Нова історія
Як PAUL, м’який робот, розроблений і побудований
Надто довго; Читати
PAUL — це модульний пневматичний м’який робот із трьома силіконовими сегментами, що приводяться в дію незалежно один від одного. Пріоритетом дизайну є легка гнучкість, вбудовані пневматичні трубки та легке складання. TinSil 8015 був обраний через довговічність, незважаючи на його токсичність і проблеми з скороченням. Надруковані на 3D-принтері з’єднувачі PLA покращують модульність, забезпечуючи швидку заміну сегментів.
Автори:
(1) Хорхе Франциско Гарсія-Самартін, Центр автоматизації та робототехніки (UPM-CSIC), Політехнічний університет Мадрида — Вища рада наукових досліджень, Хосе Гутьєррес Абаскаль 2, 28006 Мадрид, Іспанія ([email protected]);
(2) Адріан Рікер, Центр автоматизації та робототехніки (UPM-CSIC), Політехнічний університет Мадрида — Вища рада з наукових досліджень, Jose Gutierrez Abascal 2, 28006 Madrid, Spain;
(3) Антоніо Барріентос, Центр автоматизації та робототехніки (UPM-CSIC), Політехнічний університет Мадрида — Вища рада наукових досліджень, Хосе Гутьєррес Абаскаль 2, 28006 Мадрид, Іспанія.
Таблиця посилань
2 Схожі праці
2.3 Керування програмними роботами
3 PAUL: Проектування та виробництво
4 Збір даних і керування без циклу
4.3 Генерація набору даних: Табличні моделі
4.4 Керування з відкритим контуром
5 Результати
5.2 Аналіз робочого середовища
5.3 Продуктивність табличних моделей
5.5 Експерименти з носінням ваги
A. Проведені експерименти та посилання
3.3 Виробництво
Першим кроком у процесі виробництва є отримання воскових стрижнів, які, вставлені у форму, використовуються для створення отворів для того, що в готовому сегменті буде міхурами. Вони виготовляються шляхом заливання парафіну в попередньо виготовлені жіночі форми (рис. 5а).
Через півгодини віск затвердіє, і серцевини можна вийняти та вставити у форму (Малюнок 5b). Форма складається з чотирьох частин, надрукованих на 3D-друкі (двох сторін, нижньої кришки та верхньої ручки, на якій тримаються серцевини), які з’єднуються гвинтами, а потім герметизуються гарячою силіконовою кулькою, щоб запобігти витоку під час подальшого затвердіння (Малюнок 5c).
Потім силікон можна залити у форму, яка повинна бути заповнена доверху, щоб протидіяти вищезгаданій усадці. Зокрема, для TinSil8015 потрібне масове співвідношення рідини до каталізатора 10:1. Для розмірів сегмента потрібно близько 175 г загальної суміші.
Процес затвердіння триває 24 години при температурі навколишнього середовища (рис. 5d), після чого його можна вийняти з форми. Можливо, знадобиться скористатися скальпелем, щоб видалити силіконові задирки (Малюнок 5e).
Після того, як сегмент буде побудовано, ядра, які були використані для створення сечових міхурів, видаляються. Хоча деревину можна видалити, потягнувши, необхідно нагріти сегмент, щоб видалити віск. Таким чином, його спочатку поміщають у духовку при 110 ◦C (рис. 5f), а потім занурюють у киплячу водяну баню на 15 хвилин, що забезпечує усунення залишкових слідів воску (рис. 5g).
Так як самці наскрізні, потрібно закрити нижню частину сегмента. Для цього шар силікону наливають на пластину Figure 5h, приклеюють на сегмент і залишають для затвердіння протягом 24 годин. Нарешті, пневматичні трубки з’єднуються з сегментом, скріплюючи їх ціаноакрилатом і посилюючи герметичність за допомогою пластикових фланців (рис. 5i).
Кінцевий результат, функціональний сегмент, зображено на малюнку 6. Експериментально встановлено, що його вага становить 161 г, а висота за проектом — 100 мм, а зовнішній діаметр — 45 мм.
3.4 Банк продуктивності
Функція пневматичного стенда в роботі полягає в тому, щоб контролювати потік стисненого повітря від компресора відповідно до керуючих сигналів. Зокрема, стенд PAUL складається з 6 пар клапанів 2/2 (модель SMC VDW20BZ1D) і 3/2 клапанів (модель SMC Y100), розміщених послідовно, що забезпечує до 12 ступенів свободи. Обидва показані на малюнку 7. Фізичні характеристики клапанів 2/2 обмежують загальний тиск вузла до 4 бар, але щоб зменшити ризик витоку сегмента, його було зменшено за допомогою регулятора потоку до 2 бар. На малюнку 8 представлена схема пневматичного контуру.
Клапани керуються сигналами напруги 24 В. MOSFET (модель IRF540) є перемикачем, відповідальним за керування ними. Спочатку розглядалося використання реле, але високий струм, який вони споживали, зробив їх неможливим. В якості стендового контролера було обрано Arduino Due. Джерело живлення ПК, здатне подавати струм до 8,5 А, відповідає за живлення пристрою, остаточне розташування якого показано на малюнку 9.
Цей документ доступний на arxiv за ліцензією CC BY-NC-SA 4.0 DEED.
L O A D I N G
. . . comments & more!
. . . comments & more!
