Name: rod-based fabrication of customizable soft robotic pneumatic gripper devices for delicate tissue manipulation
Uploaded: 2016-08-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 49 s
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La ricerca è stata sostenuta da R-397-000-204-133 (National University of Singapore Young Investigator Award).

<html> Nota: Tutte le pinze pneumatiche morbide sono state realizzate per fusione miscele elastomeriche a base di silicone in stampi 3D-stampati personalizzati, che ha seguito un processo di fabbricazione che comprende tre fasi: stampaggio di componenti pinza braccio con canali pneumatici incorporati, stampaggio componente camera collegata ai canali di pneumatici , e sigillare il componente camera riempita con aria. 1. Preparazione di Elastomeri <ol><li> Posizionare un contenitore per mixer su una bilancia e tara. Versare parti A e B di elastomero a base siliconica nel contenitore con un rapporto 1: 1 in peso. </li><li> Coprire il contenitore e misurare il peso totale. </li><li> Posizionare il contenitore e il materiale in un mixer centrifuga. Regolare il bilanciamento del peso sul mixer al peso misurato in fase 1.2. </li><li> Impostare le modalità di miscelazione e di de-aerazione a 2.000 rpm e 2.200 rpm, rispettivamente per 30 sec. Miscelare i componenti in elastomero con cura per ottenere indurimento uniforme. </li></ol>Le &quot;&gt; 2. Mold Design e Produzione Nota: La geometria dello stampo varierà a seconda delle esigenze specifiche per le diverse applicazioni. Le seguenti operazioni illustrano passi chiave generali in software CAD che sono necessari per creare il componente camera ed pinza dello stampo. <ol><li> Progettare gli stampi e muffe di tenuta utilizzando il software computer-aided design (CAD). Vedere Figura 1 per la geometria e specifiche dimensioni degli stampi utilizzati in questo manoscritto. <ol><li> Progettazione della scatola confine esterno <ol><li> Fai clic destro sul piano superiore e cliccare su &quot;Normale per&quot; pulsante per normalizzare al piano superiore. </li><li> Clicca su &quot;Schizzo&quot; nell&#39;angolo in alto a sinistra per aprire una finestra &quot;Sketch&quot;. Quindi, fare clic sul pulsante &quot;Sketch&quot; nell&#39;angolo in alto a sinistra della barra degli strumenti per tracciare una base rettangolare di componenti da camera. </li><li> Fare clic sulla funzione &quot;Smart Dimension&quot;, che si trova accanto al pulsante &quot;Sketch&quot;, per definire skDimensioni etch. Assicurarsi che il disegno è completamente definito (ad esempio, tutte le linee di disegno diventano nero) e chiudere lo schizzo quando fatto. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic su &quot;Base Estrusione /&quot; caratteristica di estrudere contorni selezionati in direzione Y. </li><li> Fare clic sulla superficie superiore del modello di preselezionare il piano dello schizzo. Disegnare un rettangolo e definire le dimensioni come descritto in 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic sulla funzione &quot;taglio estruso&quot; per estrudere tagliare una cavità per la fusione di elastomeri (Figura 2A). Assicurarsi che lo spessore della parete è di 2,5 mm. </li></ol></li><li> Progettazione della camera interna <ol><li> Pulsante destro del mouse sulla superficie in direzione Y della zona di apertura. Quindi, fare clic su &quot;Normale per&quot; per normalizzare a quella superficie. </li><li> Quindi, fare clic sulla finestra &quot;Sketch&quot; per disegnare un rettangolo per il componente da camera come descritto ai punti 2.1.1.2 e2.1.1.3. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic su &quot;Base Estrusione /&quot; funzione per estrudere il componente da camera in direzione Y (Figura 2B). Nota: La profondità del taglio in fase 2.1.1.6 2,5 mm più grande questa base estruso. </li></ol></li><li> Progettazione del componente pinza <ol><li> Istruzioni sulla superficie del modello in negativo direzione X preselezionare piano dello schizzo per il componente pinza. Creare un rettangolo nella finestra &quot;Sketch&quot;, come descritto nei punti 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic su &quot;Base Estrusione /&quot; funzione per estrudere il profilo selezionato nella direzione X negativa. </li><li> Fare clic sulla superficie superiore del componente pinza per preselezionare il piano dello schizzo. Creare una forma di pinza nella &quot;Sketch&quot; finestra (Figura 2C) e chiudere lo schizzo quando le dimensioni è completamente definito come descritto ai punti 2.1.1.2 und 2.1.1.3. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic su &quot;Taglio estruso&quot; per tagliare una cavità per la fusione elastomeri nel componente pinza. Assicurarsi che lo spessore della parete è di 2,5 mm. </li></ol></li><li> Esecuzione del collegamento tra la camera e pinza <ol><li> Creare un rettangolo nella finestra &quot;Sketch&quot; sulla superficie superiore del pezzo da camera, come descritto in 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic su &quot;Taglio estruso&quot; per creare una connessione tra i componenti della camera e pinze (Figura 2D). </li></ol></li><li> Progettazione dei canali di pneumatici <ol><li> Creare 1,5 mm cerchi di diametro sulla superficie del pezzo da camera in direzione X positiva come descritto ai punti 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic su &quot;Taglio estruso&quot; per creare canali per l&#39;inserimento vergella (Figura 2E). Assicurarsi che il Holes non sono tagliate attraverso il componente pinza. </li></ol></li></ol></li><li> In un file CAD separata, disegnare uno stampo di tenuta con una cavità di lunghezza e larghezza di 1 mm di dimensioni superiori alle dimensioni esterne del componente camera della pinza. Nota: Lo spessore della parete è di 2,5 mm. <ol><li> Fare clic sulla finestra &quot;Sketch&quot; per creare un rettangolo sul piano superiore come passaggi descritti 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic su &quot;Base Estrusione /&quot; caratteristica di estrudere contorni selezionati in direzione Y. </li><li> Fare clic sulla faccia superiore del modello di preselezionare il piano dello schizzo. Disegnare un rettangolo e definire le dimensioni come descritto nei punti 2.1.1.2 e 2.1.1.3). </li><li> Fare clic