Garra robótica macia: 9 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

O campo da robótica leve (robôs feitos de materiais intrinsecamente macios, como silicones e borrachas) tem crescido rapidamente nos últimos anos. Os robôs macios podem ser vantajosos em comparação com seus equivalentes físicos porque são flexíveis, adaptáveis a novos ambientes e promovem uma interação homem-robô mais segura. As garras robóticas macias, em particular, podem ser úteis para manusear objetos delicados sem causar danos.

Este Instructable serve como um guia detalhado sobre como construir "dedos" robóticos macios que podem ser facilmente operados com uma bomba manual simples. Os arquivos STL para o molde de 3 peças podem ser encontrados na parte inferior da página, além do arquivo STL para um hub central que permitirá que você crie uma pinça robótica macia de 4 dedos totalmente funcional. Este projeto é ideal para entusiastas de robôs macios e também para salas de aula, com relativamente poucos suprimentos necessários e tempos de fabricação rápidos.

O robô macio neste Instructable foi inspirado pelo grupo de pesquisa de Whiteside em Harvard e seu trabalho com a criação de redes pneumáticas: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. A inspiração também foi tirada dos extensos recursos do Soft Robotic Toolkit.

Suprimentos

• Impressora 3D (usei um LulzBot Taz 5, mas qualquer impressora deve funcionar)
• Filamento PLA (ABS ou qualquer outro tipo de filamento também deve funcionar, apenas certifique-se de que seja compatível com Ecoflex 00-50)
• Kit de tamanho de teste do Ecoflex 00-50. Você também pode usar o Ecoflex 00-30, mas o 00-50 é mais durável e preferido, se possível
• Picolé ou mexedor de café
• Recipiente com marcas de volume para medir Ecoflex. Também pode usar uma escala se você tiver acesso. Você só precisa medir as partes A e B do Ecoflex em uma proporção de 1: 1 por massa ou volume.
• Tecido de algodão (cerca de 1 pé quadrado fará vários robôs)
• Tesoura
• Clipe de papel
• Bomba de bola

Materiais extras opcionais (necessários para garras de 4 dedos)

• Bomba de aquário
• Tubulação de plástico (diâmetro externo de 1/8 polegada) - cerca de 2 pés serão suficientes

Etapa 1: imprima seu molde

A primeira etapa é imprimir seu molde. São 3 peças, 2 que se encaixam para formar a metade superior e uma para a inferior. Usei PLA, mas você pode usar ABS ou qualquer outro filamento. Basta verificar se o seu material é compatível com o Ecoflex 00-50. Certifique-se de orientar as peças para que você não precise gerar material de suporte.

Etapa 2: Misture seu Ecoflex 00-50

O próximo passo é misturar o Ecoflex 00-50. Você também pode usar o Ecoflex 00-30, mas o 00-50 parece um pouco mais forte e mais ideal, se possível. Esteja ciente de que o tempo de vida da mistura (tempo que o Ecoflex é fluído o suficiente para trabalhar) é de apenas 18 minutos, então pode ser uma boa ideia preparar o tecido e os moldes (consulte a próxima etapa) antes de começar a misturar. Ecoflex 00-50 vem em 2 partes (A e B) e é misturado na proporção de 1: 1 por peso ou por volume. Certifique-se de agitar as garrafas antes de despejar. Você precisará de aproximadamente 8 a 10 gramas de A e B (16 a 20 gramas no total) para preencher um molde, a parte superior e a parte inferior. Depois de colocar A e B juntos, misture com um palito de picolé por 2-3 minutos. Misture bem, mas tente evitar misturar com muita força (isso criará bolhas indesejadas que podem prejudicar a integridade estrutural do robô).

Etapa 3: Despeje os moldes

Corte um pedaço de tecido (ou papel para impressora, se você não tiver acesso ao tecido) um pouco menor que a metade inferior do molde. Coloque as 2 peças do molde superior juntas (Nota: um lado da parte superior do molde tem um orifício um pouco maior. Este lado passa sobre a área vazia da parte inferior do molde superior. Isso formará a câmara de entrada que não inflará, mas fornecerá integridade estrutural). Despeje lentamente o Ecoflex no molde inferior até que esteja cerca de 1/2 cheio. Em seguida, coloque o tecido / papel no molde inferior e preencha o resto do caminho. Em seguida, preencha o molde superior. Certifique-se de que cada câmara esteja completamente cheia. Coloque sobre uma superfície plana e espere 3 horas para que o Ecoflex cure.

