Tasarım ve Yumuşak Modüler Robotlar için bir Elastomerik Birimi Fabrikasyon Minimal İnvaziv Cerrahi

Bu protokolün genel amacı, minimal invaziv cerrahide kullanılmak üzere multimodal bir manipülatöre entegre edilecek yumuşak bir ünite üretmektir. Bu yöntem, yüksek el becerisi ve sertleştirme yeteneklerine sahip yumuşak bir manipülatörün üretim prosedürünün nasıl optimize edileceğini göstererek yumuşak robotik alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin en büyük avantajı çok hızlı ve düşük maliyetli olmasıdır.

Ek olarak, nihai ürün, manipülatörün performansını artıran çok modlu bir mimari üretmek için çoğaltılabilir. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edecektir, çünkü karmaşık şekillere sahip silikon modüller genellikle çok aşamalı bir yayın prosedürü gerektirir, çünkü optimizasyon genellikle zaman alıcıdır. Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritik öneme sahiptir, çünkü harici vardiya üretim adımlarının öğrenilmesi zordur, çünkü bunlar nihai amaç için tamamen değiştirilmiş ticari bir parlak kaymaya dayanır.

Prosedürü gösteren, Jada Bon PhD öğrencisi ve laboratuvarımdan araştırma görevlisi Margarita Blanco olacak. Aynı Petri kabına 12 gram A kısmı ve 12 gram B kısmı ekleyin ve silikonu hazırlamak için karıştırın. Daha sonra karışık silikonu bir bar vakum basıncı altında bir DGA'ya yerleştirin.

Silikon malzemeden tüm kabarcıklar çıkana kadar malzemeyi vakum altında tutun. Bu, malzemeler kabarcıkların varlığından tamamen kurtulduğunda, vakumu serbest bıraktığında ve artık kullanıma hazır olan silikonu çıkardığında genellikle yaklaşık 10 dakika sürer. Önce takviye silindirini ve odacıkların üst kısmını A kapağına yerleştirerek ve ardından etrafındaki kabukları kapatarak kalıbı monte edin.

Silikonu monte edilmiş kalıbın içine kabukların kenarına kadar dökün. Fırını 60 santigrat dereceye ayarlayın ve doldurulmuş kalıbı fırına yerleştirin. Silikon kürlenmeyi yaklaşık 30 dakika bekletin.

Kürlenmiş silikondan dış kabukları ve kapak A'yı çıkarın. Daha sonra, silikon modülleri haznelerin temelinden ve takviye silindirini kapak B'nin içine yerleştirin. Modülün üst yüzeyi ile kabukların kenarları arasında 10 milimetrelik bir boşluk olacak şekilde kabukları modülün etrafında tekrar kapatın, 10 milimetre yukarı kaydırın. Yeniden düzenlenen kalıbın içine, üst taraftaki kabukların kenarına kadar ilave silikon dökün.

Taze dökülmüş silikonu 60 derecelik bir fırında yaklaşık 30 dakika kürleyin. Dış kabukları, kapağı B'yi ve takviye silindiri hariç tüm hazneleri çıkarın. Üç milimetre çapında silikon tüpleri yaklaşık 30 santimetre uzunluğunda kesin.

İlk 10 milimetre boyunca her tüpün bir ucunun dışına silikon yapıştırıcı sürün. Ardından tüpleri iki milimetrelik özel kanalın içine yerleştirin. Silikon ünitesinde.

Tutkalın 12 dakika kürlenmesine izin verin. Oda sıcaklığında, genişletilebilir örgülü bir kılıftan 70 santimetre kesin ve ardından kılıfın içine üç santimetre çapında 25 santimetre uzunluğunda metal bir silindir yerleştirin. Ardından, kıvrımlar oluşturmak için kılıfı aşağı doğru itin ve silindire doğru zorlayın.