sulla finestra &quot;Funzioni&quot;. Quindi, fare clic sulla funzione &quot;taglio estruso&quot; per estrudere tagliare una cavità per la fusione elastomeri. Assicurarsi che lo spessore della parete è di 2,5 mm. </li></ol></li><li> Salvare ogni pezzo stampo come file STL per la stampa 3D. </li&gt; <li> Caricare il file STL nella stampante 3D con una risoluzione di 30 micron e stampare i pezzi dello stampo 9. </li><li> Rimuovere qualsiasi materiale di supporto sui pezzi dello stampo e lavare i pezzi dello stampo con acqua. </li></ol> 3. morbida singola / doppia-azionabili Pinze braccio pneumatico <ol><li> Stampaggio componenti pinza-braccio con canali pneumatici incorporati <ol><li> Inserire due a camera blocchi 3D-stampata sul lato destro del componente camera (Figura 3A) sinistro e al fine di generare una camera sigillata con canali pneumatico collegato ad esso. </li><li> Inserire due aste mm di diametro 1,5 fili di titanio attraverso la camera, mantenendo una distanza 2 mm dal punte pinza per creare canali pneumatico (Figura 3A). Nota: Utilizzare una vergella per la pinza-azionabile a braccio singolo. </li><li> Versare il composto elastomerico nello stampo per riempire completamente il componente pinza. </li><li> Assicurarsi che non ci sono bolle d&#39;aria visibili presente. </li><li> Place lo stampo in forno per polimerizzazione a 60 ° C per 10 min. Una volta elastomero è guarito, rimuovere lo stampo dal forno. </li></ol></li><li> componente camera di formatura connessa ai canali pneumatici <ol><li> Tirare le vergelle e due camera blocchi fuori dallo stampo. </li><li> Inserire una pinza-block 3D-stampato sulla parte superiore del componente pinza per creare la camera (Figura 3B). Inserire le vergelle per bloccare i fori nella parete dello stampo. </li><li> Versare il composto elastomerico nello stampo per riempire la parte rimanente del componente camera e garantire il bolle d&#39;aria intrappolate visibili nello stampo. </li><li> Curare la parte ad una temperatura di 60 ° C per 10 min. Togliere lo stampo dal forno una volta elastomero è guarito. </li><li> Rimuovere la pinza-block e sformatura la pinza completamente guarito con la struttura della camera. </li></ol></li><li> Sigillatura componente camera riempita di aria <ol><li> Versare il composto elastomerico nello stampo di tenuta ecurarla a 60 ° C per 10 min. </li><li> Spazzola uno strato di materiale elastomerico sulle stagionati 2,5 mm strato di tenuta. Posizionare la pinza curata con struttura della camera di sopra dello strato di tenuta rivestito e legare insieme i due pezzi (Figura 3C). </li><li> Successivamente, curare l&#39;intera struttura completamente a 60 ° C per 15 min. </li><li> Sformatura il dispositivo di presa robotica morbido completamente guarito. </li></ol></li></ol> 4. Inserimento di Soft robotica Pneumatic Gripper dispositivo in strumento di gestione <ol><li> Progettare gli strumenti di gestione, come descritto nel file supplementare 1 utilizzando il software CAD e salvarla in un file STL. Vedere le figure 4 e 5 per le dimensioni degli utensili. </li><li> Caricare il file STL nella stampante 3D e stampare i pezzi dello stampo 9. Nota: Tutte le fasi di stampa per strumento di movimentazione manuale di controllo, berretto di forma rettangolare, e il pistone mobile (Figura 4) possono essere completati entro 3 ore 48 min. Il prtempo inting per fabbricare lo strumento e il tappo rettangolare movimentazione controllo robotico (figura 5) è di 1 ora 56 min. Vedere file supplementare 2 per le istruzioni di funzionamento della stampante 3D. </li><li> Staccare qualsiasi materiale di supporto sugli strumenti dopo che la stampa è stata completata. Poi, lavare gli attrezzi con acqua. </li><li> Inserire la pinza nella utensile manuale movimentazione di controllo (Figura 4A) e coprire l&#39;area di apertura con un tappo rettangolare mobile (Figura 4B). </li><li> Inserire un pistone mobile (Figura 4C) per facilitare la compressione della camera. </li><li> Inserire la pinza ed attuatore lineare nella robotica elemento di presa di controllo (Figura 5A). Nota: L&#39;attuatore lineare sostituisce il pistone mobile in modalità di controllo manuale per la compressione della camera. </li><li> Coprire l&#39;area di apertura con un tappo rettangolare mobile (Figura 5B). </li></ol> 5. Le valutazioni e la presa di prova a compressione <ol><li> Valutarela funzionalità della pinza morbida effettuando test di presa con un ponticello. <ol><li> Posizionare un ponticello sul tavolo. </li><li> Regolare la pinza in modo che il filo è tra le due pinze. </li><li> Portare il pistone mobile per comprimere la camera per azionare le pinze per tenere il filo. Nota: Solo lo strumento movimentazione comando manuale è utilizzato nella dimostrazione di presa. </li><li> Tenere e spostare il filo ad una scatola situato a distanza dalla posizione originale del filo 20 cm. </li></ol></li><li> Inserire un resistore di sensing forza calibrata tra le due ganasce della pinza. Assicurarsi che la presa dita di presa sulla zona di rilevamento. Nota: Il diametro della zona monitorata è 14.7 mm. </li><li> Comprimere la camera per azionare le pinze di presa sul resistore di sensing forza. </li><li> Misurare le forze massima aderenza compressione che i-azionabile a braccio singolo e doppio-azionabile-morbido braccio pinze pneumatiche potrebbero generare, come descritto nella 10. Nota: i valori di lettura vengono visualizzati su un computer portatile. Le forze massime presa compressione sono misurate nel punto di massima pressione che i canali pneumatici in grado di sopportare. </li><li> Ritagliare le ganasce elastomerici da una pinza a doppio morbido azionabile-braccio pneumatico. </li><li> Inserire le punte pinze nei canali pneumatici delle ganasce di presa elastomerici. </li><li> Posizionare una resistenza di sensing forza calibrata tra le due ganasce della pinza. </li><li> Misurare le forze di compressione 10 generati da una pinza e pinze elastomero durante un intervento chirurgico nervo simulata condotta da un neurochirurgo. Nota: Il neurochirurgo applica una forza che è simile a quello che normalmente applicato durante l&#39;intervento effettivo sul resistore di sensing forza. </li><li> Calcolare la media dei dati ottenuti da cinque prove in ciascuna prova. </li></ol>

