039573</td><td></td></tr><tr><td>Zacisk 1 do układu pomiarowego</td> <td>-</td><td></td> <td>patrz Zacisk uzupełniający</td></tr><tr><td>2 do systemu pomiarowego</td> <td>-</td><td></td> <td>patrz Nóż</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td> tnący uzupełniający <td>dostępny w każdym warsztacie</td></tr><tr><td>Zawory elektromagnetyczne bezpośredniego działania</td> Elastomer <td>Norgren</td><td>EXCEL22 DM/49/MDZ83J/T4</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Wacker Chemie</td><td>ELASTOSIL M4601</td><td></td></tr><tr><td>System pomiaru ramy cz.1-patrz</td><td></td><td></td> <td>Dodatkowy</td></tr><tr><td>system pomiaru ramy cz.2-patrz</td><td></td><td></td> <td>Dodatkowa</td></tr><tr><td>wycinarka laserowa</td><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>dolna część formy noga-patrz</td><td></td><td></td><td> Dodatkowa</td></tr><tr><td>dolna część formy tułów</td> <td>1-patrz</td><td></td> <td>Dodatkowa</td></tr><tr><td>część dolna formy tułów</td> <td>2-patrz</td><td></td> <td>Dodatkowa</td></tr><tr><td>noga formy</td> <td>1-patrz</td><td></td> <td>Dodatkowa</td></tr><tr><td>noga formy</td> <td>2-patrz</td><td></td> <td>Dodatkowa</td></tr><tr><td>część tułowia formy</td> <td>1-patrz</td><td></td> <td>Dodatkowa</td></tr><tr><td>część tułowia formy 2</td><td>-</td><td></td><td>patrz Uzupełnienie</td></tr><tr><td>piekarnik</td><td>Binder</td><td>ED 115</td><td></td></tr><tr><td>Plastikowy kubek</td><td></td><td></td><td>dostępny w każdym supermarkecie</td></tr><tr><td>Plastikowa strzykawka</td><td></td><td></td><td>dostępna w każdym</td></tr><tr><td>panelu plakatowym</td> apteki <td>Net-xpress.de (dystrybutora)</td><td>10620232</td><td>jako płaszczyzna chodzenia</td></tr><tr><td>Potencjometr</td><td>VISHAY</td><td>P16NM103MAB15</td><td></td></tr><tr><td>Zasilacz</td><td>Wymiar impulsu</td><td>Czujnik ciśnienia CPS20.241-C1</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Honeywell</td><td>SSCDANN150PG2A5</td><td></td></tr><tr><td>Źródło ciśnienia</td><td>Zawory proporcjonalne EINHELL</td><td>4020600</td><td></td></tr><tr><td></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>KAMERA</td><td>RASPBERRY PI RASPBERRY PI V2.1</td><td></td></tr><tr><td>żywica</td><td>formlabs</td><td>szara żywica 1l</td><td></td></tr><tr><td>zaciski śrubowe</td><td>VELLEMAN</td><td>3935-12</td><td></td></tr><tr><td>rurka silikonowa 2mm</td><td>Festo</td><td>PUN-H-2X0,4-NT</td><td>do podłączenia robota do skrzynki sterowniczej</td></tr><tr><td>silikonowa rurka 2,5mm</td><td>Schlauch24</td><td>n/a</td><td>do rury zasilającej wlotowej (https://www.ebay.de/itm/281761715815)</td></tr><tr><td>Przełączniki</td><td>MIYAMA</td><td>MS 165</td><td></td></tr><tr><td>Kąpiel ultradźwiękowa</td><td>RND LAB</td><td>605-00034</td><td></td></tr><tr><td>Komora UV</td><td>formlabs</td><td>Form Cure</td><td></td></tr><tr><td>Komora próżniowa + pompa</td><td>COPALTEC</td><td>PURE PERFEKTION</td><td></td></tr><tr><td>waga</td><td>KERN-SOHN</td><td>PCB 2500-2</td><td>min. rozdzielczość 1g</td></tr></tbody></table>

