Bioengineering

डिजाइन और शीतल मॉड्यूलर रोबोट के लिए एक elastomeric यूनिट का निर्माण न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी में

Published: November 14, 2015 doi: 10.3791/53118

Iris De Falco¹, Giada Gerboni¹, Matteo Cianchetti¹, Arianna Menciassi¹

¹The BioRobotics Institute, Scuola Superiore Sant'Anna

Abstract

हाल के वर्षों में, मुलायम रोबोटिक्स प्रौद्योगिकियों के कारण असंरचित वातावरण में उनकी आंतरिक रूप से सुरक्षित बातचीत करने के लिए चिकित्सा के क्षेत्र में बढ़ती रुचि जगाया है। एक ही समय में, नई प्रक्रियाओं और तकनीक शल्यक्रिया के invasiveness कम करने के लिए विकसित किया गया है। न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी (एमआईएस) के सफलतापूर्वक पेट हस्तक्षेप के लिए नियोजित किया गया है, हालांकि मानक एमआईएस प्रक्रियाओं मुख्य रूप से चिकित्सक की निपुणता कि सीमा कठोर या अर्द्ध कठोर उपकरणों पर आधारित हैं। इस पत्र एमआईएस के लिए एक नरम और उच्च निपुण जोड़तोड़ प्रस्तुत करता है। जोड़तोड़ ऑक्टोपस हाथ की जैविक क्षमताओं से प्रेरित था, और एक मॉड्यूलर दृष्टिकोण के साथ बनाया गया है। प्रत्येक मॉड्यूल अधिक मॉड्यूल एकीकृत कर रहे हैं जब इस प्रकार उच्च निपुणता और बहुमुखी प्रतिभा को प्राप्त करने, एक ही कार्यात्मक विशेषताओं को प्रस्तुत करता है। कागज castin द्वारा निर्मित है जो एक इकाई के विकास के लिए आवश्यक डिजाइन, निर्माण की प्रक्रिया और सामग्री का विवरणविशिष्ट नए साँचे अंदर छ सिलिकॉन। परिणाम बढ़ाव और यूनिट के ओमनी दिशात्मक झुकने को सक्षम है कि तीन लचीला हवाई actuators सहित एक elastomeric सिलेंडर में होते हैं। एक बाहरी लट म्यान मॉड्यूल की गति में सुधार। प्रत्येक मॉड्यूल के केंद्र में एक बारीक ठेला-आधारित तंत्र कार्य के दौरान संरचना का कठोरता से भिन्न होता है। टेस्ट मॉड्यूल 120 डिग्री तक मोड़ करने के लिए और प्रारंभिक लंबाई के 66% तक बढ़ाना करने के लिए सक्षम है कि प्रदर्शित करता है। मॉड्यूल 47 एन के एक अधिकतम शक्ति उत्पन्न करता है, और अपनी कठोरता 36% तक बढ़ा सकते हैं।

Introduction

चिकित्सा के क्षेत्र में हाल की प्रवृत्तियों शल्यक्रिया के invasiveness में कमी के लिए जोर दे रहे हैं। न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी (एमआईएस) के सफलतापूर्वक पेट के संचालन के लिए पिछले कुछ वर्षों में सुधार किया गया है। एमआईएस प्रक्रियाओं पेट की दीवार पर रखा चार या पांच का उपयोग अंक (Trocars) के माध्यम से पेश उपकरणों के उपयोग पर आधारित हैं। Trocars की संख्या को कम करने के लिए, उपकरणों सिंगल पोर्ट लैप्रोस्कोपी (एसपीएल) या प्राकृतिक छिद्र Translumenal इंडोस्कोपिक सर्जरी (नोट्स) ¹ से डाला जा सकता है। इन प्रक्रियाओं के बाहरी दृश्य निशान को रोकने के लिए, लेकिन सर्जरी को क्रियान्वित करने में चिकित्सकों के लिए कठिनाई वृद्धि हुई है। इस सीमा की वजह से पहुँच के कम अंक के लिए और से बचने या अंगों ² के आसपास पारित करने में सक्षम नहीं हैं, जो उपकरणों की कठोर और अर्द्ध कठोर प्रकृति के लिए मुख्य रूप से ^{है, 3।} निपुणता और गतिशीलता का उपयोग कर सुधार किया जा सकता व्यक्त और अति बेमानी एक व्यापक और अधिक जटिल कार्यक्षेत्र कवर कर सकते हैं जो रोबोट, धहमें शरीर में एक विशेष लक्ष्य और अधिक आसानी से ^{4, 5, 6} पहुंचा जा करने के लिए और ⁷ जब आवश्यक त्याग सिस्टम के रूप में काम करने के लिए सक्षम करने से। एक लचीला जोड़तोड़ इस प्रकार परंपरागत साधनों से भी अधिक सुरक्षित संपर्क कर रही है, ऊतक अनुपालन में सुधार कर सकते हैं।