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Abbiamo dimostrato con successo che le morbide robotici dispositivi pinza pneumatica consentiti presa compatibile degli oggetti, che esercitano forze di compressione molto più bassi per l&#39;oggetto afferrato rispetto alle pinze punte elastomero e pinze esercitate. Pinze è uno strumento essenziale per la manipolazione dei nervi durante la riparazione dei nervi periferici ambulatori 11, 12. Tuttavia, la sua struttura metallica necessaria estrema cautela nell&#39;uso dai chirurghi al fine di evitare danni ai nervi causati da forze di presa eccessive e danni accidentali ai tessuti circostanti. A seconda della gravità del danno, varie complicazioni che vanno da quelli meno gravi, come dolore, a quelli gravi, come coaguli di sangue e persino invalidità permanente, possono risultare. Considerando la necessità di prevenire danni accidentali dei tessuti nervosi durante la manipolazione chirurgica, i nostri risultati preliminari indicano che questi dispositivi robotici pinza pneumatica analcoliche sono potenziali candidati idonei perintegrando pinze di corrente durante la manipolazione dei tessuti delicati, fornendo la capacità di raggiungere la presa compatibile. L&#39;elastomero a base di silicone utilizzato nella fabbricazione della pinza morbida ha un modulo di Young di 0,8 x 10 5 Pa, che è paragonabile a quelli di morbidi muscoli umani deformabili e tessuti 13, 14. Pertanto, ridurrà i rischi di danno tissutale rispetto alla sua controparte pinze rigide. Di tutte le fasi descritte, le fasi più critiche sono il posizionamento dei canali pneumatici nella progettazione dello stampo, l&#39;eliminazione delle bolle d&#39;aria intrappolate prima processo di polimerizzazione, e la tenuta della camera d&#39;aria. I canali pneumatici non devono essere posizionati troppo vicino alla parete esterna della pinza per impedire l&#39;attuatore dalla rottura a basse pressioni. Eventuali bolle d&#39;aria intrappolate dovrebbero essere eliminati prima della polimerizzazione in quanto ciò eliminare potenziali punti di errore, quindi in ultima analisi, migliorando le prestazioni della pinza.La struttura pinza deve essere incollato bene allo strato di sigillatura per creare una camera chiusa che è in grado di immagazzinare aria senza perdite. Varie tecniche di fabbricazione sono stati anche proposti per costruire morbidi microattuatori di presa applicazioni 15-17. Per esempio, Lu &amp; Kim 15 hanno proposto una microhand realizzato con tre fasi del processo di litografia soffice. In questo caso, il microhand è in grado di manipolare oggetti relativamente piccoli, ma è necessaria una bombola di azoto compresso esterno per il suo azionamento. Più di recente, Rateni et al. 16 hanno sviluppato una pinza robotica morbido cavo-driven in cui le dita morbide sono state fatte da fusione in stampi in silicone 3D-stampati. Invece di avere canali pneumatici alla metà del braccio pinza, la pinza robotico è stato azionato da un servomotore con cavi collegati al dito. Breger et al. 17 ha proposto un auto-pieghevole microgrippers morbidi con sequenziale pr fotolitografiaocess. Gli schemi di processo di fabbricazione e di controllo interessati sono costosi e complessi. D&#39;altra parte, il processo di fabbricazione proposto è semplice, a basso costo e può essere completato entro 4 ore, comprensivo del tempo per la stampa 3D degli stampi e strumenti di manipolazione. La pinza morbido possiede proprietà affascinanti come il costo dei componenti basso, resistente all&#39;acqua e non corrosivo. La complessità minimi sostenuti nel controllo della pinza morbido permesso di essere utilizzato in varie applicazioni di presa e facilmente adottato dagli utenti. Il processo di fabbricazione descritto in questo studio ha coinvolto soprattutto la tecnologia di stampa 3-D e un approccio basato un&#39;asta per creare canali pneumatici. Essa mostra la possibilità di creare disegni pinze personalizzabili variando la progettazione dello stampo. Pinza morbido gancio robotico pneumatico è stato realizzato utilizzando uno stampo modificato con un componente gancio di presa e un componente camera (Figura 8). E &#39;dimostrato che la progettazione ca pinzan essere facilmente modificato e fabbricato a basso costo. L&#39;uso dell&#39;asta di creare canali pneumatici ha permesso la realizzazione di miniaturizzati pinze robotiche morbide. È dimostrato che questo approccio è adatto per la creazione di miniaturizzare robot morbidi per impedire l&#39;occlusione dei piccoli canali pneumatico durante il processo di saldatura effettuata nel tradizionale processo di fabbricazione di robot morbide. Tuttavia, in alcuni casi, quando un nuovo stampo viene dapprima utilizzato per la fusione del materiale elastomerico, la superficie esterna della pinza indurito può diventare appiccicoso. In questo caso, la pinza deve essere collocato all&#39;interno del forno per polimerizzazione aggiuntiva fino alla viscosità della superficie è scomparso. Inoltre, si deve prestare attenzione a garantire che la tenuta è ben e la parete di fondo della camera non ha bolle. Si noti che la regione dove sono presenti due fori passanti attraverso la parete, che sono destinati per l&#39;inserimento delle vergelle, ha una maggiore probabilità di contenere bolle d&#39;aria intrappolate rispetto alle altre regioni. Un ulteriore strato di materiale elastomerico può essere applicato con un pennello sui bordi dello strato di tenuta e la parete di fondo per migliorare la robustezza della pinza. La caratteristica unica della tecnica proposta è quella di incorporare l&#39;idea di stampare un componente camera sullo stampo per creare una camera d&#39;aria per l&#39;azionamento. Il componente camera nei dispositivi di presa robotici morbide permette la forza di compressione grip per essere controllato attraverso la compressione della camera. Rispetto alle fonti d&#39;aria esterna, come pompe portatili, che sono ampiamente adottata per l&#39;utilizzo per i robot morbide, modalità manuale di controllo è ottenibile con la presenza del componente camera. È particolarmente importante per la manipolazione chirurgica dove i chirurghi preferiscono essere in grado di sentire e controllare la quantità di forza che applicano effettivamente. Il vantaggio del componente camera è che ha permesso anche la modalità automatica del controllo incorporando lineareattuatore negli strumenti di gestione. Pertanto, sia la modalità manuale e automatico di controllo può essere effettuato con il componente camera collegata ai canali pneumatici per l&#39;azionamento. Questi staccabili pinze robotiche morbide a basso costo sono stati progettati per uso di una volta, il che significa che non vi è alcuna necessità di ri-sterilizzazione per uso ripetuto. Gli strumenti di manipolazione sono sterilizzabili e le pinze robotiche morbide possono essere inseriti facilmente prima di eseguire la manipolazione chirurgica. I disegni di questi dispositivi di presa chirurgici pneumatici morbidi permettono ulteriormente l&#39;inter-cambio di diversi modelli di dispositivi in ​​un unico strumento di gestione per soddisfare le diverse esigenze di presa. Tuttavia, questa tecnica deve essere letta in alcune limitazioni. In primo luogo, sono necessari due procedure distinte per fabbricare i componenti di presa ed i componenti della camera per collegare i canali pneumatici e componenti camera insieme, ed è richiesto un processo di sigillatura per la camera. Sebbene rimuove la need delle fonti d&#39;aria esterna, aumenta il tempo di colata pinze robotiche morbide. In secondo luogo, la pressione massima che può essere applicata ai canali pneumatica era limitata dalle proprietà del elastomerici. forze di compressione più grandi possono essere generati utilizzando un elastomero rigido o rafforzare l&#39;elastomero con fibre per evitare la rottura dei canali pneumatici. Per esempio, fibre di seta, che sono ampiamente usati come materiale di sutura chirurgica o impalcature per la loro biocompatibilità ed eccellenti proprietà meccaniche, possono essere utilizzate per rinforzare le pinze morbide 18. Dipende dalle diverse applicazioni, è necessario un elastomero con una maggiore rigidità al fine di garantire l&#39;equilibrio tra grip conforme e sicuro. Inoltre, una presa conforme e liscia superficie di contatto della pinza proposto possono causare lo slittamento a verificarsi. Tuttavia, il contatto adattabile, uno dei principali proprietà intrinseche della gomma di silicone, ha permesso la pinza per conformarsi al contorno superficie dell&#39;oggetto. Noiritiene che tale adattabilità migliora indirettamente la stabilità della presa. Modifica delle superfici di contatto di presa, ad esempio incorporando disegno denti nella superficie di contatto, può aiutare a fornire grip stabili. Infine, rispetto ad altri pinze morbidi con tre o più bracci 15-17, le prestazioni di aderenza della proposta di pinza robotica a due mascella in termini di stabilità sono meno favorevoli. Questa tecnica è altamente scalabile, per cui varie pinze robotiche morbide che vanno dalla piccola scala, come ad esempio pinze chirurgiche, a larga scala, come le pinze mano in catene di montaggio industriali, possono essere fabbricate. In particolare, varie pinze possono essere adattati sulla base della progettazione degli stampi. Per esempio, una pinza nervo ibrido che combina sia la componente di presa morbida e una rigida riavvolgitore gancio nervo può essere proposto per l&#39;uso in manipolazione chirurgica. Il componente di presa morbida è racchiuso in un involucro rettangolare e gonfierà vicino alla punta arEA per trattenere il nervo sul riavvolgitore gancio quando viene applicata pressione al canale. Si affronta un limite comune per l&#39;utilizzo di dita di presa, come le ganasce tendono a spingere gli oggetti verso l&#39;esterno quando chiudono, che pone certa difficoltà a cogliere. Sarà utile per raccogliere i nervi e quindi fornire una presa compatibile, mentre le pinze ganasce morbide potevano solo grip e raccogliere oggetti che non sono già in contatto con le superfici.

