Weicher Robotergreifer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Der Bereich der Softrobotik (Roboter aus intrinsisch weichen Materialien wie Silikonen und Kautschuken) ist in den letzten Jahren stark gewachsen. Weiche Roboter können im Vergleich zu ihren harten Gegenstücken vorteilhaft sein, da sie flexibel sind, sich an neue Umgebungen anpassen und eine sicherere Mensch-Roboter-Interaktion fördern. Insbesondere weiche Robotergreifer können nützlich sein, um empfindliche Gegenstände ohne Beschädigung zu handhaben.

Dieses Instructable dient als detaillierte Anleitung zum Bau weicher Roboter-"Finger", die mit einer einfachen Handpumpe leicht bedient werden können. Die STL-Dateien für die 3-teilige Form finden Sie am Ende der Seite, zusätzlich zu der STL-Datei für einen zentralen Hub, mit dem Sie einen voll funktionsfähigen 4-Finger-Soft-Roboter-Greifer erstellen können. Dieses Projekt ist ideal für Soft-Roboter-Enthusiasten und Klassenzimmer gleichermaßen, da relativ wenig Material benötigt wird und die Fertigungszeiten schnell sind.

Der weiche Roboter in diesem Instructable wurde von der Whiteside-Forschungsgruppe in Harvard und ihrer Arbeit bei der Erstellung pneumatischer Netzwerke inspiriert: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. Als Inspiration dienten auch die umfangreichen Ressourcen von Soft Robotic Toolkit.

Lieferungen

• 3D-Drucker (ich habe einen LulzBot Taz 5 verwendet, aber jeder Drucker sollte funktionieren)
• PLA-Filament (ABS oder jeder andere Filamenttyp sollte auch funktionieren, stellen Sie nur sicher, dass es mit Ecoflex 00-50 kompatibel ist)
• Probegrößen-Kit von Ecoflex 00-50. Sie können auch Ecoflex 00-30 verwenden, aber 00-50 ist haltbarer und wird nach Möglichkeit bevorzugt
• Eis am Stiel oder Kaffeerührer
• Behälter mit Volumenmarkierungen zum Messen von Ecoflex. Kann auch eine Waage verwenden, wenn Sie Zugriff haben. Sie brauchen nur eine Möglichkeit, die Teile A und B des Ecoflex in einem Verhältnis von 1:1 nach Masse oder Volumen zu messen.
• Baumwollstoff (ca. 1 Quadratfuß macht mehrere Roboter)
• Schere
• Büroklammer
• Ballpumpe

Optionale Zusatzmaterialien (benötigt für volle 4-Finger-Klaue)

• Aquariumpumpe
• Kunststoffschlauch (1/8 Zoll Außendurchmesser) - ca. 2 Fuß reichen aus

Schritt 1: Drucken Sie Ihre Form

Der erste Schritt besteht darin, Ihre Form zu drucken. Es gibt 3 Teile, 2, die zusammenpassen, um die obere Hälfte und eines für die untere Hälfte zu bilden. Ich habe PLA verwendet, aber Sie können ABS oder jedes andere Filament verwenden. Prüfen Sie einfach, ob Ihr Material mit Ecoflex 00-50 kompatibel ist. Achten Sie darauf, die Teile so auszurichten, dass Sie kein Stützmaterial generieren müssen.

Schritt 2: Mischen Sie Ihr Ecoflex 00-50

Im nächsten Schritt wird Ecoflex 00-50 gemischt. Sie könnten auch Ecoflex 00-30 verwenden, aber die 00-50 scheint etwas stärker und idealer zu sein, wenn möglich. Beachten Sie, dass die Topfzeit (Zeit, in der Ecoflex flüssig genug ist, um damit zu arbeiten) nur 18 Minuten beträgt. Daher ist es möglicherweise eine gute Idee, den Stoff und die Formen vorzubereiten (siehe nächster Schritt), bevor Sie mit dem Mischen beginnen. Ecoflex 00-50 wird in 2 Teilen (A und B) geliefert und im Verhältnis 1:1 nach Gewicht oder Volumen gemischt. Achten Sie darauf, die Flaschen vor dem Einschenken zu schütteln. Du brauchst ungefähr 8-10 Gramm A und B (insgesamt 16-20 Gramm), um eine Form oben und unten zu füllen. Sobald Sie A und B zusammen gegossen haben, mischen Sie 2-3 Minuten lang mit einem Eis am Stiel. Mischen Sie gut, aber versuchen Sie zu vermeiden, zu kräftig zu mischen (dies führt zu unerwünschten Blasen, die die strukturelle Integrität des Roboters beeinträchtigen könnten).

Schritt 3: Gießen Sie die Formen

Schneiden Sie ein Stück Stoff (oder Druckerpapier, wenn Sie keinen Zugang zum Stoff haben), das etwas kleiner ist als die untere Hälfte der Form. Legen Sie die 2 Teile der oberen Form zusammen (Hinweis: Eine Seite des oberen Teils der Form hat ein etwas größeres Loch. Diese Seite geht über den leeren Bereich des unteren Teils der oberen Form. Dadurch wird die Eintrittskammer gebildet, die bläst sich nicht auf, sorgt aber für strukturelle Integrität). Gießen Sie das Ecoflex langsam in die untere Form, bis es ungefähr zur Hälfte gefüllt ist. Legen Sie dann Ihren Stoff / Ihr Papier in die untere Form und füllen Sie den Rest des Weges. Als nächstes füllen Sie die obere Form. Stellen Sie sicher, dass jede Kammer vollständig gefüllt erscheint. Auf eine ebene Fläche legen und 3 Stunden warten, bis Ecoflex ausgehärtet ist.

