گریپر نرم روباتیک: 9 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

حوزه روباتیک نرم (روبات هایی که از مواد ذاتی نرم مانند سیلیکون و لاستیک ساخته شده اند) در سال های اخیر به سرعت در حال رشد بوده است. روبات های نرم می توانند در مقایسه با همتایان سخت خود سودمند باشند زیرا انعطاف پذیر بوده و با محیط های جدید سازگار هستند و تعامل انسان و روبات ایمن تری را تقویت می کنند. گیره های روباتیک نرم ، به ویژه ، می توانند برای جابجایی اجسام ظریف بدون ایجاد آسیب مفید باشند.

این دستورالعمل به عنوان راهنمای مفصلی در مورد نحوه ساخت "انگشتان" نرم روباتیک است که می تواند به راحتی با یک پمپ دستی ساده کار کند. فایل های STL برای قالب 3 تکه را می توانید در انتهای صفحه مشاهده کنید ، علاوه بر فایل STL برای هاب مرکزی که به شما امکان می دهد یک گیربکس نرم روباتیک 4 انگشتی کاملاً کاربردی ایجاد کنید. این پروژه برای علاقه مندان به روبات نرم و کلاس های درس به طور یکسان ایده آل است ، زیرا منابع نسبتاً کمی مورد نیاز است و زمان ساخت سریع نیز وجود دارد.

این روبات نرم در این دستورالعمل از گروه تحقیقاتی Whiteside در هاروارد و کار آنها با ایجاد شبکه های پنوماتیک الهام گرفته شده است: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. الهام نیز از منابع گسترده در Soft Robotic Toolkit گرفته شد.

تدارکات

• چاپگر سه بعدی (من از LulzBot Taz 5 استفاده کردم ، اما هر چاپگری باید کار کند)
• رشته PLA (ABS یا هر نوع رشته دیگر نیز باید کار کند ، فقط مطمئن شوید که با Ecoflex 00-50 سازگار است)
• کیت اندازه آزمایشی Ecoflex 00-50. همچنین می توانید از Ecoflex 00-30 استفاده کنید ، اما 00-50 دوام بیشتری دارد و در صورت امکان ترجیح داده می شود
• چوب بستنی یا همزن قهوه
• ظرفی با علائم حجم برای اندازه گیری Ecoflex. در صورت دسترسی می توانید از مقیاس استفاده کنید. شما فقط به راهی نیاز دارید تا قسمت A و B Ecoflex را به نسبت 1: 1 بر حسب جرم یا حجم اندازه گیری کنید.
• پارچه پنبه ای (حدود 1 فوت مربع چندین روبات ایجاد می کند)
• قیچی
• گیره کاغذ
• پمپ توپ

مواد اضافی اختیاری (برای پنجه کامل 4 انگشت مورد نیاز است)

• پمپ آکواریوم
• لوله های پلاستیکی (1/8 اینچ قطر بیرونی) - حدود 2 فوت کافی خواهد بود

مرحله 1: قالب خود را چاپ کنید

اولین قدم این است که قالب خود را چاپ کنید. 3 قطعه وجود دارد ، 2 عدد که برای ایجاد نیمه بالا و یکی برای قسمت پایین با هم قرار می گیرند. من از PLA استفاده کردم ، اما شما می توانید از ABS یا هر رشته دیگر استفاده کنید. فقط بررسی کنید که مواد شما با Ecoflex 00-50 سازگار باشد. اطمینان حاصل کنید که قطعات را جهت دهید تا نیازی به تولید مواد پشتیبانی نداشته باشید.

مرحله 2: Ecoflex 00-50 خود را مخلوط کنید

مرحله بعدی مخلوط کردن Ecoflex 00-50 است. همچنین می توانید از Ecoflex 00-30 استفاده کنید ، اما 00-50 در صورت امکان کمی قوی تر و ایده آل تر به نظر می رسد. توجه داشته باشید ، عمر قابلمه (زمان استفاده از Ecoflex به اندازه کافی روان است) فقط 18 دقیقه است ، بنابراین ممکن است قبل از شروع به هم زدن ، پارچه و قالب ها را آماده کنید (به مرحله بعد مراجعه کنید). Ecoflex 00-50 در 2 قسمت (A و B) موجود است و به نسبت وزن یا حجم به نسبت 1: 1 مخلوط می شود. اطمینان حاصل کنید که قبل از ریختن بطری ها را تکان دهید. برای پر کردن یک قالب ، بالا و پایین ، تقریباً به 10-8 گرم A و B (در مجموع 16-20 گرم) نیاز دارید. هنگامی که A و B را با هم ریختید ، با یک چوب بستنی به مدت 2-3 دقیقه مخلوط کنید. خوب مخلوط کنید ، اما سعی کنید از مخلوط کردن شدید اجتناب کنید (این باعث ایجاد حباب های ناخواسته می شود که می تواند به تمامیت ساختاری ربات آسیب برساند).

مرحله 3: قالب ها را بریزید

یک تکه پارچه (یا کاغذ چاپگر اگر به پارچه دسترسی ندارید) کمی کوچکتر از نیمه پایینی قالب برش دهید. 2 قطعه قالب بالا را کنار هم قرار دهید (توجه: یک طرف قسمت بالای قالب دارای یک سوراخ کمی بزرگتر است. این طرف از ناحیه خالی قسمت پایین قالب بالا می رود. این محفظه ورودی را تشکیل می دهد متورم نمی شود ، بلکه یکپارچگی ساختاری را ارائه می دهد). Ecoflex را به آرامی در قالب زیرین بریزید تا حدود 1/2 آن پر شود. سپس پارچه/کاغذ خود را داخل قالب پایینی قرار دهید و بقیه راه را پر کنید. بعد ، قالب بالا را پر کنید. مطمئن شوید که هر محفظه کاملاً پر به نظر می رسد. روی یک سطح صاف قرار دهید و 3 ساعت صبر کنید تا Ecoflex خوب شود.

