Summary
यहाँ हम मुलायम वायवीय नेटवर्क के एक निर्माण विधि परोक्ष कक्षों के साथ प्रेरक मौजूद हैं । इस प्रेरक नरम रोबोटिक्स में अपने आवेदन को विस्तृत जो झुकने और मोड़ गति, युग्मित पैदा करने में सक्षम हैं ।
Abstract
नरम वायवीय नेटवर्क प्रेरक अपने बड़े झुकने विकृति और कम इनपुट से लाभ जो नरम रोबोटिक्स में सबसे होनहार actuation उपकरणों में से एक बन गए हैं । हालांकि, दो आयामी (2-डी) अंतरिक्ष में उनके नीरस झुकने गति फार्म उंहें व्यापक अनुप्रयोगों से दूर रहता है । इस पत्र में तीन आयामी (3-डी) अंतरिक्ष में अपनी गति का पता लगाने के लिए, परोक्ष कक्षों के साथ नरम वायवीय नेटवर्क प्रेरक की एक विस्तृत निर्माण विधि प्रस्तुत करता है । परोक्ष कक्षों के डिजाइन में सक्षम बनाता है झुकने और घुमा क्षमताओं, जो उंहें लचीला जोड़तोड़ में dexterously स्थानांतरित करने की संभावना देता है के साथ स्वरित्र, को जैविक रूप से प्रेरित रोबोटों और चिकित्सा उपकरणों बन जाते हैं । निर्माण प्रक्रिया सिलिकॉन elastomer तैयारी, चैंबर और आधार भागों निर्माण, प्रेरक विधानसभा, टयूबिंग कनेक्शन, लीक के लिए चेक, और मरंमत के लिए जांच सहित मोल्डिंग विधि पर आधारित है । निर्माण विधि मोल्ड में केवल कुछ संशोधनों के साथ प्रेरक की एक श्रृंखला के तेजी से निर्माण की गारंटी देता है । परीक्षण के परिणाम प्रेरक और उनके प्रमुख झुकने और घुमा क्षमताओं की उच्च गुणवत्ता दिखा । मनोरंजक प्रयोगों के विभिन्न व्यास के साथ वस्तुओं के लिए अनुकूल है और पर्याप्त घर्षण प्रदान करने में विकास के लाभों को प्रदर्शित करता है ।
Introduction
नरम साँस का प्रेरक (स्पा) हवा के दबाव1,2के सरल इनपुट के द्वारा किया जा सकता है कि नरम उपकरणों रहे हैं । वे इस तरह के सिलिकॉन elastomers3, कपड़े4, आकार स्मृति पॉलिमर5, और अचालक elastomers6के रूप में विविध सामग्री, के साथ गढ़े जा सकता है । शोधकर्ताओं ने अनुपालन की उनकी प्रकृति से लाभ हुआ है, निपुण गति, और सरल निर्माण तरीकों7, कि स्पा नरम रोबोटिक्स अनुप्रयोगों के लिए सबसे होनहार उपकरणों में से एक बन गए हैं8,9. स्पा ऐसे10रेंगते,11रोटेशन के रूप में विभिंन परिष्कृत गति, महसूस कर सकते हैं, और रोलिंग12 विरूपण के विभिंन प्रकार के आधार पर, विस्तार, विस्तार, झुकने, और13 घुमा सहित, 14. करने के लिए गति के विभिंन प्रकार बनाने में सक्षम हो, स्पा विभिंन संरचनाओं में डिजाइन किए हैं, जैसे समानांतर15चैनलों के साथ एक रैखिक शरीर के रूप में, फाइबर के साथ एक अखंड कक्ष-सुदृढीकरण16, और दोहराया के नेटवर्क उप मंडलों17। उन में, दोहराया उप मंडलों के नेटवर्क के साथ स्पा, नरम वायवीय नेटवर्क प्रेरक, व्यापक रूप से क्योंकि वे एक अपेक्षाकृत कम इनपुट दबाव के तहत बड़े विकृति उत्पंन कर सकते है कार्यरत हैं । हालांकि, पिछले डिजाइनों के अधिकांश में, इस प्रकार के प्रेरक केवल 2-D अंतरिक्ष में झुकने गति उत्पंन कर सकते हैं, जो बहुत उनके अनुप्रयोगों को सीमित करता है ।
