Air-drivna Soft robotstyrda gripdon

Uppdatera (11/22/2013): mycket billigare alternativet läggs till listan material att ersätta squeeze lökarna. Tack till utbildning personalen vid Franklin Institute i Philadelphia, PA för upplysningen!

Uppdatera (4/23/2013): mindre, billigare "mini" gripdon STL-fil har lagts till. Denna gripdon kommer att kosta mindre att beställa från ett 3D tryckeri och inte kräver så mycket luft att blåsa (lättare att blåsa med en enda pump från en squeeze glödlampa).

Poäng: Den mjuka robot tekniken i detta projekt utvecklades ursprungligen i Whitesides grupp vid Harvard University. För mer information om utvecklingen av tekniken och dess användning, se uppsatserna Mjuk robotteknik för kemister och Flera gång mjuk Robotoch kontrollera deras publikationer sida för nya arbete. Dessa instruktioner, som modifierade Whitesides gruppens ursprungliga process för att vara billigare och mer barnvänliga, utvecklades en postdoktoral forskare (Dr Ben Finio) Creative maskiner Lab vid Cornell University (PI: Prof. Hod Lipson), med hjälp av Prof. Robert Shepherd. Arbetet på Cornell var sponsrade av National Science Foundation (DRL-1030865) och stiftelsen Motorola. Speciellt tack till Ithaka Generator och Ithaca Sciencenter för att ge publiken för att hjälpa oss detta testprojekt.

"Mjuk robotar" är i ropet i forskarvärlden robotics just nu. Glöm vad du vanligtvis tycker om robotar och maskiner - redskap, remskivor, kretskort, aluminium och stål. Dessa robotar är gjord av mjuk, elastisk gummi och plast, och drivs av saker alltifrån tryckluft till kemiska reaktioner och material som ändrar form på grund av elektrisk ström eller spänning. Befintliga robotar inkluderar en robot mask som kan överleva att träffas med en hammare, en rullande fotboll formade robot, en gripper fylld med kaffebönoroch även en konstgjord bläckfisk tentakel.

Detta projekt kommer att beskriva hur man gör enkla, air-drivna soft robotar som är tillverkade av silikongummi och formade med en 3D tryckt mögel. Projektet bygger på en mjuk robotstyrda gripdon och en walking mjuk robot utvecklades ursprungligen av gruppen Whitesides vid Harvard University:

Projektet kräver tillgång till en 3D-skrivare, eller du kan beställa en 3D tryckt form från ett online tryckeri som Shapeways, Sculpteo eller iMaterialise.

Viktig anmärkning om 3D skrivare material: Jag kan bara garantera att detta projekt bör arbeta med en ABS mögel. Jag tror att PLA ska fungera men har inte kunnat testa det ännu. Jag har också testat både laser-sintrad nylon och UV fotopolymer formar ("starka och flexibla polerad" och "detalj plast" respektive på Shapeways), med blandat resultat. Även med en "polerad" har laser sintrad nylon en något porös yta, vilket kan göra det mycket svårt eller omöjligt att ta bort silikongummi från mögel utan att bryta den. UV Fotopolymerer tryck kan förhindra silikongummi från härdning fullt ut, att det med en klibbig eller ens slemmiga yta. Punkt är - beställa dessa material på egen risk! En representant från Smooth-On (tillverkare av silikongummi ecoflexförebilder) föreslog besprutning oförenliga mögel material med en klar akryl lack, men jag har inte kunnat prova det ännu. Han rekommenderade särskilt Krylon Crystal Clear.

Material som behövs

• Ecoflexförebilder 00-30 (en "rättegång kit" är tillräckligt för att göra 5-10 robotar beroende på storlek).
• (Valfritt): ecoflexförebilder 00-50, som är styvare än ecoflexförebilder 00-30. Använder både material (00-30 för det översta lagret) och 00-50 för det understa lagret kan hjälpa roboten böja lättare då däcket, men detta krävs inte och kommer att driva upp kostnaderna för projektet. Bara rekommenderas om du planerar att göra ett stort antal robotar (t.ex. för en efter-skolan program eller sommarläger), och måste köpa två eller flera ecoflexförebilder kit ändå.
• (Valfritt): karamellfärg. Standardfärgen för lufttorkad ecoflexförebilder är benvit, men du kan använda karamellfärg om du vill anpassa din robotar.
• 1/16"-ID, 1/8" OD polyeten slangen * (artikelnummer 5181K 15 vid McMaster-Carr), om en fot per robot
• 1/8"-ID, 1/4" OD silikon gummi slangar * (artikelnummer 5236K 832 vid McMaster-Carr), ungefär en tum per robot
• Krama lampa: rekommenderar vi den "Polaroid Super fläkt med Hi Performance Silicon pressa lampa", finns på Amazon.com och ritzcamera.com.
• Uppdatering: dessa sprutor fungerar lika bra och är mycket billigare än squeeze glödlampor. Om något, de fungerar bättre - de läcka inte luft lika mycket, vilket gör att griparen hålla sin form bättre. Mycket mer ekonomiskt om du gör detta för en stor grupp av studenter.
• 3D tryckta mögel. STL-fil för en grundläggande fyrbenta gripdon finns som en bilaga till denna sida, och finns också på Shapeways och Thingiverse. Om du har tillgång till ett CAD program (det finns några gratis sådana som Google Sketchup och 123D av Autodesk), kan du också designa dina egna formar. Uppdatera 4/23/2013: Jag har också lagt till en "mini" gripdon STL-fil - mindre, billigare att skriva ut och lättare att blåsa med en enda squeeze från en squeeze glödlampa. Denna fil finns också på den här sidan Shapeways och Thingiverse. Du läsa varningen ovan om material!
• Plast cafeteria fack eller metall bakning fack (metall bricka krävs endast om du planerar att använda en ugn, se nedan)
• Disponibel gummihandskar
• Sax
• Plastkoppar
• Kaffe omrörare eller popsicle pinnar
• Pappershanddukar för saneringen
• (Valfritt) brödrost. Använd inte en ugn som du också använder för mat.

* Obs: alla material för detta projekt är re-usable utom silikongummi. Slangen är mycket billig (mindre än en dollar per fot) så det inte är mycket sparsam att fartyget i små mängder - det inte kan skada för att köpa ett par fötter både polyetylen och silikon slangar, för att göra flera robotar.