Pinza robótica blanda: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

El campo de la robótica blanda (robots hechos de materiales intrínsecamente blandos como silicona y cauchos) ha crecido rápidamente en los últimos años. Los robots blandos pueden ser ventajosos en comparación con sus contrapartes duros porque son flexibles, adaptables a nuevos entornos y fomentan una interacción humano-robot más segura. Las pinzas robóticas blandas, en particular, pueden ser útiles para manipular objetos delicados sin causar daños.

Este Instructable sirve como una guía detallada sobre cómo construir "dedos" robóticos suaves que se pueden operar fácilmente con una simple bomba manual. Los archivos STL para el molde de 3 piezas se pueden encontrar en la parte inferior de la página, además del archivo STL para un eje central que le permitirá crear una pinza robótica suave de 4 dedos completamente funcional. Este proyecto es ideal tanto para los entusiastas de los robots blandos como para las aulas, con relativamente pocos suministros necesarios y tiempos de fabricación rápidos.

El robot blando de este Instructable se inspiró en el grupo de investigación de Whiteside en Harvard y su trabajo en la creación de redes neumáticas: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. También se inspiró en los amplios recursos de Soft Robotic Toolkit.

Suministros

• Impresora 3D (utilicé una LulzBot Taz 5, pero cualquier impresora debería funcionar)
• Filamento PLA (ABS o cualquier otro tipo de filamento también debería funcionar, solo asegúrese de que sea compatible con Ecoflex 00-50)
• Kit de prueba de Ecoflex 00-50. También puede usar Ecoflex 00-30, pero el 00-50 es más duradero y preferido si es posible
• Palito de paleta o agitador de café
• Recipiente con marcas de volumen para medir Ecoflex. También puede usar una báscula si tiene acceso. Solo necesita alguna forma de medir las partes A y B del Ecoflex en una proporción de 1: 1 en masa o en volumen.
• Tela de algodón (aproximadamente 1 pie cuadrado hará varios robots)
• Tijeras
• Clip de papel
• Bomba de bola

Materiales adicionales opcionales (necesarios para una garra completa de 4 dedos)

• Bomba de acuario
• Tubería de plástico (diámetro exterior de 1/8 de pulgada): alrededor de 2 pies será suficiente

Paso 1: imprima su molde

El primer paso es imprimir su molde. Hay 3 piezas, 2 que encajan entre sí para formar la mitad superior y una para la inferior. Usé PLA, pero puedes usar ABS o cualquier otro filamento. Solo verifique que su material sea compatible con Ecoflex 00-50. Asegúrese de orientar las piezas para que no necesite generar material de soporte.

Paso 2: Mezcle su Ecoflex 00-50

El siguiente paso es mezclar Ecoflex 00-50. También puede usar Ecoflex 00-30, pero el 00-50 parece un poco más fuerte y más ideal si es posible. Tenga en cuenta que la vida útil (tiempo que el Ecoflex es lo suficientemente fluido para trabajar) es de solo 18 minutos, por lo que puede ser una buena idea preparar la tela y los moldes (consulte el siguiente paso) antes de comenzar a mezclar. Ecoflex 00-50 viene en 2 partes (A y B) y se mezcla en una proporción de 1: 1 por peso o por volumen. Asegúrese de agitar las botellas antes de verter. Necesitará aproximadamente 8-10 gramos de A y B (16-20 gramos en total) para llenar un molde, arriba y abajo. Una vez que vierta A y B juntos, mezcle con un palito de paleta durante 2-3 minutos. Mezcle bien, pero trate de evitar mezclar con demasiada fuerza (esto creará burbujas no deseadas que podrían dañar la integridad estructural del robot).

Paso 3: vierte los moldes

Corta un trozo de tela (o papel de impresora si no tienes acceso a la tela) que sea un poco más pequeño que la mitad inferior del molde. Coloque las 2 piezas del molde superior juntas (Nota: un lado de la parte superior del molde tiene un agujero un poco más grande. Este lado pasa sobre el área vacía de la parte inferior del molde superior. Esto formará la cámara de entrada que no se inflará, pero proporcionará integridad estructural). Vierta lentamente el Ecoflex en el molde inferior hasta que esté lleno hasta la mitad. Luego coloque su tela / papel en el molde inferior y rellénelo el resto del camino. A continuación, llene el molde superior. Asegúrese de que cada cámara parezca completamente llena. Colóquelo sobre una superficie plana y espere 3 horas para que el Ecoflex cure.