Etapa 4: desmoldar as duas metades

Após 3 horas, é hora de desmoldar! Você pode usar uma pinça para traçar as bordas dos moldes, o que facilitará a remoção. O Ecoflex é elástico, por isso não tenha medo de puxar o molde, mas tome cuidado para não rasgar nenhuma das áreas finas. Para o molde superior, use os pequenos suportes retangulares para separar as laterais.

Etapa 5: selar as metades juntas

Agora é hora de selar as metades juntas! Faça um novo lote de Ecoflex (pode ser um lote muito pequeno) e espalhe uma camada FINA na peça inferior. Menos é mais aqui, você quer ter certeza de evitar o entupimento do canal de ar! Em seguida, coloque a metade superior sobre a parte inferior e use o palito de picolé para pintar ao redor da borda onde as duas peças se encontram. Faça isso em papel vegetal ou papel alumínio (não em papel toalha porque o Ecoflex cura na toalha de papel). É uma boa ideia, ao realizar esta etapa, colocar um pouco de Ecoflex extra entre a primeira câmara sólida e a segunda câmara. Isso reforçará esta área para garantir que ela não rasgue quando você colocar sua fonte de ar. Se algum Ecoflex extra contornar o robô, não se preocupe - você pode cortar isso com uma tesoura mais tarde. Espere 3 horas e, em seguida, remova o robô e corte o excesso de Ecoflex.

Etapa 6: perfurar o canal de ar

Pegue a ponta de um clipe de papel e use-a para perfurar o canal de ar. Coloque-o no centro, logo acima de onde a parte inferior encontra a parte superior. Certifique-se de perfurar a câmara grande sem bolsa de ar (não o outro lado que tem bolsa de ar!). O canal de ar começa no centro da primeira câmara grande, então você não precisa pressionar muito o clipe de papel. Tenha cuidado para não pressioná-lo muito ou você pode acidentalmente rasgar o robô.

Etapa 7: Teste! Sele qualquer vazamento, se necessário

Agora remova o clipe de papel e coloque a agulha de sua bomba no orifício que você acabou de criar com o clipe de papel. Bombeie e observe seu robô inflar!

Solução de problemas:

• Se sentir resistência ao tentar inflar, você não encontrou o canal de ar, tente reposicionar a agulha no robô.
• Se você ouvir o ar saindo, seu robô pode ter um buraco. Você pode encher um copo com água e bombear ar para dentro do robô para identificar onde está o vazamento (você verá bolhas saindo do buraco). Você pode marcar o buraco com um estilete e fazer outro lote de Ecoflex para selar o buraco.
• Se certas câmaras não expandem, seu canal de ar está entupido. Você pode tentar usar o clipe de papel para desentupi-lo, mas é provável que você precise refazer o robô. Mas não se preocupe - o molde é totalmente reutilizável e você deve ter bastante Ecoflex sobrando!

Etapa 8: Etapa extra opcional: Criar uma garra robótica totalmente macia

Na seção de arquivo, há um STL para um hub central. Isso pode ser impresso em 3D (requer suporte, então preste atenção ao tipo de suporte que você usa para ter certeza de que sairá sem quebrar os tubos finos) usando PLA ou qualquer outro filamento. O cubo central pode ser conectado a um tubo (diâmetro externo de 1/8 de polegada) e, em seguida, a qualquer bomba de ar (usei uma bomba de aquário). Depois de imprimir o cubo central, faça 4 dedos suaves de robô e prenda-os aos 4 tubos externos. Prenda a tubulação ao tubo grande na parte superior do cubo central, conecte a bomba à outra extremidade da tubulação, ligue a bomba e observe sua garra inflar!

Etapa 9: Arquivos. STL

Aqui estão os arquivos. STL para o cubo central e o molde de 3 peças!