एक नरम वायवीय नेटवर्क गति एक आंतरिक चैनल से जुड़े कक्षों के एक रेखीय व्यवस्था समूह के होते हैं । प्रत्येक घन कक्ष विपरीत दीवारों की एक जोड़ी है जो अंय जोड़ी की तुलना में पतले होते है और एक दो तरफा मुद्रास्फीति के लिए पतली दीवारों को सीधा में उत्पादन होता है । मूलतः, कक्षों की पतली दीवारों को सीधा करने के लिए प्रेरक शरीर की लंबी धुरी और लंबी धुरी के साथ साथ फुलाते हैं । चैंबरों में इन collinear संकुचन और गैर-एक्सटेंसिबल बेस के एक अभिंन शुद्ध झुकने के लिए नेतृत्व । 3-डी अंतरिक्ष में है, तो कक्षों के उन्मुखीकरण की गति का पता लगाने के लिए देखते है कि पतले साइड दीवारों नहीं रह रहे है के लंबे अक्ष के लिए सीधा कर रहे है (चित्रा 1एक) है, जो प्रत्येक चैंबर की मुद्रास्फीति की दिशा में सक्षम बनाता है धुरी से ऑफसेट और collinear नहीं बन जाते हैं । सभी समानांतर लेकिन नहीं collinear संकुचन 3-डी अंतरिक्ष18में एक युग्मित झुकने और घुमा गति में प्रेरक की गति बदल जाते हैं । इस युग्मित गति प्रेरक और अधिक लचीलापन और निपुणता सक्षम बनाता है और लचीला जोड़तोड़, जैविक रूप से प्रेरित रोबोट, और चिकित्सा उपकरणों के रूप में और अधिक व्यावहारिक अनुप्रयोगों, के लिए एक उपयुक्त उंमीदवार बनाता है ।
इस प्रोटोकॉल परोक्ष कक्षों के साथ नरम वायवीय नेटवर्क प्रेरक के इस तरह के निर्माण विधि से पता चलता है । यह सिलिकॉन elastomer की तैयारी भी शामिल है, चैंबर और आधार भागों गढ़े,, प्रेरक कोडांतरण, टयूबिंग जोड़ने, लीक के लिए जांच, और, यदि आवश्यक हो तो, सुधारना । यह भी सामान्य नरम वायवीय नेटवर्क प्रेरक और अन्य नरम प्रेरक जो मोल्डिंग विधि के लिए कुछ सरल संशोधनों के साथ उत्पादित किया जा सकता बनाना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । हम 30 डिग्री टेढ़ा कक्षों के साथ एक नरम वायवीय गति निर्माण करने के लिए विस्तृत कदम प्रदान करते हैं । विभिंन अनुप्रयोगों के लिए, विभिंन चैंबर कोण के साथ प्रेरक एक ही प्रोटोकॉल के अनुसार गढ़े जा सकता है । इसके अलावा, प्रेरक विभिन्न मांगों के लिए एक बहु-गति प्रणाली बनाने के लिए संयुक्त किया जा सकता है ।
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Protocol
नोट: प्रोटोकॉल एक नरम वायवीय नेटवर्क के निर्माण प्रक्रियाओं प्रदान करता है । निर्माण प्रक्रिया से पहले, मोल्ड और कई प्रेरक-टयूबिंग connectors का एक सेट है, जो कंप्यूटर डिजाइन सहायता प्राप्त (सीएडी) सॉफ्टवेयर के साथ डिजाइन किए है 3-D-अग्रिम में मुद्रित किया जाना चाहिए । मोल्ड्स को चित्रा 1बीमें दिखाया गया है ।
1. सिलिकॉन Elastomer तयारी
- एक ही मिश्रण कंटेनर में सिलिकॉन elastomer भाग बी और भाग एक के ४५ g [9:1 (A:B) भागों के 5 जी वजन] (चित्रा 2ए) । एक सिरिंज का उपयोग करने के लिए सुनिश्चित करें कि प्रत्येक भाग के अनुपात सही कर रहे हैं.