Mekanik olarak, kılıfı bir kelepçe ile yerine sabitleyin ve iki ila üç dakika boyunca 350 santigrat derecede bir ısıtma tabancası ile ısıtın. Kalıcı bir deformasyon elde etmek için, kılıfın oda sıcaklığına soğumasını bekleyin ve ardından iç silindiri çıkarın. Tüpleri silikon ünitesinden kapak C'nin deliklerinden geçirin. Daha sonra üç gram DGA silikonunu kapak C'ye dökün ve daha önce imal edilmiş modülün alt tarafını kapak C'ye kaydırın. Kıvrımlı kılıfı modülün etrafına kaydırın ve ilk kıvrımları kapak C'nin içine itin ve taze dökülmüş silikonun içine daldırın.

Fırını 60 santigrat dereceye ayarlayın ve numuneyi yaklaşık 20 dakika bekletin. Silikon sertleştikten sonra, kılıfı üst tarafa sabitlemek için D kapağını kullanarak aynı işlemi diğer tarafta da tekrarlayın. Silikon üst taraftan da sertleştikten sonra, modülün altından ve üstünden sırasıyla hem C kapağını hem de D kapağını çıkarın.

Son olarak, takviye silindirini tüm silikon ünitesinden çıkarın. Plastik bir bardağa birkaç gram sıvı lateks dökün ve yüzey tamamen kaplanana kadar zar silindirini sıvı lateksin içine daldırın. Daha sonra lateksten çıkarın ve zarın kaputun altında 20 dakika kurumasını bekleyin.

Daha sonra tekrar latekse batırarak ve 20 dakika daha kurumaya bırakarak ikinci bir katman oluşturun. Kuruduktan sonra zarı kalıptan çıkarın. İki milimetre çapında bir boruyu 30 santimetre uzunluğunda kesin.

Daha sonra 10 milimetreye 10 milimetrelik bir naylon mendil parçası alın ve tüpün bir ucunu bu mendille süper yapıştırıcı kullanarak kapatın. Daha sonra, yaklaşık dört gram granül kahve tartın ve zarı mümkün olduğunca tozla doldurun. Tüpün filtrelenmiş ucunu doldurulmuş zarın içine yerleştirin ve tüpün etrafına sabitleyin.

Plastik bir film kullanarak, zarı sertleştirmek için tüpün diğer tarafına bir vakum uygulayın ve ardından zarı silikon modülün boş merkezi kanalının içine yerleştirin. Ardından, takviye membranının uçlarını silikon modüle yapıştırın. Modülün alt tarafındaki halkayı kapatın.

Yüzeyi düzleştirmek için halkaya biraz taze silikon dökün ve silikonun bir kapüşon altında kurumasını bekleyin. Son olarak, halkaları çıkarın ve modülün üst tarafı için prosedürü tekrarlayın. Her üç hazne de aynı basınçla aynı anda çalıştırıldığında, modül sıfır bar'da 50 milimetre uzunluktan başlayarak uzar, modül 0,65 bar basınçla 83,3 milimetreye ulaşır, bu da 33,3 milimetrelik bir uzamaya karşılık gelir, bu da yaklaşık %66'dırOdacıklardan sadece bir veya ikisinin kullanılması kurulumun bükülmesine neden olur.

Modül, bir odacıklı bükme durumunda 120 dereceye kadar, iki odacıklı bükme için 80 dereceye kadar bükme yeteneğine sahiptir. Her iki durumda da, odalar yaklaşık 0,3 bar şişirildiğinde önemli bir bükülme başlar. Modül, bir oda çalıştırıldığında 24.1 Newton'dan, üç oda şişirildiğinde 47.1 Newton'a kadar kuvvet üretebilir.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik düzgün bir şekilde yapılırsa dört saat içinde yapılabilir. Bu teknik, yumuşak robotik alanındaki araştırmacıların, yumuşak yapılar için akışkan, hareket etme ve değişken sertlik teknolojileri arasındaki kombinasyonu keşfetmelerinin yolunu açıyor. Bu videoyu izledikten sonra, yumuşak malzemelerin kalıplanmasının nasıl yönetileceğini ve esnek 3D hesap makinelerinin değişken bir sertlik mekanizmasıyla nasıl entegre edileceğini iyi anlamış olmalısınız.

Silikon, lateks ile çalışmanın gerçekten tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken çeker ocak altında çalışmak ve eldiven giymek gibi ön önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.