Pince robotique souple : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Le domaine de la robotique douce (robots fabriqués à partir de matériaux intrinsèquement mous tels que les silicones et les caoutchoucs) a connu une croissance rapide ces dernières années. Les robots mous peuvent être avantageux par rapport à leurs homologues durs car ils sont flexibles, adaptables à de nouveaux environnements et ils favorisent une interaction homme-robot plus sûre. Les pinces robotiques souples, en particulier, peuvent être utiles pour manipuler des objets délicats sans causer de dommages.

Ce Instructable sert de guide détaillé sur la façon de construire des « doigts » robotiques souples qui peuvent être facilement actionnés avec une simple pompe à main. Les fichiers STL pour le moule 3 pièces se trouvent en bas de la page, en plus du fichier STL pour un moyeu central qui vous permettra de créer une pince robotique souple à 4 doigts entièrement fonctionnelle. Ce projet est idéal pour les passionnés de robots mous et les salles de classe, avec relativement peu de fournitures nécessaires et des temps de fabrication rapides.

Le robot doux dans ce Instructable a été inspiré par le groupe de recherche de Whiteside à Harvard et leur travail avec la création de réseaux pneumatiques: https://gmwgroup.harvard.edu/soft-robotics. L'inspiration a également été tirée des nombreuses ressources de Soft Robotic Toolkit.

Fournitures

• Imprimante 3D (j'ai utilisé une LulzBot Taz 5, mais n'importe quelle imprimante devrait fonctionner)
• Filament PLA (ABS ou tout autre type de filament devrait également fonctionner, assurez-vous simplement qu'il est compatible avec Ecoflex 00-50)
• Kit de taille d'essai d'Ecoflex 00-50. Vous pouvez également utiliser Ecoflex 00-30, mais le 00-50 est plus durable et préféré si possible
• Bâton de popsicle ou agitateur de café
• Conteneur avec repères de volume pour mesurer Ecoflex. Peut également utiliser une balance si vous y avez accès. Vous avez juste besoin d'un moyen de mesurer les parties A et B de l'Ecoflex dans un rapport 1:1 en masse ou en volume.
• Tissu en coton (environ 1 pied carré fera plusieurs robots)
• Ciseaux
• Trombone
• Pompe à billes

Matériaux supplémentaires en option (nécessaires pour une griffe complète à 4 doigts)

• Pompe d'aquarium
• Tube en plastique (1/8 pouce de diamètre extérieur) - environ 2 pieds suffiront

Étape 1: imprimez votre moule

La première étape consiste à imprimer votre moule. Il y a 3 pièces, 2 qui s'emboîtent pour faire la moitié supérieure et une pour le bas. J'ai utilisé du PLA, mais vous pouvez utiliser de l'ABS ou tout autre filament. Vérifiez simplement que votre matériel sera compatible avec Ecoflex 00-50. Assurez-vous d'orienter les pièces de sorte que vous n'ayez pas besoin de générer du matériel de support.

Étape 2: Mélangez votre Ecoflex 00-50

L'étape suivante consiste à mélanger l'Ecoflex 00-50. Vous pouvez également utiliser Ecoflex 00-30, mais le 00-50 semble un peu plus solide et plus idéal si possible. Sachez que la durée de vie en pot (le temps que l'Ecoflex est suffisamment fluide pour fonctionner) n'est que de 18 minutes, il peut donc être judicieux de préparer le tissu et les moules (reportez-vous à l'étape suivante) avant de commencer à mélanger. Ecoflex 00-50 se présente en 2 parties (A et B) et est mélangé dans un rapport 1:1 en poids ou en volume. Assurez-vous de secouer les bouteilles avant de verser. Vous aurez besoin d'environ 8 à 10 grammes de A et B (16 à 20 grammes au total) pour remplir un moule, le haut et le bas. Une fois que vous avez versé A et B ensemble, mélangez avec un bâtonnet de popsicle pendant 2-3 minutes. Mélangez bien, mais essayez d'éviter de mélanger trop vigoureusement (cela créera des bulles indésirables qui pourraient nuire à l'intégrité structurelle du robot).

Étape 3: Couler les moules

Coupez un morceau de tissu (ou du papier d'imprimante si vous n'avez pas accès au tissu) légèrement plus petit que la moitié inférieure du moule. Placez les 2 morceaux du moule supérieur ensemble (Remarque: un côté de la partie supérieure du moule a un trou légèrement plus grand. Ce côté va sur la zone vide de la partie inférieure du moule supérieur. Cela formera la chambre d'entrée qui ne se gonflera pas, mais assurera l'intégrité structurelle). Versez lentement l'Ecoflex dans le moule inférieur jusqu'à ce qu'il soit à moitié plein. Placez ensuite votre tissu/papier dans le moule inférieur et remplissez-le jusqu'au bout. Ensuite, remplissez le moule supérieur. Assurez-vous que chaque chambre semble complètement pleine. Placer sur une surface plane et attendre 3 heures pour que l'Ecoflex durcisse.

