Questo protocollo descrive un approccio basato su aste, che combina tecniche di stampa 3D e litografia morbida per fabbricare i dispositivi di presa morbida. Questo approccio elimina la necessità di una fonte d'aria esterna incorporando un componente della camera e riduce la possibilità di occlusione durante il processo di sigillatura, in particolare per i canali pneumatici miniaturizzati.
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Articolo metodologico
Fabrication Rod a base di personalizzabili morbide robotizzati pneumatici Gripper dispositivi per la manipolazione dei tessuti delicati
In questo articolo
Sommario
Abstract
La presa morbida è essenziale nella delicata manipolazione chirurgica per ridurre al minimo il rischio di danni alla presa dei tessuti causati da alte concentrazioni di stress nel punto di contatto. Ciò può essere ottenuto integrando le pinze rigide tradizionali con dispositivi di presa pneumatici robotici morbidi. Questo manoscritto descrive un approccio basato su aste che combinava sia la stampa 3D che una tecnica di litografia morbida modificata per fabbricare la pinza pneumatica morbida. In breve, lo stampo pneumatico senza caratteristiche con il componente della camera è stampato in 3D e le aste sono state utilizzate per creare i canali pneumatici che si collegano alla camera. Questo protocollo elimina il rischio di occlusione dei canali durante il processo di sigillatura e la necessità di una fonte d'aria esterna o di un circuito di controllo correlato. La pinza morbida è costituita da una camera riempita d'aria e da uno o più bracci di presa con un canale pneumatico in ciascun braccio collegato alla camera. Il canale pneumatico è posizionato vicino alla parete esterna per creare una diversa rigidità nel braccio di presa. Dopo la compressione della camera che genera pressione sul canale pneumatico, il braccio della pinza si piegherà verso l'interno per formare una postura di presa stretta perché l'area della parete esterna è più conforme. La pinza morbida può essere inserita in uno strumento di manipolazione stampato in 3D con due diverse modalità di controllo per la compressione della camera: la modalità pinza manuale con pistone mobile e la modalità pinza robotica con un attuatore lineare. La pinza a doppio braccio con due bracci azionabili era in grado di prelevare oggetti di dimensioni fino a 2 mm e di generare forze di compressione inferiori rispetto alle pinze rigide rivestite in elastomero e non rivestite. È stata inoltre dimostrata la fattibilità di avere altri design, come la pinza a braccio singolo o a gancio, il che ha ulteriormente evidenziato la personalizzazione del dispositivo di presa morbida e il suo potenziale per essere utilizzato in delicate manipolazioni chirurgiche per ridurre il rischio di danni alla presa dei tessuti.
Introduzione
Robot soft hanno suscitato grande interesse la ricerca all'interno della comunità robotica e sono stati utilizzati in diversi compiti funzionali come locomozione ondulatoria in ambienti non strutturati 1 e 2 di presa. Essi sono principalmente costituiti da materiali elastomerici morbidi e controllati da diverse tecniche di azionamento attraverso l'utilizzo di diversi materiali come polimeri elettroattivi (EAP), lega a memoria di forma (SMA), o fluido compresso 3. funzione EAP basata su una tensione differenziale che induce forze elettrostatiche per produrre ceppi attivi e genera in tal modo di azionamento. L'effetto memori....
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Protocollo
Nota: Tutte le pinze pneumatiche morbide sono state realizzate per fusione miscele elastomeriche a base di silicone in stampi 3D-stampati personalizzati, che ha seguito un processo di fabbricazione che comprende tre fasi: stampaggio di componenti pinza braccio con canali pneumatici incorporati, stampaggio componente camera collegata ai canali di pneumatici , e sigillare il componente camera riempita con aria.
1. Preparazione di Elastomeri
- Posizionare un contenitore per mixer su una bilancia e tara. Versare parti A e B di elastomero a base siliconica nel contenitore con un rapporto 1: 1 in peso.
- Coprire il contenitore e misurare il p....
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Risultati
I dispositivi di presa pneumatiche robotici analcoliche erano in grado di raccogliere oggetti di dimensioni fino a 1,2 mm di diametro (Figura 6). L'impugnatura forza massima di compressione generata dal singolo azionabile braccio e doppio azionabile braccio dispositivi di presa analcoliche erano 0,27 ± 0,07 N e rispettivamente 0,79 ± 0,14 N, rispetto a 1,71 ± 0,16 N e 2,61 ± 0,22 N forze di compressione a chirurgia simulata dalle pinze elastomero e da una pinza non r.......
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Discussione
Abbiamo dimostrato con successo che le morbide robotici dispositivi pinza pneumatica consentiti presa compatibile degli oggetti, che esercitano forze di compressione molto più bassi per l'oggetto afferrato rispetto alle pinze punte elastomero e pinze esercitate. Pinze è uno strumento essenziale per la manipolazione dei nervi durante la riparazione dei nervi periferici ambulatori 11, 12. Tuttavia, la sua struttura metallica necessaria estrema cautela nell'uso dai chirurghi al fine di evitare danni ai n.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
La ricerca è stata sostenuta da R-397-000-204-133 (National University of Singapore Young Investigator Award).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Bilancia | Severin | KW3667 | (Fase: Preparazione degli elastomeri) |
| Ecoflex Supersoft 0030 Elastomer | Smooth-On | EF0030 | (Fase: Preparazione degli elastomeri) |
| Miscelatore centrifugo planetario e contenitori | THINKY USA Inc. | ARE-310 | (Fase: Preparazione degli elastomeri) |
| Sistema Solidworks CAD | Dassault mes | Abbonamento Solidworks Research ( | Fase: Pinze pneumatiche morbide a braccio singolo/doppio attuabile) |
| Stampante 3D Objet | Stratasys | 260 Connex2 | (Fase: Pinze pneumatiche morbide a braccio singolo/doppio attuabile) |
| Vergelle in titanio | Titan Engineering | N/A | (Fase: pinze pneumatiche morbide a braccio singolo/doppio attuabile) |
| Forno a convezione naturale con timer | Thermo Fisher Scientific | BIN#ED53 | (Fase: pinze pneumatiche a braccio morbido a singolo/doppio azionamento) |
| Attuatore lineare | Firgelli Technologies | L12 | (Fase: Inserimento di un dispositivo di presa pneumatica robotica morbida nello strumento di movimentazione) |
| Ponticello Wire | sgbotic | CAB-01146 | (Fase: Valutazioni e test di compressione della presa) |
| Resistenza di rilevamento della forza | Interlink Electronics | FSR402 | (Fase: Valutazioni e test di compressione dell'aderenza) |
Riferimenti
- Tolley, M. T., et al. A resilient, untethered soft robot. Soft Robotics. 1 (3), 213-223 (2014).
- Low, J. H., Delgado-Martinez, I., Yeow, C. H. Customizable soft pneumatic chamber-gripper devices for delicate surgical manipulation. ASME J Med Devices. 8
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Ristampe e permessi
