Este protocolo descreve uma abordagem baseada em haste, combinando técnicas de impressão 3D e litografia suave para fabricar os dispositivos de garra macia. Essa abordagem elimina a necessidade de uma fonte de ar externa incorporando um componente de câmara e reduz a chance de oclusão durante o processo de vedação, principalmente para canais pneumáticos miniaturizados.
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Artigo de método
Fabricação baseada em vara de customizáveis macias robóticos pneumáticas Gripper Aparelhos para a manipulação de tecidos delicados
Neste artigo
Resumo
Resumo
A preensão suave é essencial na manipulação cirúrgica delicada para minimizar o risco de danos à preensão tecidual causados por altas concentrações de tensão no ponto de contato. Isso pode ser alcançado complementando as pinças rígidas tradicionais com dispositivos de garra pneumática robótica macia. Este manuscrito descreve uma abordagem baseada em haste que combinou impressão 3D e uma técnica de litografia macia modificada para fabricar a pinça pneumática macia. Em resumo, o molde pneumático sem características com componente de câmara é impresso em 3D e as hastes foram usadas para criar os canais pneumáticos que se conectam à câmara. Este protocolo elimina o risco de oclusão de canais durante o processo de vedação e a necessidade de fonte de ar externa ou circuito de controle relacionado. A pinça macia consiste em uma câmara cheia de ar e um ou mais braços de garra com um canal pneumático em cada braço conectado à câmara. O canal pneumático é posicionado próximo à parede externa para criar diferentes rigidezes no braço da pinça. Após a compressão da câmara que gera pressão no canal pneumático, o braço da pinça se dobrará para dentro para formar uma postura de preensão fechada porque a área da parede externa é mais compatível. A pinça macia pode ser inserida em uma ferramenta de manuseio impressa em 3D com dois modos de controle diferentes para compressão da câmara: modo de garra manual com um pistão móvel e modo de garra robótica com um atuador linear. A pinça de braço duplo com dois braços acionáveis foi capaz de pegar objetos de tamanhos de até 2 mm e ainda gerar forças de compressão mais baixas em comparação com as pinças rígidas revestidas com elastômero e não revestidas. A viabilidade de ter outros designs, como garra de braço único ou gancho, também foi demonstrada, o que destacou ainda mais a personalização do dispositivo de garra macia e seu potencial para ser usado em manipulação cirúrgica delicada para reduzir o risco de danos à aderência do tecido.
Introdução
Robôs moles têm suscitado grande interesse de pesquisa dentro da comunidade robótica e eles têm sido usados em diferentes tarefas funcionais, tais como locomoção ondulatória em ambientes não estruturados 1 e agarrando 2. Eles são principalmente compostas de materiais elastoméricos macios e controlada por diferentes técnicas de accionamento, através da utilização de diferentes materiais, tais como polímero electroactivo (PAA), a forma de liga com memória (SMA), ou fluido comprimido 3. função PAA com base numa tensão diferencial que induz forças electrostáticas para produzir estirpes activas e, assim, gera accionamento. O efeito de me....
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Protocolo
Nota: Todas as pinças pneumáticas macios foram fabricados por vazamento misturas elastoméricas à base de silicone em moldes impresso-3D personalizados, que se seguiu um processo de fabricação que compreende três etapas: moldagem de componentes pinça de braço com canais pneumáticos incorporadas, moldando componente câmara ligadas aos canais pneumáticos , e selando o componente câmara cheia de ar.
1. Preparação de Elastómeros
- Coloque um recipiente para o misturador em uma escala de pesagem e rasgou-lo. Pour partes A e B do elastómero à base de silicone no recipiente com uma proporção de 1: 1 em peso.
- Cobrir o recipiente e medir o peso....
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Resultados
Os dispositivos de pinça pneumática robóticos macios eram capazes de pegar objetos com dimensões de até 1,2 mm de diâmetro (Figura 6). A força de aperto máxima à compressão geradas pela actuao de braço único, e de actuação por duplo-braço dispositivos de preensão moles foram de 0,27 ± 0,07 N e 0,79 ± 0,14 N, respectivamente, em comparação com 1,71 ± 0,16 N e 2,61 ± 0,22 N forças compressivas em cirurgia simulada pelos fórceps revestidos de elastómero e por uma pinça não .......
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Discussão
Temos demonstrado com sucesso que os dispositivos de pinça pneumática robóticos suaves permitidos emocionante compatível de objetos, que exerceram forças de compressão muito mais baixos no objeto de agarrados do que os fórceps dicas e fórceps revestidos de elastómero exercida. Pinça é uma ferramenta essencial para a manipulação de nervos durante a reparação de nervos periféricos cirurgias 11, 12. No entanto, a sua estrutura metálica necessária extrema cautela no uso dos cirurgiões, a fim de evitar danos nos n.......
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Divulgações
Os autores não têm nada para revelar.
Agradecimentos
A pesquisa foi apoiada por R-397-000-204-133 (Universidade Nacional de Singapura Young Investigator Award).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Balança | Severin | KW3667 | (Etapa: Preparação de elastômeros) |
| Ecoflex Supersoft 0030 Elastômero | Smooth-On | EF0030 | (Etapa: Preparação de elastômeros) |
| Misturador centrífugo planetário e recipientes | THINKY USA Inc. | ARE-310 | (Etapa: Preparação de elastômeros) |
| Solidworks CAD | Dassault Systè mes | Assinatura do Solidworks Research | (Etapa: Pinças pneumáticas macias de braço simples / duplo acionáveis) |
| Impressora 3D Objet | Stratasys | 260 Connex2 | (Etapa: Pinças pneumáticas macias de braço simples / duplo acionáveis) |
| Fio-máquina de titânio | Titan Engineering | N / A | (Etapa: Pinças pneumáticas macias de braço simples / duplo acionável) |
| Forno de convecção natural com temporizador | Thermo Fisher Scientific | BIN # ED53 | (Etapa: Pinças pneumáticas de braço macio de acionamento simples / duplo) |
| Atuador Linear | Firgelli Technologies | L12 | (Etapa: Inserção de dispositivo de garra pneumática robótica macia na ferramenta de manuseio) |
| Jumper Wire | sgbotic | CAB-01146 | (Etapa: Avaliações e teste de compressão de aderência) |
| Eletrônica de interligação | do resistor de detecção de força | FSR402 | (Etapa: Avaliações e teste compressivo de aderência) |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