हालांकि, इन manipulators अक्सर लक्ष्य तक पहुँच जाता है जब स्थिरता की कमी है और आम तौर पर वे आसपास के ऊतकों ^8, के साथ संपर्क को नियंत्रित नहीं कर सकते हैं ^9। अध्ययन में इस तरह ऑक्टोपस हाथ ¹⁰ और हाथी ट्रंक ¹¹ के रूप में जैविक संरचनाओं, पर, हाल ही में की डिजाइन को प्रेरित किया एक स्वतंत्रता (DoFs) की डिग्री के निरर्थक नंबर और चलाया कठोरता के साथ ^12, लचीला विरूप्य और आज्ञाकारी manipulators। उपकरणों की इन प्रकार के ^{13, 14, 15।} आम तौर पर, मुलायम और लचीला सामग्री के साथ निर्मित manipulators उच्च बलों की पीढ़ी की गारंटी नहीं है निष्क्रिय स्प्रिंग्स, स्मार्ट सामग्री, साँस तत्वों, या tendons का उपयोग।

टीवह कड़ी फ्लॉप (शल्यक्रिया के लिए कठोरता से चलाया लचीले और learnable जोड़तोड़) जोड़तोड़ हाल ही में ऑक्टोपस की क्षमताओं से प्रेरित नोट और SPL के लिए एक उपन्यास शल्य चिकित्सा उपकरण के रूप में प्रस्तुत किया गया है। पिछले नरम manipulators की सीमाओं को पार करने के लिए, यह उच्च दक्षता, उच्च बल और चलाया कठोरता के रूप में ¹⁶ के रूप में अच्छी तरह से एक नरम शरीर है।

जोड़तोड़ की वास्तुकला एक मॉड्यूलर दृष्टिकोण पर आधारित है: कई इकाइयों, एक ही संरचना और functionalities के साथ, एक साथ एकीकृत कर रहे हैं। एकल इकाई चित्र 1 में दिखाया गया है। यह एक अवस्थायाँ निर्माण के द्वारा प्राप्त एक elastomeric सिलेंडर पर आधारित है। ढालना घटकों और कास्टिंग प्रक्रियाओं के विधानसभा कदम (fluidic प्रवर्तन के लिए) तीन खाली कक्षों और एक खोखला केंद्रीय चैनल ¹⁷ (आवास के लिए एक बारीक ठेला-आधारित तंत्र ¹⁸⁾ एम्बेडेड हो सकें। कक्षों, इतना है कि 120 डिग्री पर रखा जाता हैआईआर संयुक्त मुद्रास्फीति सर्वदिशात्मक गति और बढ़ाव पैदा करता है। इसके अलावा एक बाहरी लट म्यान इस प्रकार (झुकने और बढ़ाव) मॉड्यूल गति में चैम्बर प्रवर्तन के प्रभाव के अनुकूलन, दबाव जब fluidic कक्षों की जावक रेडियल विस्तार को सीमित करने के लिए बाहर से रखा गया है।

केंद्रीय चैनल दानेदार सामग्री से भरा एक बाहरी झिल्ली से बना एक बेलनाकार डिवाइस घरों। एक वैक्यूम दबाव लागू किया जाता है, यह पूरे मॉड्यूल के गुणों को प्रभावित करता है, जो एक stiffening के कारण इसकी लोचदार संपत्तियों बदल जाता है।