Robot soft hanno suscitato grande interesse la ricerca all&#39;interno della comunità robotica e sono stati utilizzati in diversi compiti funzionali come locomozione ondulatoria in ambienti non strutturati 1 e 2 di presa. Essi sono principalmente costituiti da materiali elastomerici morbidi e controllati da diverse tecniche di azionamento attraverso l&#39;utilizzo di diversi materiali come polimeri elettroattivi (EAP), lega a memoria di forma (SMA), o fluido compresso 3. funzione EAP basata su una tensione differenziale che induce forze elettrostatiche per produrre ceppi attivi e genera in tal modo di azionamento. L&#39;effetto memoria di forma peculiare della SMA viene distribuito per generare il comando desiderato in base alla costituzione della forza durante trasformazioni di fase al momento della variazione di temperatura. Infine, compresso tecnica azionamento fluido facilita una strategia di progettazione semplice per indurre differenza rigidità attuatori morbide, in modo che le regioni più compatibili si gonfiasu di pressurizzazione. robot molli sono progettati per ampliare le applicazioni del robot rigidi tradizionali, in particolare in applicazioni in cui sono coinvolti oggetti delicati. In particolare, in questo articolo, vi presentiamo il nostro approccio unico allo sviluppo morbide pinze robotici per la manipolazione chirurgica delicata. Presa chirurgico è un aspetto importante coinvolto in molte procedure chirurgiche come epatica, ginecologica, urologica, e del nervo riparazione ambulatori 4, 5. Essa è tipicamente eseguita da rigidi, strumenti di presa del tessuto in acciaio come le pinze e graspers laparoscopica allo scopo di facilitare osservazione, escissione, procedure di anastomosi, ecc Tuttavia, estrema cautela, poiché gli utensili di presa convenzionali sono fatti di metallo che può causare aree di concentrazione di stress elevato nel tessuto molle nei punti di contatto 6. A seconda della gravità dei danni tissutali, varie complicazioni, come il dolore, cicatrici patologiche del tessuto formazione, e anche invalidità permanente, possono derivare. Uno studio preliminare ha riferito che il tasso di complicanze nella chirurgia dei nervi periferici è stata del 3% 7. Pertanto, il concetto di presa morbida che può fornire presa conforme sicura può essere un candidato promettente per delicata manipolazione chirurgica. Qui, vi presentiamo una combinazione di 3D-stampa e modificate le tecniche di litografia soffice, che ha adottato un approccio tondino-based, per fabbricare personalizzabili morbide pinze pneumatiche robotici. Tecnica di fabbricazione tradizionale di robot morbide, basate su azionamento fluido compresso richiede uno stampo con canali pneumatico stampati su di esso e un processo di sigillatura per sigillare i canali 8. Tuttavia, non è fattibile per robot morbidi miniaturizzati che necessitano piccoli canali pneumatici dove occlusione dei canali può facilmente accadere nel processo di sigillatura. La tecnica tradizionale richiede la sigillatura dei canali pneumatiche essere fatto legando uno strato sigillante rivestito ad esso. Quindi, la layer di materiale elastomerico che serve inizialmente come uno strato di incollaggio potrebbe fuoriuscire nei piccoli canali e occludono quei canali. Inoltre non è possibile posizionare i canali pneumatici al centro della struttura e collegarsi ad un componente camera con tecniche convenzionali. L&#39;approccio proposto permette la creazione di canali pneumatici miniaturizzati collegato a una camera di aste usando pieni d&#39;aria e non richiede sigillatura dei piccoli canali. Inoltre, la camera collegata ai canali pneumatici servire come fonte d&#39;aria che non richiede fonti d&#39;aria esterna per l&#39;azionamento fluido compresso. Esso permette sia la modalità di controllo robotici facilitando la compressione della camera per azionare il componente di presa, fornendo così agli utenti la possibilità di controllare la quantità di forza che sono candidati attraverso la pinza manuale e. Questo approccio è altamente personalizzabile e può essere utilizzato per fabbricare vari tipi di disegni pinze morbidi come pinze con singola o multiple braccia azionabili.

