Soft Robotic Gripper: 9 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

สาขาของหุ่นยนต์แบบนิ่ม (หุ่นยนต์ที่ทำจากวัสดุที่อ่อนนุ่มในตัว เช่น ซิลิกอนและยาง) มีการเติบโตอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซอฟต์โรบ็อตมีประโยชน์เมื่อเปรียบเทียบกับหุ่นยนต์แบบแข็ง เนื่องจากมีความยืดหยุ่น ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ และส่งเสริมปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กริปเปอร์โรบอทแบบนุ่ม จะมีประโยชน์ในการจัดการกับวัตถุที่บอบบางโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย

คำแนะนำนี้ทำหน้าที่เป็นคำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีสร้าง "นิ้ว" ของหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มซึ่งสามารถใช้งานได้ง่ายด้วยปั๊มมือแบบธรรมดา ไฟล์ STL สำหรับแม่พิมพ์ 3 ชิ้นอยู่ที่ด้านล่างสุดของหน้า นอกเหนือจากไฟล์ STL สำหรับศูนย์กลางที่จะช่วยให้คุณสร้างมือจับหุ่นยนต์แบบนุ่ม 4 นิ้วที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ โปรเจ็กต์นี้เหมาะสำหรับผู้ที่ชื่นชอบหุ่นยนต์แบบนิ่มและในห้องเรียน โดยต้องใช้อุปกรณ์เพียงเล็กน้อยและใช้เวลาในการผลิตที่รวดเร็ว

หุ่นยนต์นุ่มใน Instructable นี้ได้รับแรงบันดาลใจจากกลุ่มวิจัยของ Whiteside ที่ Harvard และงานของพวกเขาในการสร้างเครือข่ายนิวแมติก: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics แรงบันดาลใจมาจากแหล่งข้อมูลมากมายที่ Soft Robotic Toolkit

เสบียง

• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (ฉันใช้ LulzBot Taz 5 แต่เครื่องพิมพ์ใด ๆ ควรใช้งานได้)
• ฟิลาเมนต์ PLA (ABS หรือฟิลาเมนต์ชนิดอื่นๆ ควรใช้งานได้เช่นกัน เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่าใช้ได้กับ Ecoflex 00-50)
• ชุดขนาดทดลองของ Ecoflex 00-50 คุณยังสามารถใช้ Ecoflex 00-30 ได้ แต่ 00-50 จะทนทานและเป็นที่ต้องการมากกว่าถ้าเป็นไปได้
• ไอติมแท่งหรือเครื่องกวนกาแฟ
• ภาชนะที่มีเครื่องหมายปริมาตรเพื่อวัด Ecoflex คุณสามารถใช้มาตราส่วนได้หากคุณมีสิทธิ์เข้าถึง คุณแค่ต้องการวิธีการวัดส่วน A และ B ของ Ecoflex เป็นอัตราส่วน 1:1 โดยมวลหรือปริมาตร
• ผ้าฝ้าย (ประมาณ 1 ตารางฟุตจะทำหุ่นยนต์ได้หลายตัว)
• กรรไกร
• คลิปหนีบกระดาษ
• บอลปั๊ม

วัสดุเสริมเสริม (จำเป็นสำหรับกรงเล็บ 4 นิ้วเต็ม)

• ปั๊มอควาเรียม
• ท่อพลาสติก (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 1/8 นิ้ว) - ประมาณ 2 ฟุตจะเหลือเฟือ

ขั้นตอนที่ 1: พิมพ์แม่พิมพ์ของคุณ

ขั้นตอนแรกคือการพิมพ์แม่พิมพ์ของคุณ มี 3 ชิ้น 2 ชิ้นที่ต่อกันเพื่อทำครึ่งบนและอีกชิ้นสำหรับด้านล่าง ฉันใช้ PLA แต่คุณสามารถใช้ ABS หรือไส้หลอดอื่นๆ ได้ เพียงตรวจสอบว่าวัสดุของคุณจะเข้ากันได้กับ Ecoflex 00-50 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้จัดทิศทางชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อไม่ให้คุณต้องสร้างวัสดุสนับสนุน