produkcja, kontrola i ocena wydajności miękkiego robota inspirowanego gekonem

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

Ten protokół przedstawia metodę produkcji, kontroli i oceny wydajności miękkiego robota, który może wspinać się po pochyłych płaskich powierzchniach o nachyleniu do 84°. Metoda produkcji jest ogólnie ważna dla siłowników do szybkiego gięcia pneumatycznego i dlatego może być interesująca dla nowicjuszy w dziedzinie produkcji siłowników. Sterowanie robotem odbywa się za pomocą pneumatycznej skrzynki sterowniczej, która może zapewniać dowolne ciśnienie i może być zbudowana wyłącznie przy użyciu zakupionych komponentów, wycinarki laserowej i lutownicy. Dla wydajności chodzenia robota kluczową rolę odgrywa kalibracja kąta nacisku. W związku z tym przedstawiono półautomatyczną metodę kalibracji kąta nacisku. Przy dużych nachyleniach (> 70°) robot nie jest już w stanie niezawodnie przymocować się do płaszczyzny chodu. Dlatego wzorzec chodu jest modyfikowany, aby zapewnić, że stopy można zamocować na płaszczyźnie chodu.

Ten protokół zawiera szczegółową listę kroków, które należy wykonać w celu produkcji, kontroli i oceny wydajności wspinaczki miękkiego robota inspirowanego gekonem.