मोशन और कठोरता प्रदर्शन एक हवा कंप्रेसर और कक्षों और stiffening चैनल में निर्वात को सक्रिय करने के लिए एक वैक्यूम पंप actuating के लिए तीन दबाव वाल्व सहित एक बाहरी सेटअप द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं। एक सहज उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस मॉड्यूल के अंदर प्रवर्तन और वैक्यूम दबाव के नियंत्रण की अनुमति देता है।

इस पत्र FABRICATIO विवरणइस जोड़तोड़ और रिपोर्ट बुनियादी गति क्षमताओं पर सबसे महत्वपूर्ण परिणामों के एक मॉड्यूल के n प्रक्रिया। डिवाइस की मॉड्यूलर प्रकृति को देखते हुए, निर्माण और सिर्फ एक ही मॉड्यूल के प्रदर्शन का आकलन भी परिणाम बढ़ाया जा करने के लिए और दो या दो से अधिक मॉड्यूल को एकीकृत बहु मॉड्यूल जोड़तोड़ की बुनियादी व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए सक्षम बनाता है।

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Protocol

नोट: इस प्रोटोकॉल चैनल, प्रवर्तन पाइपलाइनों और बाहरी म्यान stiffening, fluidic कक्षों भी शामिल है जो एक मॉड्यूल, के निर्माण के चरणों का वर्णन है। निम्न प्रक्रिया एक धूआं हुड और सुरक्षा कारणों के लिए प्रयोगशाला कोट और दस्ताने पहने के तहत निष्पादित किया जाना है। जैसा कि पहले उल्लेख, elastomeric इकाई के निर्माण की प्रक्रिया सीएडी सॉफ्टवेयर के साथ डिजाइन नए नए साँचे के अनुक्रमिक उपयोग पर आधारित है। वे चित्रा 2 में दिखाया गया है और 1 टेबल में सूचीबद्ध 13 टुकड़ों से बना रहे हैं।

सिलिकॉन 1. तैयारी

भाग ए के 12 ग्राम और एक ही प्लास्टिक के गिलास या पेट्री डिश में भाग बी के 12 ग्राम वजन और क्रियाशीलता, उन्हें एक साथ मिश्रण।
नोट: सामग्री अनुपात यह दो हिस्से होते हैं, इस मामले में इस्तेमाल किया विशिष्ट सिलिकॉन के आधार पर भिन्न हो सकते हैं: भाग एक (आधार) और भाग बी (उत्प्रेरक)। वे अनुपात 1 ए में इस्तेमाल कर रहे हैं: 1 बी वजन में।
मिश्रण युक्त कांच की जगहएक बार वैक्यूम दबाव में एक degasser मशीन में एड सिलिकॉन सामग्री। सभी बुलबुले सिलिकॉन सामग्री से हटा रहे हैं जब तक वैक्यूम के तहत कांच रखें। कार्यरत सिलिकॉन के लिए degassing प्रक्रिया के बारे में 10 मिनट लगते हैं। सामग्री बुलबुले की उपस्थिति से पूरी तरह से मुक्त हो जाने के बाद, मशीन में वायुमंडलीय दबाव को बहाल करने और सिलिकॉन का उपयोग करें।

Siliconic मॉड्यूल 2. निर्माण

मोल्ड के विधानसभा।
1. Stiffening सिलेंडर और cap_A (चित्रा 3 ए) में कक्षों के शीर्ष डालें।
2. Cap_A की दूसरी परत के आसपास के गोले को बंद करें।
सबसे पहले सिलिकॉन कास्टिंग।
1. गोले (चित्रा 3 बी) के किनारे करने के लिए इकट्ठा मोल्ड के अंदर सिलिकॉन डालो।
2. लगभग 30 मिनट के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में ढालना रखें।
मोल्ड की पुनर्व्यवस्था।
1. बाहरी गोले निकालें और cap_A (चित्रा 3ग)।
2. कक्षों की कुर्सियां और cap_B (चित्रा 3 डी) के अंदर stiffening सिलेंडर से सिलेंडर डालें।
3. ऊपर की ओर मॉड्यूल के ऊपर की सतह और गोले (3E चित्रा) के किनारों के बीच 10 मिमी के अंतराल के क्रम में 10 मिमी उन्हें रपट, मॉड्यूल के आसपास फिर से गोले को बंद करें।
दूसरा सिलिकॉन कास्टिंग।
1. ऊपर की ओर (यानी भी stiffening सिलेंडर तक) (चित्रा 3F) पर गोले के किनारे करने के लिए पुन: व्यवस्थित मोल्ड के अंदर सिलिकॉन डालो।
2. लगभग 30 मिनट के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में ढालना रखो।
3. बाहरी गोले, cap_B और (stiffening सिलेंडर को छोड़कर) कक्षों (चित्रा 3 जी) निकालें।