ขั้นตอนที่ 2: ผสม Ecoflex 00-50. ของคุณ

ขั้นตอนต่อไปคือการผสม Ecoflex 00-50 คุณสามารถใช้ Ecoflex 00-30 ได้เช่นกัน แต่ 00-50 นั้นดูแข็งแกร่งกว่าเล็กน้อยและเหมาะกว่าหากเป็นไปได้ โปรดทราบว่าอายุหม้อ (เวลาที่ Ecoflex ไหลมากพอที่จะทำงานด้วย) เพียง 18 นาที ดังนั้นจึงควรเตรียมผ้าและแม่พิมพ์ (ดูขั้นตอนต่อไป) ก่อนเริ่มผสม Ecoflex 00-50 มี 2 ส่วน (A และ B) และผสมในอัตราส่วน 1:1 โดยน้ำหนักหรือตามปริมาตร อย่าลืมเขย่าขวดก่อนเท คุณจะต้องใช้ A และ B ประมาณ 8-10 กรัม (รวม 16-20 กรัม) เพื่อเติมแม่พิมพ์ ด้านบน และด้านล่าง เมื่อคุณเท A และ B เข้าด้วยกันแล้ว ให้ผสมกับแท่งไอติมประมาณ 2-3 นาที ผสมให้เข้ากัน แต่พยายามหลีกเลี่ยงการผสมที่แรงเกินไป (ซึ่งจะทำให้เกิดฟองที่ไม่ต้องการซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างของหุ่นยนต์)

ขั้นตอนที่ 3: เทแม่พิมพ์

ตัดผ้าชิ้นหนึ่ง (หรือกระดาษเครื่องพิมพ์หากคุณไม่มีผ้า) ที่เล็กกว่าครึ่งล่างของแม่พิมพ์เล็กน้อย วางแม่พิมพ์บน 2 ชิ้นเข้าด้วยกัน (หมายเหตุ: ด้านหนึ่งของแม่พิมพ์ด้านบนมีรูขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย ด้านนี้ข้ามพื้นที่ว่างของส่วนล่างของแม่พิมพ์ด้านบน จะเป็นช่องเข้าซึ่ง จะไม่พองตัว แต่จะให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง) ค่อยๆ เท Ecoflex ลงในแม่พิมพ์ด้านล่างจนเต็มประมาณ 1/2 จากนั้นวางผ้า/กระดาษของคุณลงในแม่พิมพ์ด้านล่างแล้วเติมส่วนที่เหลือลงไป ถัดไปเติมแม่พิมพ์ด้านบน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแต่ละห้องบรรจุเต็ม วางบนพื้นผิวเรียบและรอ 3 ชั่วโมงเพื่อให้ Ecoflex แข็งตัว

ขั้นตอนที่ 4: Demoold ทั้งสองครึ่ง

ครบ 3 ชม. ก็ได้เวลารื้อ! คุณสามารถใช้แหนบเพื่อแกะรอยขอบของแม่พิมพ์ ซึ่งจะทำให้ง่ายต่อการถอดออก Ecoflex ยืดหยุ่นได้ ดังนั้นอย่ากลัวที่จะดึงบนแม่พิมพ์ แต่ระวังอย่าให้บริเวณบางๆ ฉีกขาด สำหรับแม่พิมพ์ด้านบน ให้ใช้ที่จับสี่เหลี่ยมเล็กๆ งัดด้านข้างออกจากกัน

ขั้นตอนที่ 5: ปิดผนึกครึ่งหนึ่งเข้าด้วยกัน

ตอนนี้ก็ถึงเวลาที่จะผนึกครึ่งหนึ่งเข้าด้วยกัน! สร้าง Ecoflex ชุดใหม่ (อาจเป็นชุดที่เล็กมาก) และกระจายชั้น THIN ที่ส่วนล่าง Less is more ที่นี่ คุณต้องการให้แน่ใจว่าจะไม่อุดตันช่องอากาศ! จากนั้นวางครึ่งบนลงบนชิ้นล่างและใช้แท่งไอติมของคุณเพื่อทาสีรอบขอบที่ทั้งสองชิ้นมาบรรจบกัน ทำเช่นนี้บนกระดาษ parchment หรือ tinfoil (ไม่ใช่กระดาษทิชชู่เพราะ Ecoflex จะเช็ดกระดาษทิชชู่) เป็นความคิดที่ดีขณะทำขั้นตอนนี้เพื่อนำ Ecoflex พิเศษบางส่วนมาไว้ระหว่างห้องเพาะเลี้ยงอันแรกและห้องเพาะที่สอง สิ่งนี้จะเสริมความแข็งแกร่งให้กับบริเวณนี้เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ฉีกขาดเมื่อคุณใส่แหล่งอากาศเข้าไป หาก Ecoflex พิเศษบางส่วนเข้ามารอบ ๆ หุ่นยนต์ ไม่ต้องกังวล คุณสามารถตัดส่วนนี้ออกด้วยกรรไกรในภายหลัง รอ 3 ชั่วโมง จากนั้นนำหุ่นยนต์ออกและตัด Ecoflex ส่วนเกินออก