Produkcja, kontrola i ocena wydajności miękkiego robota inspirowanego Gekonem

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

Ta technika wykorzystuje zestaw narzędzi miękkiej robotyki do produkcji naszego miękkiego robota inspirowanego Gecko, którym można manipulować za pomocą uniwersalnej pneumatycznej skrzynki sterowniczej. Korzystanie z robota z miękkim wspinaniem się umożliwia szeroką gamę zastosowań, które stawiają wysokie wymagania przed maszyną. Na przykład do czyszczenia luster solarnych lub fasad drapaczy chmur.Zasadniczo każdy inny miękki robot może być wyprodukowany tą metodą, w dowolnym układzie pneumatycznym może być obsługiwany za pomocą skrzynki sterującej. Produkcja siłowników odbywa się w większości ręcznie i wymaga praktyki. Nie oczekuj, że zadziała idealnie za pierwszym razem.Aby przygotować elastomer, dodaj pięć gramów mieszanki elastomeru część B i 45 gramów części A związku na siłownik do kubka na wadze. I mieszaj zawartość filiżanki, aż na krawędzi filiżanki nie będą widoczne żadne białe ani czerwone obszary. Następnie umieść kubek w komorze próżniowej na 15 minut, aby usunąć powietrze, które zostało uwięzione w elastomerze podczas mieszania.I załaduj odlewany elastomer do 50-mililitrowej strzykawki. Do producenta części podstawowej: najpierw zaciśnij płytkę ze szkła akrylowego z dwoma odpowiednimi otworami na formie i włóż strzykawkę do dolnego otworu. Wciśnij tłok, aby załadować elastomer do formy nogi lub tułowia.Gdy związek wyłoni się z górnego otworu, poluzuj clamps i pociągnij płytkę ze szkła akrylowego na boki z formy. Użyj ostrego narzędzia, aby przebić unoszące się pęcherzyki powietrza. Następnie dodaj dodatkowy elastomer.Ponownie nakłuj rosnące bąbelki i umieść formę w piekarniku o temperaturze 65 stopni Celsjusza. Po 30 minutach wyjmij formę z piekarnika i za pomocą noża tnącego usuń wytłaczany elastomer. Włóż ramię dźwigni między elementy formy, aby ją otworzyć bez uszkadzania powierzchni odlewniczych i wyjmij prawie element siłownika z formy.Jeśli odlewanie się powiodło, użyj noża tnącego, aby usunąć wszelkie wystające paski. Do producenta przyssawek i dolnej części tułowia należy postępować zgodnie z tą samą procedurą, ale bez użycia dodatkowych płytek ze szkła akrylowego. Do producenta dolnej części nogi wepchnij silikonową rurkę przez otwory w dolnej części formy i wypełnij formę elastomerem.Następnie za pomocą małej szpatułki rozprowadź elastomer w rogach formy i utwardź formę w piekarniku przez 15 do 20 minut. Gdy spód odlewu schłodzi się, wypełnij formę dolnej części świeżym elastomerem, do jednego do 1,5 milimetra powyżej już utwardzonego elastomeru i włóż kaniulę motylkową do odlewu podstawowego. Po oznaczeniu miejsca nakłucia w celu późniejszej identyfikacji, umieść górną podstawę w dolnej formie i lekko wciśnij boki w kąpiel elastomerową.Po 10 do 15 minutach w piekarniku wyjmij siłownik z formy i użyj miejsca nakłucia, aby podłączyć urządzenie do źródła ciśnienia, aby przeprowadzić ostateczną próbę szczelności. Aby wyprodukować tułów, wypełnij dolną część elastomerem i umieść część podstawy w dolnej części. Aby przygotować powierzchnię łączenia kończyn, przykryj powierzchnię łączenia elastomerem i za pomocą igieł szpilkowych przymocuj części, które mają być połączone, do drewnianej deski.Po utwardzeniu połącz przyssawki z nogami przymocowanymi igłami w tułowiu, aby upewnić się, że wszystkie części są w tej samej płaszczyźnie, a następnie jesteś montażem przez dodatkowe 10 do 15 minut. Użyj klucza imbusowego o średnicy jednego milimetra, aby poszerzyć punkt wkładania i umieść koniec silikonowej rurki o średnicy nie większej niż trzy milimetry nad otworem wprowadzającym. Za pomocą klucza wciśnij rurkę w otwór i uszczelnij wlot niewielką ilością elastomeru.Następnie utwardź zespół w piekarniku przez kolejne 10 minut. Aby skonfigurować cały system, łączy rury zasilające z wlotami wszystkich siłowników. Połącz rurki zasilające osadzone w nogach z przyssawkami i użyj igieł do przymocowania markerów do robota.Podłącz robota do skrzynki sterowniczej i podłącz źródło ciśnienia o maksymalnym ciśnieniu 1,2 bara oraz źródło podciśnienia do skrzynki sterowniczej. Aby przeprowadzić eksperyment wspinaczkowy, umieść robota w punkcie początkowym chodzącej płaszczyzny i rozpocznij nagrywanie. Naciśnij funkcję pierwszą, aby aktywować regulator ciśnienia i pozwól robotowi chodzić i wspinać się przez co najmniej sześć cykli.Naciśnij nagrywanie, aby zatrzymać nagrywanie i upewnij się, że robot nie upadnie, gdy regulator ciśnienia zostanie zatrzymany. Następnie naciśnij funkcję pierwszą, aby zatrzymać regulator ciśnienia. Konieczne jest jak najdokładniejsze dostosowanie procedury kalibracji do rzeczywistych warunków pracy.Przy zmianie kąta nachylenia płaszczyzny kroczącej zmieniają się również warunki pracy. Dlatego krzywa nacisku kątowego musi być ponownie skalibrowana dla każdego nachylenia. Po ponownej kalibracji w tej analizie robot był nie tylko szybszy, ale był również w stanie pokonywać bardziej strome zbocza, zużywając przy tym mniej energii.Na tych obrazach pokazany jest ruch robota o nachyleniu 48 stopni. Jak pokazano, wydajność wznoszenia robota uległa znacznej poprawie po ponownej kalibracji, ponieważ zmiana pozycji w tym samym przedziale czasu jest prawie dwukrotnie większa. Jak zaobserwowaliśmy w przypadku przyssawek, za pomocą tej metody produkcji można wytwarzać różne złożone kształty.Nawet te z podcięciami. Podczas łączenia poszczególnych części bardzo ważne jest, aby sprzymierzeńcy znajdowali się w tej samej płaszczyźnie, w przeciwnym razie zdolność robota do wspinania się zostanie drastycznie zmniejszona. Robot jest ciekawą platformą do badania nowych strategii ruchowych.Na przykład prowadzenie krzywej może być wykonywane przez tego robota na bardzo różne sposoby.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Przedstawiono podejście do modelowania sieci neuronowych na platformie robotycznej LEGO Mindstorms. Metoda ta stanowi narzędzie symulacyjne do badań neurobiologicznych nad bezkręgowcami zarówno w laboratorium badawczym, jak i w klasie. Technika ta umożliwia badanie zasad biomimetycznego sterowania robotem.