ट्यूब 3. निवेशन

एक ही इच्छित लंबाई (उदाहरण के लिए 300 मिमी) के लिए 3 ट्यूबों में कटौती।
ओबी के बिना, 10 मिमी के लिए प्रत्येक ट्यूब के एक छोर के आसपास siliconic गोंद डालानलियों structing।
Siliconic इकाई (चित्रा 3 ज) में चैनलों समर्पित 2 मिमी अंदर ट्यूब डालें।
कमरे के तापमान पर 12 मिनट की एक इलाज समय की अनुमति दें या एक उच्च तापमान पर एक ओवन के अंदर मॉड्यूल डाल - सुखाने की प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए (50 डिग्री से 60 डिग्री)।

Crimped लट म्यान 4. निर्माण

एक विस्तार लट म्यान (मॉड्यूल के बारे में 15 बार ऊंचाई) के 700 मिमी कट।
व्यास में 30 मिमी और म्यान के अंदर लंबाई में 250 मिमी की एक धातु सिलेंडर डालें।
नीचे धक्का और crimps बनाने के क्रम में, सिलेंडर पर फिसलने से म्यान मजबूर।
एक स्थायी विकृति प्राप्त किया जाता है जब तक यंत्रवत् 2-3 मिनट के लिए 350 डिग्री सेल्सियस पर एक हीटिंग बंदूक के साथ एक दबाना और गर्मी के साथ जगह में म्यान तय कर लो।
म्यान शांत और आंतरिक सिलेंडर को दूर करते हैं।

बाहरी म्यान 5. एकता

इधर देंcap_C के छेद के माध्यम ट्यूबों।
Cap_C में सिलिकॉन की 3 जी डालो।
काम विमान की तुलना में अधिक है कि एक समर्थन करने के लिए cap_C दबाना।
पहले से cap_C में गढ़े मॉड्यूल के नीचे की ओर डालें।
मॉड्यूल के आसपास crimped म्यान स्लाइड।
Cap_C अंदर म्यान के पहले crimps पुश और हौसले डाला सिलिकॉन (चित्रा 3 आई) में उन्हें डुबकी।
लगभग 20 मिनट के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में ढालना रखो।
Cap_D (चित्रा 3J) का उपयोग कर, ऊपर पक्ष में म्यान ठीक करने के लिए बिंदु 5.1-5.6 से एक ही प्रक्रिया दोहराएँ।
Cap_C और cap_D निकालें।
केंद्रीय सिलेंडर (चित्रा 3k) निकालें।

बारीक ठेला झिल्ली 6. निर्माण

एक प्लास्टिक के गिलास में तरल लेटेक्स के 5 ग्राम डालो।
सतह तक तरल लेटेक्स अंदर झिल्ली (चित्रा 2 में दिखाया गया है कि पिछले टुकड़ा) के लिए सिलेंडर विसर्जितपूरी तरह से कवर किया जाता है।
20 मिनट के लिए एक डाकू के तहत इसे सूखा।
दोहराएँ अंक 6.2 और 6.3।
मोल्ड से झिल्ली को हटा दें।

