Мягкий роботизированный захват: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Область мягкой робототехники (роботы, сделанные из мягких материалов, таких как силиконы и каучуки) в последние годы быстро растет. Мягкие роботы могут быть выгодны по сравнению со своими жесткими аналогами, потому что они гибкие, адаптируемые к новым условиям и способствуют более безопасному взаимодействию человека с роботом. В частности, мягкие роботизированные захваты могут быть полезны для работы с хрупкими предметами без повреждений.

Это руководство служит подробным руководством по созданию мягких роботизированных «пальцев», которыми можно легко управлять с помощью простого ручного насоса. Файлы STL для пресс-формы из трех частей можно найти внизу страницы в дополнение к файлу STL для центральной ступицы, что позволит вам создать полностью функционирующий мягкий роботизированный захват с 4 пальцами. Этот проект идеально подходит как для энтузиастов мягких роботов, так и для учебных классов, поскольку требует относительно небольшого количества расходных материалов и быстрого времени изготовления.

Мягкий робот в этом руководстве был вдохновлен исследовательской группой Whiteside в Гарварде и их работой по созданию пневматических сетей: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. Вдохновение было также почерпнуто из обширных ресурсов Soft Robotic Toolkit.

Запасы

• 3D-принтер (я использовал LulzBot Taz 5, но любой принтер должен работать)
• Нить PLA (ABS или любой другой тип нити также подойдет, просто убедитесь, что она совместима с Ecoflex 00-50)
• Набор пробных размеров Ecoflex 00-50. Вы также можете использовать Ecoflex 00-30, но 00-50 более прочный и предпочтительный, если это возможно.
• Палочка для мороженого или мешалка для кофе
• Контейнер с отметками объема для измерения Ecoflex. Также можно использовать весы, если у вас есть доступ. Вам просто нужен способ измерить части A и B Ecoflex в соотношении 1: 1 по массе или по объему.
• Хлопчатобумажная ткань (примерно на 1 квадратный фут можно сделать несколько роботов).
• Ножницы
• Скрепка для бумаг
• Шариковый насос

Необязательные дополнительные материалы (необходимы для полноценного 4-х пальцевого когтя)

• Аквариумный насос
• Пластиковая трубка (внешний диаметр 1/8 дюйма) - около 2 футов будет достаточно

Шаг 1. Распечатайте форму

Первый шаг - распечатать форму. Есть 3 части: 2, которые соединяются вместе, чтобы образовать верхнюю половину, и одна - для нижней. Я использовал PLA, но вы можете использовать ABS или любую другую нить. Просто убедитесь, что ваш материал совместим с Ecoflex 00-50. Обязательно сориентируйте детали, чтобы не создавать опорный материал.

Шаг 2: Смешайте Ecoflex 00-50

Следующим шагом является смешивание Ecoflex 00-50. Вы также можете использовать Ecoflex 00-30, но 00-50 кажется немного прочнее и, если возможно, более идеальным. Имейте в виду, что жизнеспособность (время, когда Ecoflex станет достаточно текучей для работы) составляет всего 18 минут, поэтому рекомендуется подготовить ткань и формы (см. Следующий шаг) перед тем, как начать смешивание. Ecoflex 00-50 состоит из 2 частей (A и B) и смешивается в соотношении 1: 1 по весу или по объему. Обязательно встряхните бутылки перед разливом. Вам понадобится примерно 8-10 граммов A и B (всего 16-20 граммов), чтобы заполнить одну форму, верхнюю и нижнюю. После того, как вы слейте A и B вместе, перемешивайте палочкой для мороженого в течение 2-3 минут. Хорошо перемешайте, но старайтесь не перемешивать слишком сильно (это приведет к образованию нежелательных пузырьков, которые могут повредить конструктивную целостность робота).

Шаг 3: разлейте формы

Отрежьте кусок ткани (или бумагу для принтера, если у вас нет доступа к ткани), который немного меньше нижней половины формы. Соедините 2 части верхней формы вместе (Примечание: одна сторона верхней части формы имеет отверстие немного большего размера. Эта сторона проходит над пустой областью нижней части верхней формы. Это образует входную камеру, которая не надувается, но обеспечивает целостность конструкции). Медленно налейте Ecoflex в нижнюю форму примерно на половину. Затем поместите ткань / бумагу в нижнюю форму и заполните ее до конца. Далее заполняем верхнюю форму. Убедитесь, что каждая камера кажется полностью заполненной. Положите на ровную поверхность и подождите 3 часа, пока Ecoflex не затвердеет.