<table><tbody><tr><td>Weighing Scale</td><td>Severin</td><td>KW3667</td><td>(Step: Preparation of elastomers)</td></tr><tr><td>Ecoflex Supersoft 0030 Elastomer</td><td>Smooth-On</td><td>EF0030</td><td>(Step: Preparation of elastomers)</td></tr><tr><td>Planetary Centrifugal Mixer and Containers</td><td>THINKY USA Inc.</td><td>ARE-310</td><td>(Step: Preparation of elastomers)</td></tr><tr><td>Solidworks CAD</td><td>Dassault Syst&amp;egrave;mes&amp;nbsp;</td><td>Solidworks Research Subscription</td><td>(Step: Soft single/double-actuatable arm pneumatic grippers)</td></tr><tr><td>Objet 3D Printer</td><td>Stratasys</td><td>260 Connex2</td><td>(Step: Soft single/double-actuatable arm pneumatic grippers)</td></tr><tr><td>Titanium Wire Rods</td><td>Titan Engineering</td><td>N/A</td><td>(Step: Soft single/double-actuatable arm pneumatic grippers)</td></tr><tr><td>Natural Convection Oven with Timer</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>BIN#ED53</td><td>(Step: Soft single/double-actuatable arm pneumatic grippers)</td></tr><tr><td>Linear Actuator</td><td>Firgelli Technologies</td><td>L12</td><td>(Step: Insertion of soft robotic pneumatic gripper device into handling tool)</td></tr><tr><td>Jumper Wire</td><td>sgbotic</td><td>CAB-01146</td><td>(Step: Evaluations and grip compressive test)</td></tr><tr><td>Force Sensing Resistor</td><td>Interlink Electronics</td><td>FSR402</td><td>(Step: Evaluations and grip compressive test)</td></tr></tbody></table>