बारीक ठेला झिल्ली 7. निवेशन

एक ट्यूब वांछित लंबाई में (व्यास में 2 मिमी) (उदाहरण के लिए 300 मिमी) में कटौती।
के बारे में 100 मिमी ² नायलॉन ऊतक का एक चुकता टुकड़ा काट और एक प्लास्टिक आयल फिल्म या superglue उपयोग करते हुए इस ऊतक के साथ ट्यूब के एक सिरे को बंद करें।
कॉफी पाउडर के 4 ग्राम वजन और झिल्ली भरें।
भरा झिल्ली के अंदर ट्यूब (फिल्टर के साथ अंत) डालें और एक प्लास्टिक आयल फिल्म का उपयोग कर ट्यूब के आसपास यह तय कर लो।
ट्यूब (झिल्ली कड़ी हो जाता है) के दूसरे पक्ष पर एक निर्वात लागू करें।
Siliconic मॉड्यूल (चित्रा 3 एल) के खाली केंद्रीय चैनल के अंदर की झिल्ली डालें।
सिलिकॉन मॉड्यूल के stiffening झिल्ली के सिरों गोंद।
शीर्ष आसपास के छल्ले बंदमॉड्यूल (चित्रा 3 एम) की ओर।
सतह के स्तर के क्रम में छल्ले में सिलिकॉन के 2 जी डालो।
हुड के नीचे या 60 डिग्री पर एक ओवन में सिलिकॉन शुष्क करते हैं।
छल्ले निकालें।
अंक नीचे की ओर के लिए 7.8-7.11 (चित्रा 3N) से दोहराएँ।

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Representative Results

प्रोटोकॉल में वर्णित निर्माण के विभिन्न चरणों, 3 चित्र में सचित्र हैं।

तकनीक के प्रभाव और अंतिम प्रोटोटाइप के परिणामों का मूल्यांकन करने के लिए, मॉड्यूल अलग अलग काम करने की स्थिति में परीक्षण किया गया था। एक बाहरी सेटअप प्रवर्तन और मॉड्यूल की कठोरता दोनों के नियंत्रण की अनुमति देता है। यह तीन वाल्व को सक्रिय करता है कि एक हवा कंप्रेसर भी शामिल है। वे कक्षों में एकीकृत siliconic नलियों से जुड़ा है और उनकी दबाव की अनुमति देते हैं। एक वैक्यूम पंप मॉड्यूल कठोरता नियंत्रण के लिए दानेदार ठेला झिल्ली में एकीकृत ट्यूब से जुड़ा है। वाल्व और वैक्यूम पंप प्रवर्तन दबाव और वैक्यूम स्तर के मूल्यों को स्थापित करने के लिए अनुमति देता है एक सहज यूजर इंटरफेस के साथ जुड़ा हुआ है, जो एक इलेक्ट्रॉनिक बोर्ड से जुड़े हैं।

झुकने (चित्रा 3) और बढ़ाव (चित्रा 5) के प्रदर्शन का विश्लेषण करने केमॉड्यूल के आधार पर तय की गई थी और कक्षों विशिष्ट हवा के दबाव के साथ प्रेरित किया गया। मॉड्यूल के प्रत्येक स्थिति ऑप्टिक और चुंबकीय सेंसरों द्वारा अधिग्रहण कर लिया था। बल के मूल्यांकन (चित्रा 6) और कड़ापन (चित्रा 7) के लिए, एक लोड सेल अलग अलग दिशाओं में मॉड्यूल की क्षमताओं को मापने के लिए अनुमति एक रोबोट बांह से चले गए।

झुकने परीक्षण (चित्रा 4) मॉड्यूल के सक्रिय सर्वदिशात्मक क्षमता का आकलन करें। 1-कक्ष के झुकने के मामले में, केवल एक ही कक्ष 2-कक्ष के लिए दो कक्षों एक साथ एक ही दबाव के साथ दबाव दिया गया है, झुकने, जबकि अंदर दबाव बढ़ प्रेरित किया गया है। आधारभूत और मॉड्यूल की नोक लाइन (चित्रा 4 में insets देखें) के बीच का कोण है जो झुकने कोण, दबाव मूल्यों के लिए इसी मॉड्यूल के प्रत्येक पद के लिए गणना की गई है। मॉड्यूल 1-कक्ष Bendi के मामले में 120 डिग्री तक मोड़ करने में सक्षम है2-कक्ष के झुकने के लिए एनजी, और ऊपर से 80 डिग्री। दोनों ही मामलों में, एक महत्वपूर्ण झुकने कक्षों के बारे में 0.3 बार से फुलाया जाता है जब (सभी सूचना दबाव मूल्यों वायुमंडलीय दबाव से संबंधित हैं) शुरू होता है। चित्रा 4 डाला में भूखंड है कि इस मूल्य का पत्राचार में वक्र बढ़ जाती है की ढलान। यह सिलिकॉन की प्रारंभिक पार्श्व विस्तार बाहरी म्यान द्वारा रुकावट है इस मुद्दे पर जहां का प्रतिनिधित्व करता है, और मॉड्यूल के झुकने की है। म्यान इसकी अधिकतम बढ़ाव क्षमता तक पहुँच जाता है, क्योंकि 0.55 बार दबाव से, वक्र, दबाव कक्षों पूरी तरह से उपलब्ध म्यान से बाहर फैला है और इस प्रकार सिलिकॉन के अनुदैर्ध्य विस्तार अधिकतम झुकने से मेल खाती है कि एक निरंतर मूल्य तक सीमित है लगभग स्थिर है कोण।