ขั้นตอนที่ 6: เจาะช่องอากาศ

นำปลายคลิปหนีบกระดาษมาเจาะช่องลม วางไว้ตรงกลาง เหนือจุดที่ชิ้นล่างมาบรรจบกับชิ้นบน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเจาะช่องขนาดใหญ่โดยไม่มีช่องลม (ไม่ใช่อีกด้านหนึ่งที่มีช่องลม!) ช่องอากาศเริ่มต้นที่ตรงกลางของช่องใหญ่ช่องแรก คุณจึงไม่ต้องกดคลิปหนีบกระดาษมากเกินไป ระวังอย่ากดเข้าไปไกลเกินไป มิฉะนั้น หุ่นยนต์อาจฉีกโดยไม่ได้ตั้งใจ

ขั้นตอนที่ 7: ทดสอบ! ปิดผนึกรอยรั่วหากจำเป็น

ตอนนี้เอาคลิปหนีบกระดาษออกแล้ววางเข็มของปั๊มลงในรูที่คุณเพิ่งสร้างขึ้นด้วยคลิปหนีบกระดาษ ปั๊มนมและดูหุ่นยนต์ของคุณพองตัว!

การแก้ไขปัญหา:

• หากคุณพบแรงต้านเมื่อคุณพยายามสูบลม คุณไม่พบช่องอากาศ ให้ลองปรับตำแหน่งเข็มในหุ่นยนต์
• หากคุณได้ยินเสียงอากาศพุ่งออกมา หุ่นยนต์ของคุณอาจมีรู คุณสามารถเติมน้ำลงในถ้วยและสูบลมเข้าไปในหุ่นยนต์เพื่อระบุตำแหน่งของรอยรั่ว (คุณจะเห็นฟองอากาศออกมาจากรู) คุณสามารถทำเครื่องหมายที่หลุมด้วยมีดแหลม แล้วทำ Ecoflex อีกชุดหนึ่งเพื่อปิดผนึกรู
• หากห้องบางห้องไม่ขยายตัว ช่องอากาศของคุณอุดตัน คุณสามารถลองใช้คลิปหนีบกระดาษเพื่อคลายการอุดตัน แต่มีโอกาสที่คุณอาจต้องสร้างหุ่นยนต์ขึ้นมาใหม่ ไม่ต้องกลัวว่าแม่พิมพ์นี้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ทั้งหมด และคุณควรมี Ecoflex เหลืออยู่มากมาย!

ขั้นตอนที่ 8: ขั้นตอนเพิ่มเติมที่เป็นตัวเลือก: สร้างกรงเล็บหุ่นยนต์แบบนุ่มเต็มรูปแบบ

ในส่วนไฟล์จะมี STL สำหรับฮับกลาง สิ่งนี้สามารถพิมพ์ 3 มิติได้ (ต้องได้รับการสนับสนุน ดังนั้นให้ใส่ใจกับประเภทของการรองรับที่คุณใช้เพื่อให้แน่ใจว่าจะหลุดออกมาโดยไม่ทำให้ท่อบาง ๆ แตก) โดยใช้ PLA หรือเส้นใยอื่นๆ ฮับกลางสามารถต่อเข้ากับท่อได้ (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 1/8 นิ้ว) แล้วต่อกับปั๊มลมใดๆ (ฉันใช้ปั๊มในตู้ปลา) เมื่อคุณพิมพ์ศูนย์กลางศูนย์กลางแล้ว ให้ทำนิ้วหุ่นยนต์ 4 นิ้ว แล้วติดเข้ากับท่อด้านนอก 4 เส้น ติดท่อเข้ากับท่อขนาดใหญ่ที่ด้านบนของดุมล้อกลาง ติดปั๊มเข้ากับปลายอีกด้านของท่อ เปิดปั๊ม และดูกรงเล็บของคุณพองตัว!

ขั้นตอนที่ 9:. STL Files

นี่คือไฟล์. STL สำหรับฮับกลางและแม่พิมพ์ 3 ชิ้น!