नोट: मिश्रण अनुपात अलग सिलिकॉन elastomers के लिए भिन्न होता है. प्रत्येक भाग के अनुपात समायोजित किया जाना चाहिए जब एक और सिलिकॉन elastomer अपनाया है । - ग्रहों केंद्रापसारक मिक्सर के साथ अच्छी तरह से सिलिकॉन elastomer मिश्रण ।
नोट: सिलिकॉन elastomer अपने प्रसंस्करण समय का विस्तार करने के लिए एक कम तापमान पर संग्रहीत किया जा सकता है ।
2. चैंबर भाग निर्माण
- मोल्ड भाग एक और भाग बी की सतहों पर समान रूप से सिलिकॉन elastomer उत्पादों के लिए मोल्ड रिलीज एजेंट स्प्रे
- भाग एक और एक चैंबर के निर्माण के लिए मोल्ड के भाग बी इकट्ठा । सिलिकॉन elastomer के रिसाव को रोकने के लिए क्लिप के साथ मोल्ड के दोनों सिरों पकड़ो ।
- एक सिरिंज के साथ सिलिकॉन elastomer के 5 मिलीलीटर ले लो और यह कनेक्शन अंत निर्माण (टयूबिंग जोड़ने के लिए प्रेरक के एक छोर पर बेलनाकार संरचना) के लिए मोल्ड के छेद में धीरे से सुई । फिर, सिलिकॉन elastomer (चित्रा 2बी) के साथ पूरे मोल्ड भरें ।
नोट: एक कम प्रवाह की दर रखें और आगे पीछे धीरे कदम, जाने के लिए सिलिकॉन elastomer मोल्ड के छोटे संरचनाओं में प्रवेश । - पियर्स बुलबुले कि एक सुई की नोक के साथ सतह पर फार्म जब तक वहाँ कोई और अधिक दिखाई बुलबुले हैं (चित्रा 2सी).
- मोल्ड की ऊपरी सतह के साथ एक ब्लेड के साथ किसी भी अतिरिक्त सिलिकॉन elastomer बंद परिमार्जन ।
- ७० डिग्री सेल्सियस पर ओवन में मोल्ड प्लेस जब तक सिलिकॉन elastomer ठीक हो जाता है ।
- एक सिरिंज का प्रयोग करने के लिए बुलबुले और छेद जो गति देनेवाला की सतह पर प्रदर्शित में सिलिकॉन elastomer सुई ।
- सतह पर किसी भी अतिरिक्त सिलिकॉन elastomer बंद परिमार्जन ।
- ७० डिग्री सेल्सियस पर ओवन में मोल्ड प्लेस जब तक सिलिकॉन elastomer ठीक हो जाता है ।
3. आधार हिस्सा निर्माण
- मोल्ड भाग सी की सतह पर समान रूप से सिलिकॉन elastomer उत्पादों के लिए मोल्ड रिलीज एजेंट स्प्रे
- मोल्ड के भाग सी में सिलिकॉन elastomer डालो ।
- पियर्स बुलबुले कि एक सुई की नोक के साथ सतह पर फार्म जब तक वहां कोई और अधिक बुलबुले दिखाई दे रहे हैं ।
- मोल्ड की ऊपरी सतह के साथ एक ब्लेड के साथ किसी भी अतिरिक्त सिलिकॉन elastomer बंद परिमार्जन ।
- ७० डिग्री सेल्सियस पर ओवन में मोल्ड प्लेस जब तक सिलिकॉन elastomer ठीक हो जाता है ।
4. संप्रेरक विधानसभा
- समान रूप से सिलिकॉन elastomer की एक परत, मोटाई में 1 मिमी, आधार भाग का एक चेहरा पर डालो ।
- आधार पार्ट पर चेंबर हिस्सा रखें । एक सिरिंज का उपयोग करने के लिए चैंबर भाग और आधार हिस्सा (चित्रा 2डी) के बीच अंतरिक्ष में सिलिकॉन elastomer सुई ।
- जब तक सिलिकॉन elastomer ठीक हो जाता है ७० ° c पर ओवन में संप्रेरक प्लेस ।
5. टयूबिंग कनेक्शन
- एक पुरुष स्टड पुश-इन फिट वायवीय फिटिंग के पेंच को स्वीकार करने के लिए 3-डी-प्रिंटेड प्रेरक-टयूबिंग कनेक्टर टैप करें ।
- सिलेंडर के centerline साथ प्रेरक के कनेक्शन अंत पियर्स करने के लिए एक सुई का प्रयोग करें । एक स्टील रॉड के साथ छेद के व्यास में वृद्धि के बारे में 2 मिमी के लिए ।
- (चित्रा 2ई) में प्रेरक-टयूबिंग संबंधक पेंच ।