सभी तीन कक्षों एक साथ एक ही दबाव के साथ प्रेरित कर रहे हैं जब चित्रा 5 में दिखाया गया है, मॉड्यूल, elongates। से शुरू50 मिमी की लंबाई, मॉड्यूल के बारे में 66% की एक बढ़ाव से मेल खाती है, जो 83.3 मिमी, पहुँचता है। फिर, बाहरी म्यान बढ़ाव क्षमता में अचानक वृद्धि हुई है, जहां चारों ओर 0.3 बार, पर उसके प्रभाव को दिखाने के लिए शुरू होता है। बढ़ाव दौरान म्यान अधिकतम बढ़ाव यह तक पहुँच नहीं है, क्योंकि कोई पठार उच्च दबाव पर मौजूद है।

मॉड्यूल एक कक्ष में तीन कक्षों (चित्रा 6) फुलाया जाता है जब 47.1 एन, अप करने के लिए प्रेरित किया जाता है, 24.1 एन से बलों को उत्पन्न करने में सक्षम है।

stiffening चैनल में एक बार वैक्यूम दबाव (पूर्ण) की सक्रियता के वाई, एक्स में झुकने 90 डिग्री पर बाकी की स्थिति में 36%, 19.6%, 12.4% और 17.2% की चित्रा (7) मॉड्यूल की कठोरता में वृद्धि का पता चलता है और क्रमशः Z दिशाओं।

प्रस्तुत प्रोटोकॉल विभिन्न आसान संशोधनों के साथ एक भी नरम इकाई और बनाता है, उसी प्रक्रिया के क्रम में गढ़े जा करने के लिए मॉड्यूल में सक्षम बनाता हैएक बहु मॉड्यूल जोड़तोड़ पैदा करते हैं। जोड़तोड़ के लिए एक संभव समाधान वायवीय प्रवर्तन पाइपलाइनों से मॉड्यूल में आपूर्ति की है, जहां दो या दो से अधिक मॉड्यूल को एकीकृत है। प्रवर्तन नलियों सीधे पहली मॉड्यूल उकसाना और मॉड्यूल एकीकरण ^{20, 21} पर प्रारंभिक कार्यों में प्रदर्शन के रूप में अन्य पाइप, अगले मॉड्यूल के कक्षों दबाव डालने के लिए इस मॉड्यूल के कक्षों के माध्यम से पारित कर सकते हैं। इस मामले में, मिट्टी के टुकड़े कर रहे हैं डालने और ट्यूबों पारित करने के लिए दो सिलेंडर, शीर्ष पर एक और नीचे में से एक है, है कि कक्षों के अलावा एक ही।

चित्र 1
चित्रा मॉड्यूल की जोड़तोड़ और सीएडी के 1. अवधारणा। जोड़तोड़ एक बहु मॉड्यूल दृष्टिकोण पर आधारित है। एकल इकाई तीन fluidic प्रवर्तक, एक केंद्रीय चैनल आवास बारीक ठेला embedding एक नरम सिलेंडर, तीन गड़बड़ी द्वारा गठित की हैइ एस मॉड्यूल गति में सुधार करने के लिए दबाव और एक बाहरी लट म्यान की आपूर्ति करने के लिए।

चित्र 2
निर्माण की प्रक्रिया के लिए चित्रा 2. ढालना घटकों। 13 टुकड़े समग्र सिलिकॉन डाल दिया है जिसमें नए साँचे इकट्ठा करने के लिए और कस्टम लेटेक्स झिल्ली निर्माण करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं।

