Miękki chwytak robota: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Dziedzina robotyki miękkiej (roboty wykonane z materiałów z natury miękkich, takich jak silikony i gumy) rozwija się w ostatnich latach w szybkim tempie. Roboty miękkie mogą być korzystne w porównaniu ze swoimi twardymi odpowiednikami, ponieważ są elastyczne, przystosowują się do nowych środowisk i wspierają bezpieczniejszą interakcję człowiek-robot. W szczególności miękkie chwytaki zrobotyzowane mogą być przydatne do przenoszenia delikatnych przedmiotów bez powodowania uszkodzeń.

Ta instrukcja służy jako szczegółowy przewodnik po tym, jak skonstruować miękkie, zrobotyzowane „palce”, które można łatwo obsługiwać za pomocą prostej pompy ręcznej. Pliki STL dla 3-częściowej formy można znaleźć na dole strony, oprócz pliku STL dla centralnego koncentratora, który pozwoli Ci stworzyć w pełni funkcjonujący 4-palcowy miękki chwytak robota. Ten projekt jest idealny zarówno dla entuzjastów miękkich robotów, jak i sal lekcyjnych, ze stosunkowo niewielką ilością potrzebnych materiałów eksploatacyjnych i szybkim czasem produkcji.

Miękki robot w tym Instructable został zainspirowany grupą badawczą Whiteside z Harvardu i ich pracą nad tworzeniem sieci pneumatycznych: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. Inspirację czerpano również z obszernych zasobów Soft Robotic Toolkit.

Kieszonkowe dzieci

• Drukarka 3D (użyłem LulzBot Taz 5, ale każda drukarka powinna działać)
• Filament PLA (ABS lub jakikolwiek inny rodzaj filamentu również powinien działać, tylko upewnij się, że jest kompatybilny z Ecoflex 00-50)
• Zestaw wielkości próbnej Ecoflex 00-50. Możesz również użyć Ecoflex 00-30, ale 00-50 jest trwalszy i preferowany, jeśli to możliwe
• Popsicle lub mieszadło do kawy
• Pojemnik z oznaczeniami objętości do pomiaru Ecoflex. Może również korzystać z wagi, jeśli masz do niej dostęp. Potrzebujesz tylko sposobu, aby zmierzyć części A i B Ecoflex w stosunku wagowym lub objętościowym 1:1.
• Tkanina bawełniana (około 1 stopy kwadratowej zrobi kilka robotów)
• Nożyce
• Spinacz
• Pompa do piłek

Opcjonalne dodatkowe materiały (potrzebne do pełnego 4-palcowego pazura)

• Pompa akwariowa
• Plastikowe rurki (średnica zewnętrzna 1/8 cala) - około 2 stóp wystarczy

Krok 1: Wydrukuj swoją formę

Pierwszym krokiem jest wydrukowanie formy. Są 3 części, 2 które pasują do siebie, tworząc górną połowę, a jeden na dole. Użyłem PLA, ale możesz użyć ABS lub dowolnego innego filamentu. Po prostu sprawdź, czy Twój materiał będzie kompatybilny z Ecoflex 00-50. Upewnij się, że części są zorientowane tak, aby nie trzeba było generować materiału podporowego.

Krok 2: Wymieszaj Ecoflex 00-50

Następnym krokiem jest wymieszanie Ecoflex 00-50. Możesz również użyć Ecoflex 00-30, ale 00-50 wydaje się nieco mocniejszy i bardziej idealny, jeśli to możliwe. Pamiętaj, że czas przydatności do użycia (czas, w którym Ecoflex jest wystarczająco płynny) wynosi tylko 18 minut, więc dobrym pomysłem może być przygotowanie tkaniny i foremek (patrz następny krok) przed rozpoczęciem mieszania. Ecoflex 00-50 składa się z 2 części (A i B) i jest mieszany w stosunku wagowym lub objętościowym 1:1. Pamiętaj, aby wstrząsnąć butelkami przed nalaniem. Będziesz potrzebować około 8-10 gramów A i B (łącznie 16-20 gramów), aby wypełnić jedną formę, górę i dół. Po wylaniu A i B, mieszaj patyczkiem do lodów przez 2-3 minuty. Dobrze wymieszaj, ale staraj się unikać mieszania zbyt energicznie (spowoduje to powstanie niechcianych bąbelków, które mogą zaszkodzić integralności strukturalnej robota).

Krok 3: Wlej formy

Wytnij kawałek tkaniny (lub papieru do drukarki, jeśli nie masz dostępu do tkaniny), który jest nieco mniejszy niż dolna połowa formy. Umieść 2 części górnej formy razem (Uwaga: jedna strona górnej części formy ma nieco większy otwór. Ta strona przechodzi przez pusty obszar dolnej części górnej formy. Utworzy to komorę wejściową, która nie będzie się nadmuchiwał, ale zapewni integralność strukturalną). Powoli wlewaj Ecoflex do dolnej formy, aż będzie napełniony w około 1/2. Następnie umieść tkaninę/papier w dolnej formie i wypełnij ją do końca. Następnie wypełnij górną formę. Upewnij się, że każda komora wydaje się całkowicie pełna. Umieścić na płaskiej powierzchni i odczekać 3 godziny, aż Ecoflex stwardnieje.

