Soft Robotic Gripper: 9 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Oblast měkké robotiky (roboty vyrobené z vnitřně měkkých materiálů, jako jsou silikony a gumy) v posledních letech rychle roste. Měkké roboty mohou být výhodné ve srovnání s jejich tvrdými protějšky, protože jsou flexibilní, přizpůsobitelné novým prostředím a podporují bezpečnější interakci člověk-robot. Zejména měkké robotické chapadla mohou být užitečné pro manipulaci s choulostivými předměty, aniž by došlo k poškození.

Tento Instructable slouží jako podrobný návod, jak zkonstruovat měkké robotické „prsty“, které lze snadno ovládat pomocí jednoduché ruční pumpy. Soubory STL pro 3dílnou formu najdete ve spodní části stránky, kromě souboru STL pro centrální rozbočovač, který vám umožní vytvořit plně funkční 4prstý měkký robotický chapač. Tento projekt je ideální pro nadšence do měkkých robotů i do učeben, s relativně malým počtem potřebných zásob a rychlými časy výroby.

Soft robot v tomto Instructable byl inspirován výzkumnou skupinou Whiteside na Harvardu a jejich prací při vytváření pneumatických sítí: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. Inspiraci čerpali také z rozsáhlých zdrojů Soft Robotic Toolkit.

Zásoby

• 3D tiskárna (použil jsem LulzBot Taz 5, ale každá tiskárna by měla fungovat)
• PLA filament (ABS nebo jakýkoli jiný typ vlákna by měl také fungovat, jen se ujistěte, že je kompatibilní s Ecoflex 00-50)
• Zkušební velikost sady Ecoflex 00-50. Můžete také použít Ecoflex 00-30, ale 00-50 je odolnější a pokud možno upřednostňovaný
• Nanuková tyčinka nebo míchačka na kávu
• Kontejner se značkami objemu pro měření Ecoflex. Pokud máte přístup, můžete také použít váhu. Potřebujete nějaký způsob, jak změřit části A a B Ecoflexu na hmotnostní nebo objemový poměr 1: 1.
• Bavlněná tkanina (asi 1 čtvereční stopa udělá několik robotů)
• Nůžky
• Kancelářská svorka
• Kuličkové čerpadlo

Volitelné přídavné materiály (potřebné pro plné 4prsté drápy)

• Akvarijní čerpadlo
• Plastové trubky (vnější průměr 1/8 palce) - asi 2 stopy budou stačit

Krok 1: Vytiskněte si formu

Prvním krokem je vytištění formy. K dispozici jsou 3 kusy, 2, které do sebe zapadají, aby vytvořily horní polovinu a jeden pro spodní část. Použil jsem PLA, ale můžete použít ABS nebo jiné vlákno. Jen zkontrolujte, zda bude váš materiál kompatibilní s Ecoflex 00-50. Díly nezapomeňte orientovat, abyste nemuseli generovat podpůrný materiál.

Krok 2: Smíchejte Ecoflex 00-50

Dalším krokem je smíchání Ecoflex 00-50. Můžete také použít Ecoflex 00-30, ale 00-50 se zdá být trochu silnější a pokud možno ideálnější. Uvědomte si, že doba zpracovatelnosti (doba, po kterou je Ecoflex dostatečně tekutý na práci) je pouze 18 minut, takže může být vhodné připravit látku a formy (viz další krok), než začnete míchat. Ecoflex 00-50 se dodává ve 2 dílech (A a B) a míchá se v poměru 1: 1 podle hmotnosti nebo objemu. Před naléváním lahve protřepejte. K naplnění jedné formy, horní a dolní části budete potřebovat přibližně 8-10 gramů A a B (celkem 16-20 gramů). Jakmile nalijete A a B dohromady, míchejte s nanukovou tyčinkou 2–3 minuty. Dobře promíchejte, ale snažte se vyhnout míchání příliš energicky (vytvoří se tím nežádoucí bubliny, které by mohly poškodit strukturální integritu robota).

Krok 3: Nalijte formy

Odřízněte kus látky (nebo papír do tiskárny, pokud nemáte přístup k látce), který je o něco menší než spodní polovina formy. Umístěte 2 kusy horní formy k sobě (Poznámka: jedna strana horní části formy má o něco větší otvor. Tato strana prochází prázdnou oblastí spodní části horní formy. Tím se vytvoří vstupní komora, která nenafoukne, ale zajistí strukturální integritu). Pomalu nalijte Ecoflex do spodní formy, dokud nebude naplněn asi do 1/2. Poté vložte látku/papír do spodní formy a zbytek cesty naplňte. Dále vyplňte horní formu. Ujistěte se, že je každá komora zcela plná. Umístěte na rovný povrch a počkejte 3 hodiny, než se Ecoflex vytvrdí.