- पुरुष स्टड पुश में फिट वायवीय फिटिंग में टयूबिंग की एक धारा पुश ।
6. रिसाव की जांच और मरंमत
- एक हवा स्रोत के लिए प्रेरक कनेक्ट ।
- पानी में पूरे प्रेरक प्लेस और दबाव (चित्रा 2एफ) को गति देता है । निरीक्षण करें कि क्या बुलबुले रिसाव के कारण बनते हैं ।
- एक सिरिंज का उपयोग करने के लिए रिसाव अंक में सिलिकॉन elastomer सुई । जब तक सिलिकॉन elastomer ठीक हो जाता है ७० ° c पर ओवन में संप्रेरक प्लेस ।
- यदि आवश्यक हो, तो चरण ६.१-६.३ दोहराएँ ।
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Representative Results
एकल गति:
निर्माण विधि को सत्यापित करने और, 30 °, ४५ °, और ६० डिग्री के प्रेरक का कार्य प्रदर्शन गढ़े और परीक्षण किया गया । प्रयोग सेट अप के लिए, एक हवा पंप वाल्व को सक्रिय करने के लिए कार्यरत था । वाल्व आंतरिक दबाव को नियंत्रित करने के लिए प्रेरक से जुड़ा था । एकल प्रवर्तक अपने कनेक्शन के अंत में तय किया गया था और खड़ी रखा । जबकि गति देनेवाला दबाव जा रहा था, दो डिजिटल कैमरों के लिए विभिंन दृष्टिकोण से अपनी स्थिति पर कब्जा किया गया । पदों का विश्लेषण (चित्रा 3ए) यह स्पष्ट है कि गति के दो मापदंडों द्वारा वर्णित किया जा सकता है: एक झुका कोण और एक घुमा कोण बनाया । इन दो मापदंडों संख्यात्मक विभिंन चैंबर कोण के साथ के प्रदर्शन को अलग कर सकते हैं ।
बेंडिंग और ट्विस्टिंग टेस्ट्स (३बी और 3 सी) की गति को सचित्र करते हैं-डी स्पेस । झुकने कोण अत्यधिक स्थिति में शरीर लाइन और मूल शरीर रेखा के बीच कोण है,18में unactuate.. घुमा कोण हाथ स्थिति में टिप लाइन और मूल के बीच में टिप रेखा के बीच कोण है unactuate राज्य18। वे देखा और 0 से ९० केपीए की गणना की गई, 10 केपीए के एक दबाव कदम के साथ । आंकड़ों में लाइन भूखंड बी 3 और सी दोनों झुका और घुमा कोण आंतरिक दबाव की वृद्धि के संबंध में वृद्धि हुई है कि कैसे दिखाता है । झुकने और घुमाने के कोण के मूल्यों के गति पर चैंबर कोण के प्रभाव को दिखाने के प्रेरक । बड़े कोणों के साथ मंडलों झुकने के लिए अधिक से घुमा करने के लिए योगदान दिया । यह इंगित करता है कि विविध विंयास और गति एक निश्चित आकार के कक्ष कोण ट्यूनिंग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है । के रूप में आंकड़ों में दिखाया गया है बी 3सी, प्रयोग में, तीन परीक्षण प्रेरक झुकने और घुमा में अलग क्षमताओं दिखाया । झुकने की क्षमता के लिए, 30 °, ४५ °, और ६० ° को २९५ °, २१७ °, और १७० °, क्रमशः मोड़ सकता है । घुमा क्षमता के लिए, 30 °, ४५ °, और ६० डिग्री के लिए अधिकतम घुमा कोण २२७ °, ३०७ °, और ३८२ °, क्रमशः थे ।
हम घुमा कोण और झुकने कोण के अनुपात का उपयोग करने के लिए अलग आंतरिक दबाव (चित्रा 4) के तहत प्रत्येक परीक्षण की स्थिति का विश्लेषण । यह मान भी समग्र प्रदर्शन कक्ष कोण के लिए संगत को प्रतिबिंबित कर सकते हैं । एक एकल देनेवाला के रूप में, अनुपात के मूल्य आंतरिक दबाव की वृद्धि के साथ एक सामांय गिरावट से पता चलता है । घुमा व्यवहार प्रमुख है जब गति कम दबाव में शुरू कर दिया है । actuation की मध्य सीमा में झुकने वाला व्यवहार धीरे-से प्रबल होता जाता है, और घुमा व्यवहार की बढ़ती हुई