चित्र तीन
चित्रा 3. निर्माण चरणों की सीएडी। कक्षों की प्रविष्टि और cap_A में stiffening सिलेंडर (एक), पहले सिलिकॉन कास्टिंग (ख), गोले और cap_C (ग), cap_B की शुरूआत (घ), गोले का reposition को हटाने के (ई), दूसरा सिलिकॉन कास्टिंग (च), गोले को हटाने, cap_B और कक्षों (छ), प्रविष्टिट्यूब (ज), नीचे की ओर अपनी फिक्सिंग (i) ऊपर की ओर (जे) पर अपनी फिक्सिंग के लिए cap_D की प्रविष्टि और म्यान, cap_D के हटाने और stiffening सिलेंडर (कश्मीर), सम्मिलन के लिए cap_C की प्रविष्टि और म्यान की बारीक ठेला झिल्ली (एल) के मॉड्यूल (एम), अंतिम मॉड्यूल (एन) के आसपास अर्द्ध छल्ले के समापन।

चित्रा 4. झुकने परीक्षण। मॉड्यूल एक कक्ष actuated है जब (नीली रेखा) और दो कक्षों प्रेरित कर रहे हैं जब (गुलाबी लाइन) का व्यवहार। झुकने कोण insets में मॉड्यूल पर संकेत दिया है। मॉड्यूल actuating के लिए इस्तेमाल किया दबाव में सीमा 0.05 से कदम के साथ 0.65 बार 0 बार से चला जाता है। मॉड्यूल के प्रत्येक स्थिति के लिए, झुकने कोण गणना की गई। यह आंकड़ा ^[19] से उद्धृत किया गया ^है।

चित्रा 5. बढ़ाव परीक्षण। बढ़ाव दौरान मॉड्यूल का व्यवहार। ये तीनों कक्षों के एक साथ एक ही दबाव के साथ प्रेरित कर रहे हैं। दबाव रेंज 0 बार से 0.65 पट्टी करने के लिए चला जाता है। प्रत्येक स्थिति के लिए बढ़ाव गणना की गई। यह आंकड़ा [19] से उद्धृत किया गया है।

एक्स दिशा साथ सममितीय की स्थिति में बल की चित्रा 6 बल परीक्षण। मूल्यांकन। एक लोड सेल मॉड्यूल के शीर्ष पर तैनात किया गया था और बल actuated कक्षों की संख्या के सापेक्ष तीन अलग-अलग मामलों में गणना की गई। यह आंकड़ा ^[19] से उद्धृत किया गया ^है।

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चित्रा 7. कठोरता परीक्षण। चार अलग अलग विन्यास में कठोरता भिन्नता का मूल्यांकन एक ही कक्ष प्रेरित किया जाता है। विभिन्न विस्थापन एक 6 DOF रोबोट का उपयोग मॉड्यूल की नोक पर लगाए गए थे। कठोरता मॉड्यूल (एक) के आधार हालत में गणना की और 90 डिग्री पर वाई, एक्स और जेड दिशाओं (बी, सी, डी) के साथ झुका था। यह आंकड़ा ^[19] से संशोधित किया गया ^है।