Étape 4: Démouler les deux moitiés

Après 3 heures, il est temps de démouler ! Vous pouvez utiliser une pince à épiler pour tracer les bords des moules ce qui facilitera le démoulage. L'Ecoflex est extensible, n'ayez donc pas peur de tirer sur le moule, mais veillez à ne déchirer aucune des zones fines. Pour le moule supérieur, utilisez les petites prises rectangulaires pour séparer les côtés.

Étape 5: Scellez les moitiés ensemble

Il est maintenant temps de sceller les moitiés ensemble ! Faites un nouveau lot d'Ecoflex (cela peut être un très petit lot) et étalez une fine couche sur la pièce inférieure. Less is more ici, vous voulez être sûr d'éviter d'obstruer le canal d'air ! Ensuite, placez la moitié supérieure sur la pièce du bas et utilisez votre bâton de popsicle pour peindre autour du bord où les deux pièces se rencontrent. Faites-le sur du papier parchemin ou du papier d'aluminium (pas sur une serviette en papier car l'Ecoflex durcira à la serviette en papier). C'est une bonne idée lors de cette étape de mettre un peu d'Ecoflex supplémentaire entre la première chambre solide et la deuxième chambre. Cela renforcera cette zone pour s'assurer qu'elle ne se déchire pas lorsque vous insérez votre source d'air. Si un Ecoflex supplémentaire contourne le robot, ne vous inquiétez pas, vous pouvez le couper avec des ciseaux plus tard. Attendez 3 heures puis retirez le robot et coupez l'excédent d'Ecoflex.

Étape 6: percer le canal d'air

Prenez le bout d'un trombone et utilisez-le pour percer le canal d'air. Placez-le au centre, juste au-dessus de l'endroit où la pièce inférieure rencontre la pièce supérieure. Assurez-vous que vous percez la grande chambre sans poche d'air (pas l'autre côté qui a une poche d'air !). Le canal d'air commence au centre de la première grande chambre, vous n'avez donc pas besoin d'appuyer trop loin sur le trombone. Faites attention à ne pas trop l'enfoncer ou vous pourriez accidentellement déchirer le robot.

Étape 7: Testez ! Scellez les fuites si nécessaire

Retirez maintenant le trombone et placez l'aiguille de votre pompe dans le trou que vous venez de créer avec le trombone. Pompez et regardez votre robot gonfler !

Dépannage:

• Si vous rencontrez une résistance lorsque vous essayez de gonfler, vous n'avez pas trouvé le canal d'air, essayez de repositionner l'aiguille dans le robot.
• Si vous entendez de l'air sortir, votre robot pourrait avoir un trou. Vous pouvez remplir une tasse d'eau et pomper de l'air dans le robot pour identifier où se trouve la fuite (vous verrez des bulles sortir du trou). Vous pouvez marquer le trou avec un sharpie et faire un autre lot d'Ecoflex pour sceller le trou.
• Si certaines chambres ne se dilatent pas, votre canal d'air est bouché. Vous pouvez essayer d'utiliser le trombone pour le déboucher, mais il est probable que vous deviez refaire le robot. N'ayez crainte, le moule est entièrement réutilisable et il devrait vous rester beaucoup d'Ecoflex !

Étape 8: Étape supplémentaire facultative: créez une griffe robotique entièrement souple

Sous la section fichier, il y a une STL pour un hub central. Cela peut être imprimé en 3D (cela nécessite un support alors faites attention au type de support que vous utilisez pour vous assurer qu'il se détachera sans casser les tubes minces) en utilisant du PLA ou tout autre filament. Le moyeu central peut être raccordé à un tube (diamètre extérieur de 1/8 pouce) puis à n'importe quelle pompe à air (j'ai utilisé une pompe d'aquarium). Une fois que vous avez imprimé le moyeu central, réalisez 4 doigts de robot souples et attachez-les aux 4 tubes extérieurs. Fixez le tube au grand tube au-dessus du moyeu central, fixez la pompe à l'autre extrémité de votre tube, allumez votre pompe et regardez votre griffe se gonfler !

Étape 9: Fichiers. STL

Voici les fichiers. STL pour le moyeu central et le moule 3 pièces !