Шаг 4: демонтировать обе половины

Через 3 часа пора демонтировать! Вы можете использовать пинцет, чтобы обвести края форм, чтобы их было легче удалить. Ecoflex эластичен, поэтому не бойтесь тянуть за форму, но будьте осторожны, чтобы не порвать тонкие участки. Для верхней формы используйте небольшие прямоугольные держатели, чтобы отделить стороны друг от друга.

Шаг 5: скрепите половинки вместе

Пришло время скрепить половинки вместе! Сделайте новую партию Ecoflex (это может быть очень маленькая партия) и нанесите ТОНКИЙ слой на нижнюю часть. Здесь меньше значит больше, вы должны быть уверены, что не забьете воздушный канал! Затем поместите верхнюю половину на нижнюю часть и используйте палочку для мороженого, чтобы прокрасить край, где встречаются две части. Делайте это на пергаментной бумаге или фольге (не на бумажном полотенце, потому что Ecoflex застывает на бумажном полотенце). При выполнении этого шага рекомендуется установить дополнительный Ecoflex между твердой первой камерой и второй камерой. Это укрепит эту область, чтобы гарантировать, что она не разорвется, когда вы вставите в нее источник воздуха. Если вокруг робота окажется немного лишнего Ecoflex, не волнуйтесь - вы можете отрезать его ножницами позже. Подождите 3 часа, затем снимите робота и срежьте излишки Ecoflex.

Шаг 6: проколите воздушный канал

Возьмите конец скрепки и проткните им воздушный канал. Поместите его в центр, чуть выше того места, где нижняя часть встречается с верхней. Убедитесь, что вы прокалываете большую камеру без воздушного кармана (а не на другой стороне, где есть воздушный карман!). Воздушный канал начинается в центре первой большой камеры, поэтому вам не нужно слишком сильно вдавливать скрепку. Будьте осторожны, не вдавите его слишком сильно, иначе вы можете случайно порвать робота.

Шаг 7: Тест! При необходимости заглушите любые утечки

Теперь удалите скрепку и вставьте иглу помпы в отверстие, которое вы только что создали с помощью скрепки. Качайте и смотрите, как ваш робот надувается!

Исправление проблем:

• Если вы чувствуете сопротивление при попытке надуть, вы не нашли воздушный канал, попробуйте переставить иглу в роботе.
• Если вы слышите выходящий воздух, в вашем роботе может быть дыра. Вы можете наполнить чашку водой и закачать воздух в робота, чтобы определить место утечки (вы увидите пузырьки, выходящие из отверстия). Вы можете отметить отверстие острием и сделать еще одну порцию Ecoflex, чтобы закрыть отверстие.
• Если определенные камеры не расширяются, ваш воздушный канал забит. Вы можете попробовать использовать скрепку, чтобы прочистить его, но есть вероятность, что вам придется переделать робота. Однако не стоит бояться - форма полностью многоразовая, и у вас должно остаться много Ecoflex!

Шаг 8: Необязательный дополнительный шаг: Создайте полностью мягкий роботизированный коготь

В разделе файлов находится STL для центрального концентратора. Его можно напечатать на 3D-принтере (для этого требуется поддержка, поэтому обратите внимание на то, какой тип поддержки вы используете, чтобы убедиться, что он оторвется, не сломав тонкие трубки), используя PLA или любую другую нить. Центральную втулку можно подсоединить к трубке (внешний диаметр 1/8 дюйма), а затем к любому воздушному насосу (я использовал аквариумный насос). После того, как вы напечатали центральную втулку, сделайте 4 мягких пальца робота и прикрепите их к 4 внешним трубкам. Присоедините трубку к большой трубке в верхней части центральной ступицы, прикрепите насос к другому концу трубки, включите насос и наблюдайте, как ваш коготь надувается!

Шаг 9: файлы. STL

Вот файлы. STL для центральной ступицы и трехкомпонентной формы!