मोल्ड घटक	संख्या	विवरण
गोले	2	ये हवलदारईए अर्द्ध बेलनाकार आकृति, एक 12.5 मिमी आंतरिक त्रिज्या और 14.5 मिमी बाहरी त्रिज्या के साथ ऊंचाई में 40 मिमी, कर रहे हैं। बंद हो जाती हैं, वे siliconic इकाई के आकार का प्रतिनिधित्व करता है कि एक सिलेंडर के रूप में। गोले polyoxymethylene में गढ़े हैं।
मंडलों	3	इन कक्षों प्रवर्तन कक्षों के नकारात्मक प्रतिनिधित्व करते हैं। वे एक 4 मिमी त्रिज्या के साथ ऊंचाई में 30 मिमी, गोल किनारों के साथ एक अर्द्ध बेलनाकार पूर्ण आकार दिया है। प्रवर्तन पाइपलाइनों की शुरूआत की सुविधा के लिए, प्रत्येक कक्ष के आधार पर 1.5 मिमी की एक व्यास और 13 मिमी की लंबाई के साथ एक सिलेंडर है। कक्षों के एक 3 डी प्रिंटर मशीन के साथ निर्मित कर रहे हैं।
बारीक ठेला तंत्र के लिए सिलेंडर (stiffening	1	इस stiffening चैनल के नकारात्मक है। यह 56 मिमी हैऊंचाई और व्यास में 8 मिमी में। यह siliconic सिलेंडर के केंद्र से हटाने की सुविधा के लिए एल्यूमीनियम में निर्मित है।
cap_A	1	यह ऊपर सूचीबद्ध टुकड़े को ठीक करने और तालमेल करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला समर्थन टुकड़ा है। यह ऊंचाई के पहले 7 मिमी के लिए 29 मिमी की एक व्यास के साथ ऊंचाई में 10 मिमी को मापने के लिए एक डिस्क, है, और अन्य 3 मिमी के लिए 25 मिमी जहां बाहरी गोले करीब है। कक्षों के शीर्ष आकार शीर्ष कक्षों डालने के क्रम में 3 मिमी की गहराई के साथ 120 डिग्री पर रखा गया है, दूसरी परत के अंदर तैयार कर रहे हैं। टोपी के केंद्र में, व्यास में 8 मिमी की एक छेद stiffening चैनल के सिलेंडर घरों।
cap_B	1	यह समर्थन टुकड़ा सिर्फ परिचय के लिए तीन छेद है, जो दूसरी परत के लिए अलग है, cap_A के समान हैकक्षों के आधार पर बनाया गया सिलेंडरों की।
cap_C और cap_D	प्रत्येक 1	इन का समर्थन म्यान मॉड्यूल के लिए तय किया जा सकें। वे 35 मिमी की एक आंतरिक व्यास और stiffening सिलेंडर डालने के लिए व्यास में 8 मिमी की एक केंद्रीय छेद है। यह सम्मिलित करने के लिए पाइप सक्षम करने के लिए व्यास में 2 मिमी 3 छेद है क्योंकि Cap_C cap_D से अलग है।
अर्द्ध छल्ले	2	वे 30 मिमी की एक आंतरिक व्यास और 10 मिमी की ऊंचाई है। वे एल्यूमीनियम का बना रहे हैं। वे निश्चित मॉड्यूल बंद करने के लिए निर्माण के अंतिम चरण में उपयोग किया जाता है।
झिल्ली के लिए सिलेंडर	1	यह वीं के लिए एक कस्टम झिल्ली के निर्माण के लिए प्रयोग किया जाता हैई बारीक ठेला तंत्र। यह ऊंचाई में 50 मिमी और व्यास में 15 मिमी, और झिल्ली मॉड्यूल में पेश किए जाने के लिए एक सुविधाजनक आकार को प्राप्त करने के लिए हाथ-पाँव गोल है। आधार पर, एक पतली बेलनाकार हिस्सा झिल्ली निर्माण के दौरान एक समर्थन पर ढालना ठीक करता है।

तालिका 1. मोल्ड अवयव।

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Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ecoflex 00-50 Trial Kit	SmoothOn		Used for the fabrication of the soft unit, combining equal amounts of liquid parts A (the base) and B (the catalyst)
Latex	Antichità Belsito		Used for the fabrication of the granular jamming membrane
Peroxide-Cured Silicone Tubing	Cole Parmer	T-06411-59	Used for actuating the chambers and applying vacuum
PET expandable braided sleeving	RS	408-249	Used for the fabrication of the external braided sheath
Silicone Rubber	Momentive	127374	Used to fix the actuation tubes to the module
Parafilm	Cole Parmer	EW-06720-40	Used to fix the latex membrane to the vacuum tube
Fume hood Secuflow	Groupe Waldner		Working space
Precision scale	KERN EW		Used to weight silicone, latex and coffee powder
Oven/degasser	Heraeus		Used to degass the silicone and reduce its cure time
Vacuum pump	DVP Vacuum Technology		Used to apply vacuum to the latex membrane

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References

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Vitiello, V., Lee, S., Cundy, T., Yang, G. Emerging Robotic Platforms for Minimally Invasive Surgery. IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 6, 111-126 (2013).
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