Projektowanie i implementacja symulacji układu nerwowego na robotach LEGO

Ogólnym celem tej metody jest ustanowienie eksperymentalnej procedury opartej na SSVEP poprzez integrację wielu programów komputerowych, aby umożliwić badanie interakcji mózg-robot z robotami humanoidalnymi, co jest perspektywiczne w pomaganiu chorym i starszym, a także wykonywaniu niehigienicznych lub niebezpiecznych prac.

Eksperymentalna procedura oparta na SSVEP dla interakcji mózg-robot z robotami humanoidalnymi

Ten protokół opisuje proces konstruowania hybrydowego systemu owado-maszynowego i przeprowadzania bezprzewodowej elektrycznej stymulacji mięśni lotu wymaganych do kontrolowania ruchu skrętu latającego owada.

Hybrydowy system owado-maszynowy: zdalne sterowanie radiowe swobodnie latającym chrząszczem (Mercynorrhina torquata)

Zdolność do lokalizacji źródła zapachu jest niezbędna do przetrwania owadów i oczekuje się, że będzie miała zastosowanie do sztucznego śledzenia zapachów. Robot sterowany przez owady jest napędzany przez prawdziwą jedwabną i umożliwia nam ocenę zdolności owadów do śledzenia zapachów za pomocą platformy robotycznej.

Robot sterowany przez owady: mobilna platforma robota do oceny zdolności owadów do śledzenia zapachów

Przedstawiono paradygmat do treningu i analizy zautomatyzowanego zadania umiejętnego sięgania u szczurów. Analiza prób ciągnięcia ujawnia wyraźne podprocesy uczenia się motorycznego.

Badanie procesów uczenia się umiejętności motorycznych za pomocą manipulandum robotycznego

Przedstawiamy protokół dotyczący modułowego projektowania i produkcji inteligentnych robotów, aby pomóc pracownikom naukowym i technicznym w projektowaniu inteligentnych robotów do specjalnych zadań produkcyjnych opartych na osobistych potrzebach i zindywidualizowanym projekcie.

Modułowa konstrukcja i produkcja inteligentnego robota opartego na strategii sterowania w pętli zamkniętej

Opracowany jest system wspólnej produkcji kompozytów do zrobotyzowanego układania laminatów kompozytowych za pomocą taśmy prepregowej. Proponowany system pozwala na produkcję laminatów kompozytowych o wysokim poziomie skomplikowania geometrycznego. W proponowanej metodzie rozwiązano problemy związane z planowaniem ścieżek, koordynacją robotów i sterowaniem.

Działanie systemu Collaborative Composite Manufacturing (CCM)

Przedstawiamy tutaj protokół symulacji i monitorowania skalowanego półautomatycznego procesu montażu, realizowany wspólnie z robotem współpracującym oraz weryfikacją za pomocą systemu widzenia komputerowego w celu kontroli jakości.

Symulacja procesu montażu w skali z udziałem ramienia robotycznego i monitorowania za pomocą systemu wizualnego w celu kontroli jakości

Zjawisko pękania syfonu zostało zbadane eksperymentalnie i zaproponowano model teoretyczny. Opracowano program symulacyjny oparty na modelu teoretycznym, a wyniki programu symulacyjnego porównano z wynikami eksperymentalnymi. Stwierdzono, że wyniki programu symulacyjnego dobrze pokrywają się z wynikami eksperymentalnymi.

Badanie eksperymentu i symulacji łamacza syfonów dla reaktora badawczego

W tej pracy szczegółowo omówiono kilka aspektów związanych z procesem projektowania konstrukcji pojazdu solarnego z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym, skupiając się na podwoziu typu monocoque, resorach piórowych i pojeździe jako całości podczas testu zderzeniowego.

Projekt konstrukcyjny i produkcja pojazdu solarnego klasy cruiser

Poznaj metodę produkcji miękkiego robota inspirowanego gekonem z wykorzystaniem zestawu narzędzi do robotyki miękkiej i systemu pneumatycznego. Protokół obejmuje wytwarzanie ręczne aktuatorów z elastomerów oraz kalibrację w celu oceny wydajności wspinaczkowej na różnych kątach nachylenia.

Produkcja, kontrola i ocena wydajności miękkiego robota inspirowanego Gekonem

Przeglądaj więcej filmów