Krok 4: Demolujte obě poloviny

Po 3 hodinách je čas sejmout z formy! Pomocí pinzety můžete vystopovat okraje forem, což usnadní vyjmutí. Ecoflex je pružný, takže se nebojte zatáhnout za formu, ale dávejte pozor, abyste neroztrhli některá tenká místa. Pro horní formu použijte malé obdélníkové držáky, abyste od sebe oddělili strany.

Krok 5: Utěsněte poloviny dohromady

Nyní je čas spojit poloviny dohromady! Vytvořte novou dávku Ecoflexu (může to být velmi malá dávka) a na spodní díl naneste tenkou vrstvu. Méně je zde více, chcete se ujistit, že se ucpete vzduchový kanál! Poté položte horní polovinu na spodní díl a pomocí nanuku namalujte kolem okraje, kde se oba kusy setkávají. Udělejte to na pergamenovém papíru nebo staniolu (ne na papírovém ručníku, protože Ecoflex se vytvrdí na papírovém ručníku). Při tomto kroku je dobré vložit ještě nějaký Ecoflex mezi plnou první komoru a druhou komoru. To posílí tuto oblast, aby se zajistilo, že se neroztrhne, když do ní vložíte zdroj vzduchu. Pokud se kolem robota dostane nějaký další Ecoflex, nebojte se- můžete to později odříznout nůžkami. Počkejte 3 hodiny a poté robota vyjměte a přebytečný Ecoflex odřízněte.

Krok 6: Proražte vzduchový kanál

Vezměte konec kancelářské sponky a použijte jej k propíchnutí vzduchového kanálu. Umístěte jej doprostřed, těsně nad místo, kde se spodní díl setkává s horním dílem. Ujistěte se, že jste propíchli velkou komoru bez vzduchové kapsy (nikoli na druhé straně, která má vzduchovou kapsu!). Vzduchový kanál začíná ve středu první velké komory, takže nemusíte příliš tlačit kancelářskou sponku. Dávejte pozor, abyste jej nezatlačili příliš daleko, jinak byste mohli robota omylem roztrhat.

Krok 7: Testujte! Je -li to nutné, utěsněte případné netěsnosti

Nyní vyjměte kancelářskou sponku a vložte jehlu pumpy do otvoru, který jste právě vytvořili pomocí kancelářské sponky. Pumpujte a sledujte, jak se váš robot nafukuje!

Odstraňování problémů:

• Pokud při pokusu o nafukování narazíte na odpor, nenašli jste vzduchový kanál, zkuste přemístit jehlu do robota.
• Pokud slyšíte, jak vzduch proudí ven, váš robot může mít díru. Můžete naplnit šálek vodou a pumpovat vzduch do robota, abyste zjistili, kde je únik (uvidíte bubliny vycházející z otvoru). Dírku můžete označit ostřím a vyrobit další dávku Ecoflexu, která díru utěsní.
• Pokud se určité komory neroztáhnou, váš vzduchový kanál je ucpaný. Můžete se pokusit uvolnit ji pomocí kancelářské sponky, ale je pravděpodobné, že budete muset robota předělat. Není se čeho bát- forma je zcela opakovaně použitelná a měli byste mít spoustu Ecoflexu!

Krok 8: Volitelný krok navíc: Vytvořte plně měkký robotický dráp

V části souboru je STL pro centrální rozbočovač. Toto může být vytištěno 3D (vyžaduje podporu, takže dávejte pozor na to, jaký typ podpory používáte, abyste se ujistili, že se uvolní, aniž by došlo k porušení tenkých trubek) pomocí PLA nebo jiného vlákna. Centrální náboj lze připojit k hadičkám (vnější průměr 1/8 palce) a poté k libovolnému vzduchovému čerpadlu (použil jsem akvarijní čerpadlo). Jakmile vytisknete centrální náboj, vytvořte 4 prsty měkkého robota a připevněte je ke 4 vnějším trubkám. Připojte hadičku k velké trubce v horní části centrálního náboje, připojte pumpu na druhý konec hadičky, zapněte pumpu a sledujte, jak se vaše drápy nafukují!

Krok 9: Soubory. STL

Zde jsou soubory. STL pro centrální rozbočovač a třídílnou formu!