Soft Robotic Gripper: 9 steg

2025 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2025-01-13 06:58

Fältet mjuk robotik (robotar tillverkade av inneboende mjuka material som kisel och gummi) har vuxit snabbt de senaste åren. Mjuka robotar kan vara fördelaktiga i jämförelse med sina hårda motsvarigheter eftersom de är flexibla, anpassningsbara till nya miljöer, och de främjar säkrare människa-robot-interaktion. Mjuka robotgripare kan i synnerhet vara användbara för att hantera känsliga föremål utan att orsaka skada.

Denna instruktionsbok fungerar som en detaljerad guide om hur man konstruerar mjuka robotiska "fingrar" som enkelt kan manövreras med en enkel handpump. STL-filerna för den tredelade formen finns längst ner på sidan, förutom STL-filen för ett centralt nav som gör att du kan skapa en fullt fungerande 4-fingrad mjuk robotgrepp. Detta projekt är idealiskt för både entusiaster av mjuka robotar och klassrum, med relativt få leveranser och snabba tillverkningstider.

Den mjuka roboten i denna Instructable är inspirerad av Whitesides forskargrupp vid Harvard och deras arbete med att skapa pneumatiska nätverk: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. Inspiration hämtades också från de omfattande resurserna på Soft Robotic Toolkit.

Tillbehör

• 3D -skrivare (jag använde en LulzBot Taz 5, men vilken skrivare som helst skulle fungera)
• PLA-filament (ABS eller någon annan glödtrådstyp ska fungera också, se bara till att det är kompatibelt med Ecoflex 00-50)
• Teststorlek för Ecoflex 00-50. Du kan också använda Ecoflex 00-30, men 00-50 är mer hållbar och föredras om möjligt
• Popsicle stick eller kafferörare
• Behållare med volymmärken för att mäta Ecoflex. Kan också använda en skala om du har åtkomst. Du behöver bara sätt att mäta delar A och B i Ecoflex i ett 1: 1 förhållande efter massa eller volym.
• Bomullstyg (cirka 1 kvadratfot kommer att göra flera robotar)
• Sax
• Gem
• Bollpump

Extra material som tillval (behövs för hela 4-fingrade klo)

• Akvariumpump
• Plaströr (1/8 tum ytterdiameter) - cirka 2 fot kommer att räcka

Steg 1: Skriv ut din form

Det första steget är att skriva ut din form. Det finns 3 stycken, 2 som passar ihop för att göra den övre halvan och en för botten. Jag använde PLA, men du kan använda ABS eller annat glödtråd. Kontrollera bara att ditt material kommer att vara kompatibelt med Ecoflex 00-50. Se till att rikta delarna så att du inte behöver generera stödmaterial.

Steg 2: Blanda din Ecoflex 00-50

Nästa steg är att blanda Ecoflex 00-50. Du kan också använda Ecoflex 00-30, men 00-50 verkar lite starkare och mer idealisk om möjligt. Var medveten om att brukstiden (tiden Ecoflex är flytande nog att arbeta med) bara 18 minuter, så det kan vara en bra idé att förbereda tyget och formarna (se nästa steg) innan du börjar blanda. Ecoflex 00-50 finns i 2 delar (A och B) och blandas i 1: 1 vikt- eller volymförhållande. Var noga med att skaka flaskorna innan du häller. Du behöver cirka 8-10 gram A och B (totalt 16-20 gram) för att fylla en form, topp och botten. När du häller A och B tillsammans, blanda med en popsicle-pinne i 2-3 minuter. Blanda väl, men försök att undvika att blanda för kraftigt (detta skapar oönskade bubblor som kan skada robotens strukturella integritet).

Steg 3: Häll formarna

Klipp en bit tyg (eller skrivarpapper om du inte har tillgång till tyg) som är något mindre än formens nedre halva. Placera de två bitarna av den övre formen tillsammans (Obs: ena sidan av den övre delen av formen har ett något större hål. Denna sida går över det tomma området på den nedre delen av toppformen. Detta kommer att bilda ingångskammaren som kommer inte att blåsa upp, men kommer att ge strukturell integritet). Häll långsamt Ecoflex i bottenformen tills den är ungefär 1/2 full. Lägg sedan ditt tyg/papper i den nedre formen och fyll det resten av vägen. Fyll sedan den övre formen. Se till att varje kammare ser helt full ut. Placera på en plan yta och vänta 3 timmar tills Ecoflex har härdat.