مرحله 4: هر دو نیمه را از قالب جدا کنید

پس از 3 ساعت ، زمان قالب گیری فرا رسیده است! می توانید از موچین برای ردیابی لبه های قالب استفاده کنید که حذف آن را آسان تر می کند. Ecoflex کشش دارد بنابراین از کشیدن قالب نترسید ، اما مراقب باشید که هیچ یک از قسمت های نازک پاره نشود. برای قالب بالا ، از نگهدارنده های مستطیلی کوچک برای جدا کردن کناره ها استفاده کنید.

مرحله 5: نیمه ها را با هم مهر کنید

حالا وقت آن است که نیمه ها را با هم ببندیم! یک دسته جدید از Ecoflex تهیه کنید (این می تواند یک دسته بسیار کوچک باشد) و یک لایه نازک را روی قطعه پایینی پهن کنید. موارد بیشتر در اینجا بیشتر است ، شما باید مطمئن شوید که از مسدود شدن کانال هوا جلوگیری می کنید! سپس ، نیمه بالایی را روی قطعه پایینی قرار دهید و از چوب بستنی خود برای نقاشی در اطراف لبه محل اتصال این دو قطعه استفاده کنید. این کار را روی کاغذ یا کاغذ روغنی (نه حوله کاغذی انجام دهید زیرا Ecoflex برای حوله کاغذی خوب می شود). ایده خوبی است که هنگام انجام این مرحله مقداری Ecoflex اضافی بین محفظه اول جامد و محفظه دوم قرار دهید. این امر باعث تقویت این ناحیه می شود تا مطمئن شوید هنگام وارد کردن منبع هوای خود پاره نمی شود. اگر Ecoflex اضافی به دور ربات می آید ، نگران نباشید- بعداً می توانید این کار را با قیچی قطع کنید. 3 ساعت منتظر بمانید و سپس ربات را بردارید و Ecoflex اضافی را قطع کنید.

مرحله 6: کانال هوا را سوراخ کنید

انتهای گیره کاغذ را برداشته و از آن برای سوراخ کردن کانال هوا استفاده کنید. آن را در مرکز قرار دهید ، درست بالای جایی که قطعه پایینی با قطعه بالایی برخورد می کند. اطمینان حاصل کنید که محفظه بزرگ را بدون جیب هوا سوراخ کنید (نه طرف دیگر که دارای جیب هوا است!). کانال هوا از مرکز اولین محفظه بزرگ شروع می شود ، بنابراین نیازی نیست که گیره کاغذ را بیش از حد فشار دهید. مراقب باشید آن را زیاد فشار ندهید وگرنه می توانید به طور تصادفی ربات را پاره کنید.

مرحله 7: آزمایش کنید! در صورت لزوم نشتی را مهر و موم کنید

حالا گیره کاغذ را بردارید و سوزن پمپ خود را در سوراخی که به تازگی با گیره کاغذ ایجاد کرده اید ، قرار دهید. پمپ کنید و تماشا کنید که ربات شما باد می کند!

عیب یابی:

• اگر هنگام تلاش برای باد کردن ، با مقاومت مواجه شدید ، کانال هوا را پیدا نکرده اید ، سعی کنید سوزن را در ربات قرار دهید.
• اگر صدای خروج هوا را می شنوید ، ربات شما ممکن است سوراخی داشته باشد. برای تشخیص محل نشت می توانید یک فنجان را با آب پر کنید و هوا را به داخل ربات پمپ کنید (حباب هایی را که از سوراخ بیرون می آید خواهید دید). می توانید سوراخ را با نوار علامت گذاری کرده و دسته ای دیگر از Ecoflex بسازید تا سوراخ بسته شود.
• اگر محفظه های خاصی منبسط نشوند ، کانال هوای شما مسدود شده است. می توانید از گیره کاغذ برای رفع انسداد استفاده کنید ، اما به احتمال زیاد مجبور خواهید شد که ربات را بازسازی کنید. با این وجود نیازی به ترس نیست- قالب کاملاً قابل استفاده است و باید مقدار زیادی Ecoflex باقی مانده باشد!

مرحله 8: مرحله اضافی اختیاری: یک پنجه نرم روباتیک کامل ایجاد کنید

در قسمت فایل ، یک STL برای هاب مرکزی وجود دارد. این را می توان به صورت سه بعدی چاپ کرد (نیاز به پشتیبانی دارد بنابراین به نوع حمایتی که استفاده می کنید توجه کنید تا مطمئن شوید بدون شکسته شدن لوله های نازک جدا می شود) با استفاده از PLA یا هر رشته دیگر. هاب مرکزی را می توان به لوله (قطر خارجی 1/8 اینچ) و سپس به هر پمپ هوا (من از پمپ آکواریوم استفاده کردم) متصل کرد. پس از چاپ هاب مرکزی ، 4 انگشت روبات نرم بسازید و آنها را به 4 لوله بیرونی وصل کنید. لوله را به لوله بزرگ بالای هاب مرکزی وصل کنید ، پمپ را به انتهای دیگر لوله خود وصل کنید ، پمپ خود را روشن کرده و باد کردن پنجه خود را تماشا کنید!

مرحله 9: فایل های STL

در اینجا فایل های. STL برای هاب مرکزی و قالب 3 تکه است!