rod-based fabrication of customizable soft robotic pneumatic gripper devices for delicate tissue manipulation

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations at the point of contact. It can be achieved by complementing traditional rigid grippers with soft robotic pneumatic gripper devices. This manuscript describes a rod-based approach that combined both 3D-printing and a modified soft lithography technique to fabricate the soft pneumatic gripper. In brief, the pneumatic featureless mold with chamber component is 3D-printed and the rods were used to create the pneumatic channels that connect to the chamber. This protocol eliminates the risk of channels occluding during the sealing process and the need for external air source or related control circuit. The soft gripper consists of a chamber filled with air, and one or more gripper arms with a pneumatic channel in each arm connected to the chamber. The pneumatic channel is positioned close to the outer wall to create different stiffness in the gripper arm. Upon compression of the chamber which generates pressure on the pneumatic channel, the gripper arm will bend inward to form a close grip posture because the outer wall area is more compliant. The soft gripper can be inserted into a 3D-printed handling tool with two different control modes for chamber compression: manual gripper mode with a movable piston, and robotic gripper mode with a linear actuator. The double-arm gripper with two actuatable arms was able to pick up objects of sizes up to 2 mm and yet generate lower compressive forces as compared to elastomer-coated and non-coated rigid grippers. The feasibility of having other designs, such as single-arm or hook gripper, was also demonstrated, which further highlighted the customizability of the soft gripper device, and it's potential to be used in delicate surgical manipulation to reduce the risk of tissue grip damage.