दर में गिरावट आनी शुरू हो जाती है. झुकने व्यवहार प्रमुख हो जाता है और अनुपात का मूल्य एक ंयूनतम करने के लिए आता है जब गति देनेवाला दबाव की अपनी अधिकतम क्षमता दृष्टिकोण । एक स्थूल परिप्रेक्ष्य से, एक बड़ा चैंबर कोण के साथ एक ही प्रणा स्तर के तहत अनुपात का एक बड़ा मूल्य है । बड़े चैंबर कोण के साथ प्रेरक अधिक आत्म घुमा गति के लिए बेहतर कर रहे हैं, जबकि छोटे चैंबर कोण के साथ प्रेरक सहायक घुमा गति के साथ गति झुकाने के लिए उपयुक्त हैं । इस अनुपात कक्ष कोण के निर्धारण में मदद करता है जब प्रेरक विशिष्ट उपयोग के लिए डिज़ाइन कर रहे हैं ।
परोक्ष कक्षों के साथ प्रेरक के आवेदन:
परोक्ष कक्षों के साथ प्रेरक का महत्व वायवीय नेटवर्क के गति अंतरिक्ष का विस्तार करने के लिए एक 3-डी अंतरिक्ष में प्रेरक है । अधिक प्रचुर मात्रा में गति के फार्म उंहें एक व्यापक आवेदन रेंज के अधिकारी हैं ।
एक नरम मनोरंजक के मुख्य तत्व के रूप में, परोक्ष कक्षों के साथ प्रेरक लोभी, पकड़, और विभिन्न आकार, विशेष रूप से लंबे, पतले, और रॉड की तरह आकार की वस्तुओं से छेड़छाड़ पर उनकी श्रेष्ठता दिखाते हैं । सामान्य वायवीय नेटवर्क के आधार पर मनोरंजक हमेशा झुकने त्रिज्या की सीमा के कारण लंबी, पतली, और रॉड की तरह वस्तुओं लोभी में कठिनाइयों है । हालांकि, परोक्ष कक्षों के साथ प्रेरक वस्तु के अनुसार एक समायोज्य पेचदार विंयास पैदा करने और वस्तुओं और खुद के बीच पर्याप्त घर्षण प्रदान करके इस सीमा को दूर कर सकते हैं । धारा 5 ए- 5C एक पिंग-पोंग गेंद, एक यूएसबी डिस्क, और एक कलम लोभी एक एकल 30 डिग्री को दर्शाता है । आंकड़े 5d - 5F एक प्लास्टिक ट्यूब लोभी २ ३० ° द्वारा इकट्ठे एक मनोरंजक दिखाने के लिए, एक हथौड़ा उठाने, और एक को मापने सिलेंडर जोड़ तोड़, एक UR10 रोबोट के साथ सहयोग ।
प्रोटोकॉल परोक्ष कक्षों के साथ एक एकल देनेवाला के एक निर्माण विधि प्रदान करता है । प्रोटोकॉल के बाद, अलग चैंबर कोण के साथ प्रेरक बस मोल्ड को संशोधित करने के द्वारा बनाया जा सकता है । जब प्रेरक श्रृंखला में या समानांतर में जुड़े हैं, जटिल गति प्राप्त किया जा सकता है । प्रेरक और उनकी व्यवस्था के प्रोग्राम डिजाइनिंग और अधिक व्यापक अनुप्रयोगों के लिए महान संभावनाओं को खोलता है ।
चित्रा 1: नरम वायवीय नेटवर्क गति और molds। इन पैनलों के सीएडी मॉडल (क) 30 डिग्री टेढ़ा कक्षों के साथ और (ख) इसी molds के साथ प्रेरक दिखा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2 : निर्माण प्रक्रिया का अवलोकन । इन पैनलों निर्माण की प्रक्रिया के विभिंन कदम: (एक) सिलिकॉन elastomer वजनी, (ख) सिलिकॉन elastomer डालना, (ग) बुलबुले भेदी, (घ), (ई) में पंगा लेना संयोजन कोडांतरण दिखा प्रेरक-टयूबिंग संबंधक, और (एफ) लीक के लिए जांच । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 3 : परीक्षण प्रेरक का प्रदर्शन । (क) इस पैनल की स्थिति चित्रों से पता चलता है 30 ° से ९० केपीए । (ख) इस पैनल के झुकने कोण बनाम 0 से ९० केपीए आंतरिक दबाव से पता चलता है । यह वांग एट अल से पुनर्मुद्रित है । 18, Elsevier से अनुमति के साथ । (ग) यह पैनल 0 से ९० केपीए के आंतरिक दबाव बनाम घुमा कोण से पता चलता है । यह वांग एट अल से पुनर्मुद्रित है । 