Paso 4: desmolde ambas mitades

Después de 3 horas, ¡es hora de desmoldar! Puede usar pinzas para trazar los bordes de los moldes, lo que facilitará su extracción. El Ecoflex es elástico, así que no tenga miedo de tirar del molde, pero tenga cuidado de no rasgar ninguna de las áreas delgadas. Para el molde superior, use las pequeñas presas rectangulares para separar los lados.

Paso 5: Selle las mitades juntas

¡Ahora es el momento de sellar las mitades juntas! Haga un nuevo lote de Ecoflex (este puede ser un lote muy pequeño) y extienda una capa FINA en la pieza inferior. ¡Menos es más aquí, debe asegurarse de evitar obstruir el canal de aire! Luego, coloque la mitad superior sobre la pieza inferior y use su palito de paleta para pintar alrededor del borde donde se unen las dos piezas. Haga esto en papel de pergamino o papel de aluminio (no en una toalla de papel porque el Ecoflex se curará en la toalla de papel). Es una buena idea, al realizar este paso, poner un poco de Ecoflex adicional entre la primera cámara sólida y la segunda cámara. Esto reforzará esta área para garantizar que no se rompa cuando coloque la fuente de aire. Si un poco de Ecoflex adicional se mueve alrededor del robot, no se preocupe, puede cortarlo con unas tijeras más adelante. Espere 3 horas y luego retire el robot y corte cualquier exceso de Ecoflex.

Paso 6: perforar el canal de aire

Tome el extremo de un clip y utilícelo para perforar el canal de aire. Colóquelo en el centro, justo encima de donde la pieza inferior se encuentra con la pieza superior. Asegúrese de perforar la cámara grande sin bolsa de aire (¡no el otro lado que tiene una bolsa de aire!). El canal de aire comienza en el centro de la primera cámara grande, por lo que no es necesario presionar demasiado el clip. Tenga cuidado de no presionarlo demasiado o podría romper accidentalmente el robot.

Paso 7: ¡Prueba! Selle cualquier fuga si es necesario

Ahora retire el clip de papel y coloque la aguja de su bomba en el agujero que acaba de crear con el clip de papel. ¡Bombea y mira cómo se infla tu robot!

Solución de problemas:

• Si experimenta resistencia cuando intenta inflar, no ha encontrado el canal de aire, intente reposicionar la aguja en el robot.
• Si escucha que sale aire, su robot podría tener un agujero. Puede llenar una taza con agua y bombear aire al robot para identificar dónde está la fuga (verá burbujas que salen del agujero). Puede marcar el agujero con un marcador y hacer otro lote de Ecoflex para sellar el agujero.
• Si ciertas cámaras no se expanden, su canal de aire está obstruido. Puede intentar usar el clip de papel para desatascarlo, pero es probable que tenga que rehacer el robot. Sin embargo, no hay por qué temer: el molde es completamente reutilizable y ¡debería tener suficiente Ecoflex!

Paso 8: Paso adicional opcional: ¡Cree una garra robótica completamente suave

Debajo de la sección de archivos, hay un STL para un concentrador central. Esto se puede imprimir en 3D (requiere soporte, así que preste atención al tipo de soporte que usa para asegurarse de que se desprenda sin romper los tubos delgados) usando PLA o cualquier otro filamento. El cubo central se puede conectar a un tubo (diámetro exterior de 1/8 de pulgada) y luego a cualquier bomba de aire (yo usé una bomba de acuario). Una vez que haya impreso el eje central, haga 4 dedos suaves de robot y fíjelos a los 4 tubos exteriores. Conecte el tubo al tubo grande en la parte superior del eje central, conecte la bomba al otro extremo de su tubo, encienda la bomba y observe cómo se infla la garra.

Paso 9: archivos. STL

¡Aquí están los archivos. STL para el eje central y el molde de 3 piezas!