I dispositivi di presa pneumatiche robotici analcoliche erano in grado di raccogliere oggetti di dimensioni fino a 1,2 mm di diametro (Figura 6). L&#39;impugnatura forza massima di compressione generata dal singolo azionabile braccio e doppio azionabile braccio dispositivi di presa analcoliche erano 0,27 ± 0,07 N e rispettivamente 0,79 ± 0,14 N, rispetto a 1,71 ± 0,16 N e 2,61 ± 0,22 N forze di compressione a chirurgia simulata dalle pinze elastomero e da una pinza non rivestiti (Figura 7). Le forze di presa possono variare a seconda della geometria delle pinze e la dimensione dei canali pneumatici. proprietà del materiale del elastomero determineranno la pressione massima che i canali pneumatici possono sopportare, che a sua volta influenzerà le forze di presa. La tecnica proposta (Figura 3) dimostra che una creazione basso costo di pinza pneumatica morbida in tempo di montaggio rapido è possibile, unD la funzionalità di tali pinze è stata valutata in questo studio. Utilizzando la tecnica descritta, realizzazione di disegni differenti pinze per varie applicazioni può essere ottenuto progettando stampi corrispondenti per colare l&#39;elastomero. Questi risultati hanno dimostrato che presa compatibile, senza l&#39;introduzione di stress eccessivo all&#39;oggetto afferrato, è realizzabile con la tecnica di fabbricazione proposto. L&#39;adattabilità delle pinze morbide ha permesso ai bracci per conformarsi al contorno superficie dell&#39;oggetto. Tuttavia, è necessario garantire che la presa sicura non è compromessa quando una presa conforme è raggiunto. Una presa che è sia l&#39;impresa e conformi è essenziale per la presa applicazioni soprattutto in chirurgia. Il risultato può essere ulteriormente analizzato conducendo prove del mouse pilota per valutare le prestazioni di pinza morbido nel tenere nervi del mouse e di esaminare l&#39;entità del danno fatto al nervo quandola pinza morbida è utilizzata rispetto a quando si utilizzano le pinze. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54175/54175fig1.jpg" /> Disegni Figura 1. CAD 2D degli stampi utilizzati per la realizzazione della struttura superiore dei dispositivi robotici pinza pneumatica morbide elastomeriche: (a) Fare doppio azionabile braccio, e (B) singolo azionabile-braccio (tutte le dimensioni sono in mm). Lo spessore della parete è di 2,5 mm per tutti gli stampi. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54175/54175fig1large.jpg" target="_blank">Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54175/54175fig2.jpg" /> Figura 2. Creare lo stampo in CAD. (A) Estrusione tagliare una cavità per la fusione elastomeri. (B) Creare un componente camera del mold. (C) Creazione di una cavità per la fusione di elastomeri per il componente pinza. (D) Estrusione tagliare un collegamento tra la camera e il componente pinza. (E) Estrusione tagliare due fori per lo svolgimento delle vergelle per creare canali di pneumatici. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54175/54175fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54175/54175fig3.jpg" /> Figura 3. Processo di realizzazione della pinza morbido doppio azionabile-braccio pneumatico. (A) Inserire due a camera blocchi e inserire due vergelle per creare canali pneumatici che sono collegati ad una camera. Versare elastomero nello stampo e completamente curare il componente di presa. (B) Rimuovere le vergelle e camera-blocchi e mettere una pinza-blocco sulla parte superiore del componente presa a create da camera. Versare elastomero nello stampo per rendere il componente camera. (C) Legame la struttura di presa e lo strato 2,5 millimetri insieme per creare una camera d&#39;aria a tenuta. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54175/54175fig3large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54175/54175fig4.jpg" /> Figura 4. disegni CAD 2D degli strumenti di gestione per la modalità di controllo manuale per facilitare la compressione della camera (A) strumento di gestione, (B) tappo di forma rettangolare, e (C) pistone mobile (tutte le dimensioni sono in mm e la scala è 2:. 3 se non specificato). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54175/54175fig4large.jpg" target="_blank">clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Figura 5. disegni CAD 2D degli strumenti di gestione per la modalità di controllo robotico per facilitare la compressione della camera (A) strumento di gestione, e (B) cap rettangolare (tutte le dimensioni sono in mm e la scala è 2: 3 a meno che non specificato).. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54175/54175fig5large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54175/54175fig6.jpg" /> Figura 6. Valutazione di presa test dei dispositivi di presa proposti. Fotografie della morbida robotico (A), azionabile a braccio singolo, e (B) doppio azionabile braccio dispositivi pinza pneumatica prima (a sinistra) e su (a destra) presa la filo di diametro 1,2 millimetri. Figura 7. Grip forze di compressione generati dai due diversi dispositivi di presa pneumatici robotici morbide, e le due pinze (elastomero-rivestiti e non rivestiti) nella prova di compressione presa. Una forza di rilevamento resistenza è stata posta tra le due ganasce della pinza / pinza e la pinza / pinze ganasce blocchino sulla zona di rilevamento in ciascuna prova. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard. <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/54175/54175fig8.jpg" /> Disegni Figura 8. CAD 2D degli stampi utilizzati per la fabbricazione della struttura superiore della pinza morbida gancio robotico pneumatico. Il canale pneumatico è posizionato vicino alla superficie inferiore del componente gancio di presa e si piega verso l&#39;alto su di pressurizzazione. file supplementare 1. Progettazione degli strumenti di gestione. dettagli graduale sui progettazione degli strumenti di gestione coinvolti nel software CAD. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54175/54175sup1.docx" target="_blank">Cliccate qui per scaricare questo file.</a> Supplementare di file 2. guida dell&#39;utente della stampante 3D. Questo manuale fornisce le istruzioni per il funzionamento della stampante. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54175/54175sup2.pdf" target="_blank">Clicca qui per scaricare questo file.</a>

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Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation

This protocol describes a rod-based approach, combining 3D-printing and soft lithography techniques for fabricating the soft gripper devices. This approach eliminates the need for an external air source by incorporating a chamber component and reduces the chance of occlusion during the sealing process, particularly for miniaturized pneumatic channels.