18, Elsevier से अनुमति के साथ । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 4 : प्रदर्शन मूल्यांकन । इस पैनल घुमा कोण और 30 °, ४५ °, और ६० ° के लिए झुकने कोण के अनुपात से पता चलता है, दबाव के साथ 10 से ९० केपीए । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 5 : एक एकल गति का प्रयोग और एक नरम दो प्रेरकों से मिलकर मनोरंजक । एकल गति पकड़ता (एक) एक पिंग-पोंग गेंद, (ख) एक यूएसबी डिस्क, और (सी) एक कलम । मनोरंजक (घ) एक प्लास्टिक ट्यूब लोभी, (ङ) एक हथौड़ा उठाता है, और (एफ) एक को मापने सिलेंडर हेरफेर । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
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Discussion
कागज एक विधि प्रोटोकॉल परोक्ष मंडलों के साथ नरम वायवीय नेटवर्क प्रेरक के निर्माण का मार्गदर्शन करने के लिए प्रस्तुत करता है । प्रोटोकॉल के बाद, एक प्रेरक स्वतंत्र रूप से 3 घंटे के भीतर गढ़े जा सकता है । प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम निम्नानुसार संक्षेप किया जा सकता है । (i) सिलिकॉन elastomer के अनुपात में तैयार किया जाता है और अच्छी तरह मिलाया जाता है । (ii) सिलिकॉन elastomer चैंबर भाग के निर्माण और आधार भाग के लिए मोल्ड में डाल दिया है । (iii) उजागर सतह पर बुलबुले छेदा है और उजागर सतह पर किसी भी अतिरिक्त सिलिकॉन elastomer बंद scraped है । (iv) सिलिकॉन elastomer ओवन में ठीक हो जाता है । (v) दो भागों सिलिकॉन elastomer द्वारा एक साथ बंधुआ हैं । निर्माण प्रक्रिया ओवन में एक और इलाज कदम के साथ पूरा हो गया है । (vi) किसी भी लीक के लिए जांच करने के लिए एक वायु स्रोत से जुड़ा है । यह लीक अगर इस प्रेरक सिलिकॉन elastomer के साथ मरंमत की जानी चाहिए ।
निर्मित की गुणवत्ता और actuation प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए, प्रोटोकॉल में कई महत्वपूर्ण कदम इस प्रकार के रूप में चर्चा कर रहे हैं, सामग्री के चयन सहित, बुलबुले के उंमूलन, और हवा में जकड़न के लिए जोड़ने विधि ।
सिलिकॉन elastomer प्रेरक की विकृति क्षमता सुनिश्चित करने के लिए एक बड़ी तंयता बढ़ाव होना चाहिए । इसके अलावा, सिलिकॉन elastomer अपने तरल राज्य में अच्छी तरलता है ताकि यह मोल्ड के मिलीमीटर पैमाने पर सुविधाओं में सुचारू रूप से डाला जा सकता है चाहिए । सिलिकॉन elastomer प्रोटोकॉल के खंड 1 में चयनित ७००% तंयता विकृति और एक तरल अवस्था में कम चिपचिपापन को उत्पंन कर सकते हैं । इस सिलिकॉन elastomer अंय उचित सामग्री है कि उपरोक्त आवश्यकताओं को संतुष्ट के साथ प्रतिस्थापित किया जा सकता है ।
घनघोर प्रक्रिया में uncure की आंतरिक संरचना में मिश्रित हवा से पहले मोल्ड ओवन में रखा जाता है समाप्त किया जाना चाहिए, ठीक गति में दोष से बचने के लिए । मिश्रित हवा uncureed गति और फार्म बुलबुले के उजागर सतह तक वृद्धि होगी । इसलिए, भेदी प्रक्रिया खंड 2 और 3 प्रोटोकॉल में आयोजित किया जाता है । इस प्रक्रिया को छोड़ दिया जा सकता है अगर घनघोर प्रक्रिया एक निर्वात चैंबर में आयोजित किया जाता है ।