Krok 4: Wyjmij obie połówki

Po 3 godzinach czas na rozbiórkę! Możesz użyć pęsety, aby prześledzić krawędzie form, co ułatwi ich usunięcie. Ecoflex jest rozciągliwy, więc nie bój się ciągnąć za formę, ale uważaj, aby nie rozerwać żadnych cienkich obszarów. W przypadku górnej formy użyj małych prostokątnych uchwytów, aby podważyć boki.

Krok 5: Zapieczętuj połówki razem

Teraz nadszedł czas, aby połączyć ze sobą połówki! Przygotuj nową porcję Ecoflexu (może to być bardzo mała porcja) i rozprowadź cienką warstwę na dolnej części. Mniej znaczy więcej, chcesz mieć pewność, że nie zatykasz kanału powietrznego! Następnie umieść górną połowę na dolnym kawałku i użyj patyczka do lodów, aby pomalować wokół krawędzi, gdzie spotykają się dwa kawałki. Zrób to na papierze pergaminowym lub folii aluminiowej (nie na ręczniku papierowym, ponieważ Ecoflex utwardzi się do ręcznika papierowego). Przy wykonywaniu tego kroku dobrym pomysłem jest umieszczenie dodatkowego Ecoflexu między litą pierwszą komorą a drugą komorą. Wzmocni to ten obszar, aby nie rozerwał się podczas wkładania źródła powietrza. Jeśli dodatkowy Ecoflex dostanie się do robota, nie martw się - możesz go później odciąć nożyczkami. Odczekaj 3 godziny, a następnie wyjmij robota i odetnij nadmiar Ecoflex.

Krok 6: Przebij kanał powietrzny

Weź koniec spinacza do papieru i użyj go do przebicia kanału powietrza. Umieść go na środku, tuż nad miejscem, w którym dolna część spotyka się z górną. Upewnij się, że przebijesz dużą komorę bez kieszeni powietrznej (nie drugą stronę, która ma kieszeń powietrzną!). Kanał powietrzny zaczyna się na środku pierwszej dużej komory, więc nie trzeba zbyt mocno wciskać spinacza. Uważaj, aby nie wcisnąć go zbyt daleko, ponieważ możesz przypadkowo rozerwać robota.

Krok 7: Przetestuj! W razie potrzeby uszczelnij wszelkie przecieki

Teraz usuń spinacz do papieru i umieść igłę pompy w otworze, który właśnie utworzyłeś za pomocą spinacza do papieru. Pompuj i obserwuj, jak twój robot się pompuje!

Rozwiązywanie problemów:

• Jeśli napotkasz opór podczas próby napompowania, nie znalazłeś kanału powietrza, spróbuj zmienić położenie igły w robocie.
• Jeśli usłyszysz wyrzucane powietrze, twój robot może mieć dziurę. Możesz napełnić kubek wodą i wpompować powietrze do robota, aby zidentyfikować miejsce wycieku (zobaczysz bąbelki wydobywające się z otworu). Możesz oznaczyć otwór ostrym ostrzem i zrobić kolejną porcję Ecoflexu, aby uszczelnić otwór.
• Jeśli niektóre komory nie rozszerzają się, Twój kanał powietrzny jest zatkany. Możesz spróbować użyć spinacza do papieru, aby go odblokować, ale prawdopodobnie będziesz musiał przerobić robota. Nie musisz się jednak obawiać - forma jest w całości wielokrotnego użytku i powinnaś mieć dużo Ecoflexu!

Krok 8: Opcjonalny dodatkowy krok: Stwórz w pełni miękki robotyczny pazur

W sekcji plików znajduje się STL dla centralnego koncentratora. Można to wydrukować w 3D (wymaga podparcia, więc zwróć uwagę na rodzaj podparcia, którego używasz, aby upewnić się, że odpadnie bez łamania cienkich rurek) za pomocą PLA lub dowolnego innego filamentu. Centralną piastę można podłączyć do wężyka (średnica zewnętrzna 1/8 cala), a następnie do dowolnej pompy powietrza (ja użyłem pompy akwariowej). Po wydrukowaniu centralnej piasty wykonaj 4 miękkie palce robota i przymocuj je do 4 rur zewnętrznych. Przymocuj rurkę do dużej rurki na górze centralnej piasty, podłącz pompkę do drugiego końca rurki, włącz pompkę i obserwuj nadmuchiwanie pazurów!

Krok 9:. Pliki STL

Oto pliki. STL dla centralnej piasty i 3-częściowej formy!