Steg 4: Demold båda halvorna

Efter 3 timmar är det dags att demold! Du kan använda pincett för att spåra kanterna på formarna vilket gör det lättare att ta bort. Ecoflex är stretchigt så var inte rädd för att dra i formen, men var försiktig så att du inte sliter några av de tunna områdena. För den övre formen, använd de små rektangulära hållarna för att bända sidorna isär.

Steg 5: Förslut halvorna tillsammans

Nu är det dags att täta ihop halvorna! Gör en ny sats med Ecoflex (detta kan vara en mycket liten sats) och bred ut ett TUNT lager på botten. Mindre är mer här, du vill vara säker på att undvika att täppa till luftkanalen! Lägg sedan den övre halvan på botten och använd din popsicle -pinne för att måla runt kanten där de två bitarna möts. Gör detta på bakplåtspapper eller stanniol (inte pappershandduk eftersom Ecoflex härdar till pappershandduken). Det är en bra idé när du gör detta steg att lägga lite extra Ecoflex mellan den solida första kammaren och den andra kammaren. Detta kommer att förstärka detta område för att se till att det inte rippar när du sätter in din luftkälla. Om det blir lite extra Ecoflex runt roboten, oroa dig inte- du kan klippa av det här med sax senare. Vänta 3 timmar och ta sedan bort roboten och klipp av eventuellt överskott av Ecoflex.

Steg 6: Punktera luftkanalen

Ta slutet av ett gem och använd det för att punktera luftkanalen. Placera den i mitten, precis ovanför där bottenstycket möter toppstycket. Se till att du punkterar den stora kammaren utan luftficka (inte den andra sidan som har en luftficka!). Luftkanalen börjar i mitten av den första stora kammaren, så du behöver inte trycka in gemet för långt. Var försiktig så att du inte trycker in den för långt, annars kan du riva roboten av misstag.

Steg 7: Testa! Täta eventuella läckor om det behövs

Ta nu bort gemet och placera nålen på din pump i hålet du just skapade med gemet. Pumpa och se din robot blåsa upp!

Felsökning:

• Om du upplever motstånd när du försöker blåsa upp, har du inte hittat luftkanalen, försök flytta nålen i roboten.
• Om du hör luft rusa ut kan din robot ha ett hål. Du kan fylla en kopp med vatten och pumpa luft in i roboten för att identifiera var läckan är (du kommer att se bubblor som kommer från hålet). Du kan markera hålet med en skärpa och göra ytterligare en sats med Ecoflex för att täta hålet.
• Om vissa kammare inte expanderar är din luftkanal igensatt. Du kan försöka använda gemet för att rensa det, men chansen är stor att du kanske måste göra om roboten. Du behöver inte vara rädd- formen är helt återanvändbar och du bör ha gott om Ecoflex kvar!

Steg 8: Tillval Extra Steg: Skapa en Full Soft Robotic Claw

Under filavsnittet finns en STL för ett centralt nav. Detta kan vara 3D -utskrivet (det kräver stöd så var uppmärksam på vilken typ av stöd du använder för att se till att det lossnar utan att de tunna rören går sönder) med hjälp av PLA eller någon annan filament. Det centrala navet kan anslutas till slangar (1/8 tum ytterdiameter) och sedan till valfri luftpump (jag använde en akvariepump). När du har skrivit ut mittnavet gör du 4 mjuka robotfingrar och fäster dem på de 4 yttre rören. Fäst slangen på det stora röret ovanpå det centrala navet, fäst pumpen i den andra änden av din slang, slå på pumpen och se hur din klo blåses upp!

Steg 9:. STL -filer

Här är. STL-filerna för det centrala navet och den tredelade formen!