और हवा पंप के बीच हवा कनेक्शन अच्छी तरह से हवा तंगी की गारंटी के लिए डिजाइन किया जाना चाहिए । आमतौर पर, टयूबिंग सीधे में डाला जा सकता है और दृढ़ता से प्रेरक को चिपके हुए । हालांकि, इस कनेक्शन विधि थकाऊ कार्रवाई की आवश्यकता होती है और अक्सर एक बड़े आंतरिक दबाव के तहत लीक करने के लिए जाता है । प्रोटोकॉल के खंड 5 में विधि एक यांत्रिक जोड़ने जो स्थापित करने के लिए आसान है और अधिक विश्वसनीय प्रस्तुत करता है ।
मोल्डिंग प्रक्रिया है, जो संक्षेप में, में प्रोटोकॉल जड़ की सीमाएं एक २.५ डी निर्माण विधि19है । चैंबर planar आकृति विज्ञान के साथ कई भागों को जोड़ने के द्वारा किया जाता है । इस प्रकार, जटिल भीतरी संरचनाओं और छोटे पैमाने पर विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए मुश्किल हैं । हालांकि नरम 3-डी मुद्रण दृष्टिकोण हाल के वर्षों में दिखाई दिया है, इनमें से मुद्रण सामग्री भी friable मोल्डिंग आधारित विधि के विपरीत में टिकाऊ बनाने के लिए कर रहे हैं ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
इस काम को नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना ग्रांट ५१६२२५०६ के तहत और शंघाई नगर पालिका के विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी आयोग ग्रांट 16JC1401000 के तहत समर्थन मिला ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Silicone elastomer | Wacker | ELASTOSIL M4601 A/B | Material of the actuators |
| Syringe | Shanghai Kindly Medical Instruments | 10 ml | Used to inject silicone rubber into the hole of the mold for fabricating the connection end |
| Precision scale | Shanghai Hochoice | UTP-313 | Used to weigh the silicone rubber |
| Planetary centrifugal vacuum mixer | THINKY | ARE-310 | Used to mix the silicone rubber and defoam after mixing process |
| Release agent | Smooth-on | Release 200 | Used for ease of demolding |
| Needle | Shanghai Kindly Medical Instruments | Used for Piercing the bubbles form on the surface | |
| Utility blade | M&G Chenguang Stationery | ASS91325 | Used for Scraping off excess silicone rubber along the upper surface of the mold |
| Vacuum oven | Ningbo SI Instrument | DZF-6050 | Used to reduce the cure time of the silicone rubber |
| Male stud push in fit pneumatic fitting | Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science & Technology | PC4-01 | Used to connect the tubing and the 3D-printed actuator tubing connector |
| Tubing | SMC | TU0425 | Used for actuating the actuators |
| Vacuum pump | Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science & Technology | Used as the air source | |
| Pressure valve | Zhe Jiang BLCH Pneumatic Science & Technology | IR1000-01BG | Used for adjusting the input air pressure |
References
- Rus, D., Tolley, M. T. Design, fabrication and control of soft robots. Nature. 521 (7553), 467-475 (2015).
