新しい歴史

ソフトロボット「PAUL」の設計と製造方法

に EScholar: Electronic Academic Papers for Scholars4m2025/02/14

長すぎる; 読むには

PAUL は、3 つの独立して作動するシリコンセグメントを備えたモジュール式の空気圧ソフトロボットです。軽量で柔軟性があり、空気圧チューブが埋め込まれており、組み立てが簡単な設計になっています。毒性や収縮の問題にもかかわらず、耐久性を重視して TinSil 8015 が選択されました。3D プリントされた PLA コネクタによりモジュール性が強化され、セグメントの迅速な交換が可能になります。

著者:

（1）ホルヘ・フランシスコ・ガルシア・サマルティン、オートメーション・ロボティクスセンター（UPM-CSIC）、マドリード工科大学 — 科学研究高等評議会、Jose Gutierrez Abascal 2、28006 マドリード、スペイン（[email protected]）

（2）エイドリアン・リーカー、オートメーション・ロボティクスセンター（UPM-CSIC）、マドリード工科大学 — 科学研究高等評議会、ホセ・グティエレス・アバスカル2、28006マドリード、スペイン。

（3）アントニオ・バリエントス、オートメーション・ロボティクスセンター（UPM-CSIC）、マドリード工科大学 — 科学研究高等評議会、ホセ・グティエレス・アバスカル2、28006マドリード、スペイン。

リンク一覧

要約と1 はじめに

3.3 製造

製造工程の最初のステップは、ワックスコアを入手することです。ワックスコアは、型に挿入されて、完成したセグメントでブラダーとなる部分の穴を作成するために使用されます。これらは、事前に作成された雌型にパラフィンワックスを注ぐことによって作成されます (図 5a)。

30 分後、ワックスは固まり、コアを取り外して型に挿入できるようになります (図 5b)。金型は 4 つの 3D プリント部品 (2 つの側面、底部キャップ、コアが載る上部グリップ) で構成されており、これらはねじ止めされ、その後の硬化中に漏れを防ぐために熱いシリコンビーズで密封されます (図 5c)。

次に、シリコンを型に注ぎます。前述の収縮を防ぐために、型は上まで満たさなければなりません。特に、TinSil8015 では、液体と触媒の質量比が 10:1 である必要があります。セグメントの寸法には、合計約 175 g の混合物が必要です。

硬化プロセスは常温で 24 時間続き (図 5d)、その後型から取り出すことができます。シリコンバーを除去するためにメスを使用する必要がある場合があります (図 5e)。

セグメントが構築されると、ブラダーを作成するために使用されたコアが削除されます。木材は引っ張ることで取り外すことができますが、ワックスを除去するにはセグメントに熱を加える必要があります。したがって、最初に 110 ◦C のオーブンに入れ (図 5f)、次に沸騰した湯浴に 15 分間浸すことで、ワックスの残留痕跡を確実に除去します (図 5g)。

雄は通過するので、節の下部を閉じる必要があります。これを行うには、図 5h のプレート上にシリコンの層を注ぎ、セグメントに接着して 24 時間硬化させます。最後に、空気圧チューブをセグメントに接合し、シアノアクリレートで接着し、プラスチックフランジを使用して気密性を強化します (図 5i)。

最終結果である機能セグメントは、図 6 に示されています。実験により、重量は 161 g であり、設計どおり、高さは 100 mm、外径は 45 mm であることがわかりました。

3.4 パフォーマンスバンク

ロボット内では、空気圧ベンチの機能は、制御信号に従ってコンプレッサーからの圧縮空気の流れを制御することです。具体的には、PAUL ベンチは直列に配置された 6 組の 2/2 バルブ (SMC VDW20BZ1D モデル) と 3/2 バルブ (SMC Y100 モデル) で構成されており、最大 12 の自由度が可能になります。両方とも図 7 に示されています。2/2 バルブの物理的特性により、アセンブリの合計圧力は 4 bar に制限されていましたが、セグメント漏れのリスクを減らすために、フローレギュレータを使用して 2 bar に下げられました。図8は空気圧回路の概略図を示しています。

バルブは 24 V の電圧信号によって作動します。 MOSFET (モデル IRF540) は、それらを管理するスイッチです。当初はリレーの使用が検討されましたが、消費電流が大きいため、使用は不可能でした。ベンチコントローラーとして Arduino Due が選択されました。ユニットへの電力供給は、最大 8.5 A を供給できる PC 電源によって行われます。ユニットの最終的なレイアウトは図 9 に示されています。