Schritt 4: Beide Hälften entformen

Nach 3 Stunden ist es Zeit zum Entformen! Sie können die Kanten der Formen mit einer Pinzette nachzeichnen, was das Entfernen erleichtert. Das Ecoflex ist dehnbar, also haben Sie keine Angst, an der Form zu ziehen, aber achten Sie darauf, dass keine der dünnen Bereiche einreißt. Verwenden Sie für die obere Form die kleinen rechteckigen Griffe, um die Seiten auseinander zu hebeln.

Schritt 5: Versiegeln Sie die Hälften zusammen

Jetzt ist es an der Zeit, die Hälften zusammen zu versiegeln! Stellen Sie eine neue Charge Ecoflex her (dies kann eine sehr kleine Charge sein) und verteilen Sie eine DÜNNE Schicht auf dem unteren Teil. Weniger ist hier mehr, Sie möchten ein Verstopfen des Luftkanals vermeiden! Legen Sie dann die obere Hälfte auf das untere Stück und malen Sie mit Ihrem Eis am Stiel um die Kante, an der sich die beiden Stücke treffen. Tun Sie dies auf Pergamentpapier oder Alufolie (kein Papiertuch, da Ecoflex zum Papiertuch aushärtet). Es ist eine gute Idee, während dieses Schrittes etwas zusätzliches Ecoflex zwischen die feste erste Kammer und die zweite Kammer zu legen. Dadurch wird dieser Bereich verstärkt, um sicherzustellen, dass er nicht reißt, wenn Sie Ihre Luftquelle einführen. Wenn etwas zusätzliches Ecoflex um den Roboter herumkommt, machen Sie sich keine Sorgen – Sie können dies später mit einer Schere abschneiden. Warten Sie 3 Stunden und entfernen Sie dann den Roboter und schneiden Sie überschüssiges Ecoflex ab.

Schritt 6: Durchstechen Sie den Luftkanal

Nehmen Sie das Ende einer Büroklammer und durchstechen Sie damit den Luftkanal. Platzieren Sie es in der Mitte, direkt über der Stelle, an der das Unterteil auf das Oberteil trifft. Achten Sie darauf, dass Sie die große Kammer ohne Lufteinschlüsse durchstechen (nicht die andere Seite mit Lufteinschlüssen!). Der Luftkanal beginnt in der Mitte der ersten großen Kammer, sodass Sie die Büroklammer nicht zu weit hineindrücken müssen. Achten Sie darauf, dass Sie ihn nicht zu weit hineindrücken, da Sie sonst den Roboter versehentlich zerreißen könnten.

Schritt 7: Testen! Dichten Sie alle Lecks ab, falls erforderlich

Entfernen Sie nun die Büroklammer und stecken Sie die Nadel Ihrer Pumpe in das Loch, das Sie gerade mit der Büroklammer erstellt haben. Pumpen Sie und beobachten Sie, wie sich Ihr Roboter aufbläst!

Fehlerbehebung:

• Wenn Sie beim Aufblasen einen Widerstand spüren, haben Sie den Luftkanal nicht gefunden, versuchen Sie, die Nadel im Roboter neu zu positionieren.
• Wenn Sie hören, dass Luft herausströmt, könnte Ihr Roboter ein Loch haben. Sie können einen Becher mit Wasser füllen und Luft in den Roboter pumpen, um zu erkennen, wo das Leck ist (Sie sehen Blasen, die aus dem Loch kommen). Sie können das Loch mit einem Sharpie markieren und eine weitere Charge Ecoflex herstellen, um das Loch zu versiegeln.
• Wenn sich bestimmte Kammern nicht ausdehnen, ist Ihr Luftkanal verstopft. Sie können versuchen, die Verstopfung mit der Büroklammer zu entfernen, aber möglicherweise müssen Sie den Roboter neu erstellen. Aber keine Angst - die Form ist komplett wiederverwendbar und Sie sollten noch viel Ecoflex übrig haben!

Schritt 8: Optionaler zusätzlicher Schritt: Erstellen Sie eine vollständige weiche Roboterklaue

Unter dem Dateiabschnitt befindet sich eine STL für einen zentralen Hub. Dies kann mit PLA oder einem anderen Filament 3D-gedruckt werden (es erfordert Unterstützung, also achten Sie darauf, welche Art von Unterstützung Sie verwenden, um sicherzustellen, dass es sich löst, ohne die dünnen Rohre zu brechen). Die zentrale Nabe kann an Schläuche (1/8 Zoll Außendurchmesser) und dann an eine beliebige Luftpumpe (ich habe eine Aquarienpumpe verwendet) angeschlossen werden. Sobald Sie die zentrale Nabe gedruckt haben, machen Sie 4 weiche Roboterfinger und befestigen Sie sie an den 4 Außenrohren. Befestigen Sie den Schlauch an dem großen Schlauch oben auf der zentralen Nabe, befestigen Sie die Pumpe am anderen Ende Ihres Schlauchs, schalten Sie Ihre Pumpe ein und beobachten Sie, wie sich Ihre Klaue aufbläst!

Schritt 9:. STL-Dateien

Hier sind die. STL-Dateien für die zentrale Nabe und die 3-teilige Form!