- Ilievski, F., Mazzeo, A. D., Shepherd, R. F., Chen, X., Whitesides, G. M. Soft robotics for chemists. Angewandte Chemie International Edition. 50 (8), 1890-1895 (2011).
- Shepherd, R. F., et al. Multigait soft robot. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (51), 20400-20403 (2011).
- Yap, H. K., et al. A fully fabric-based bidirectional soft robotic glove for assistance and rehabilitation of hand impaired patients. IEEE Robotics and Automation Letters. 2 (3), 1383-1390 (2017).
- Yang, Y., Chen, Y., Li, Y., Chen, M. Z. Q., Wei, Y. Bioinspired Robotic Fingers Based on Pneumatic Actuator and 3D Printing of Smart Material. Soft Robotics. 4 (2), 147-162 (2017).
- Gu, G. Y., Zhu, J., Zhu, L. M., Zhu, X. A survey on dielectric elastomer actuators for soft robots. Bioinspiration & Biomimetics. 12 (1), 011003 (2017).
- Holland, D. P., et al. The soft robotics toolkit: Strategies for overcoming obstacles to the wide dissemination of soft-robotic hardware. IEEE Robotics & Automation Magazine. 24 (1), 57-64 (2017).
- Galloway, K. C., et al. Soft Robotic Grippers for Biological Sampling on Deep Reefs. Soft Robotics. 3 (1), 23-33 (2016).
- Polygerinos, P., Wang, Z., Galloway, K. C., Wood, R. J., Walsh, C. J. Soft robotic glove for combined assistance and at-home rehabilitation. Robotics and Autonomous Systems. 73, 135-143 (2015).
- Tolley, M. T., et al. A Resilient, Untethered Soft Robot. Soft Robotics. 1 (3), 213-223 (2014).
- Ainla, A., Verma, M. S., Yang, D., Whitesides, G. M. Soft, Rotating Pneumatic Actuator. Soft Robotics. 4 (3), 297-304 (2017).
- Koizumi, Y., Shibata, M., Hirai, S. Rolling tensegrity driven by pneumatic soft actuators. 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). , Saint Paul, MN. (2012).
- Connolly, F., Polygerinos, P., Walsh, C. J., Bertoldi, K. Mechanical Programming of Soft Actuators by Varying Fiber Angle. Soft Robotics. 2 (1), 26-32 (2015).
- Connolly, F., Walsh, C. J., Bertoldi, K. Automatic design of fiber-reinforced soft actuators for trajectory matching. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (1), 51-56 (2017).
- Martinez, R. V., et al. Robotic tentacles with three-dimensional mobility based on flexible elastomers. Advanced Materials. 25 (2), 205-212 (2013).
- Polygerinos, P., et al. Modeling of Soft Fiber-Reinforced Bending Actuators. IEEE Transactions on Robotics. 31 (3), 778-789 (2015).
- Mosadegh, B., et al. Pneumatic Networks for Soft Robotics that Actuate Rapidly. Advanced Functional Materials. 24 (15), 2163-2170 (2014).
- Wang, T., Ge, L., Gu, G. Programmable design of soft pneu-net actuators with oblique chambers can generate coupled bending and twisting motions. Sensors and Actuators A: Physical. 271, 131-138 (2018).
- Marchese, A. D., Katzschmann, R. K., Rus, D. A Recipe for Soft Fluidic Elastomer Robots. Soft Robotics. 2 (1), 7-25 (2015).