Fabrication Rod a base di personalizzabili morbide robotizzati pneumatici Gripper dispositivi per la manipolazione dei tessuti delicati

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations ...

rod-based-fabrication-customizable-soft-robotic-pneumatic-gripper

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.7K Views.  National University of Singapore. This protocol describes a rod-based approach, combining 3D-printing and soft lithography techniques for fabricating the soft gripper devices. This approach eliminates the need for an external air source by incorporating a chamber component and reduces the chance of occlusion during the sealing process, particularly for miniaturized pneumatic channels.

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Fabrication of Biologically Derived Injectable Materials for Myocardial Tissue Engineering

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications. Briefly, decellularized tissue is lyophilized, milled, enzymatically digested, and then brought to physiological pH. The lyophilization removes all water content from the tissue, resulting in dry ECM that can be ground into a fine powder with a small mill. After milling, the ECM powder is digested with pepsin to form an injectable matrix. After adjustment to pH 7.4, the liquid matrix material can be injected into the myocardium. Results of previous characterization assays have shown that matrix gels produced from decellularized pericardial and myocardial tissue retain native ECM components, including diverse proteins, peptides and glycosaminoglycans. Given the use of this material for tissue engineering, in vivo characterization is especially useful; here, a method for performing an intramural injection into the left ventricular (LV) free wall is presented as a means of analyzing the host response to the matrix gel in a small animal model. Access to the chest cavity is gained through the diaphragm and the injection is made slightly above the apex in the LV free wall. The biologically derived scaffold can be visualized by biotin-labeling before injection and then staining tissue sections with a horse radish peroxidase-conjugated neutravidin and visualizing via diaminobenzidine (DAB) staining. Analysis of the injection region can also be done with histological and immunohistochemical staining. In this way, the previously examined pericardial and myocardial matrix gels were shown to form fibrous, porous networks and promote vessel formation within the injection region.

Methods for preparing an injectable matrix gel from decellularized tissue and injecting it into rat myocardium in vivo are described.

Fabbricazione di derivazione biologica Materiali iniettabili per l&#39;ingegneria tissutale miocardica

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications.  ...

Ricerca

Bioingegneria

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending deformation and low input. However, their monotonous bending motion form in two-dimensional (2-D) space keeps them away from wide applications. This paper presents a detailed fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers, to explore their motions in three-dimensional (3-D) space. The design of oblique chambers enables actuators with tunable coupled bending and twisting capabilities, which gives them the possibility to move dexterously in flexible manipulators, to become biologically inspired robots and medical devices. The fabrication process is based on the molding method, including the silicone elastomer preparation, chamber and base parts fabrication, actuator assembly, tubing connections, checks for leaks, and actuator repair. The fabrication method guarantees the rapid manufacturing of a series of actuators with only a few modifications in the molds. The test results show the high quality of the actuators and their prominent bending and twisting capabilities. Experiments of the gripper demonstrate the advantages of the development in adapting to objects with different diameters and providing sufficient friction.

Here we present a fabrication method of soft pneumatic network actuators with oblique chambers. The actuators are capable of generating coupled bending and twisting motions, which broadens their application in soft robotics.

Fabbricazione di morbida rete pneumatica attuatori con obliquo Chambers

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Ingegneria

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in unstructured environments. At the same time, new procedures and techniques have been developed to reduce the invasiveness of surgical operations. Minimally Invasive Surgery (MIS) has been successfully employed for abdominal interventions, however standard MIS procedures are mainly based on rigid or semi-rigid tools that limit the dexterity of the clinician. This paper presents a soft and high dexterous manipulator for MIS. The manipulator was inspired by the biological capabilities of the octopus arm, and is designed with a modular approach. Each module presents the same functional characteristics, thus achieving high dexterity and versatility when more modules are integrated. The paper details the design, fabrication process and the materials necessary for the development of a single unit, which is fabricated by casting silicone inside specific molds. The result consists in an elastomeric cylinder including three flexible pneumatic actuators that enable elongation and omni-directional bending of the unit. An external braided sheath improves the motion of the module. In the center of each module a granular jamming-based mechanism varies the stiffness of the structure during the tasks. Tests demonstrate that the module is able to bend up to 120&#176; and to elongate up to 66% of the initial length. The module generates a maximum force of 47 N, and its stiffness can increase up to 36%.

This paper describes the design and fabrication of a soft unit for surgical manipulators. The base module includes three flexible fluidic actuators to achieve omnidirectional bending and elongation, and a granular jamming-based mechanism to enable stiffness control. A complete mechanical characterization is also reported.

Progettazione e Realizzazione di un&#39;unità elastomerico per soft robot modulari in Chirurgia Mini-Invasiva

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ultrasound. However, limited numbers of robots designed for extra-corporeal ultrasound have been successfully translated into clinical use. In this study, we aim to build a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination, which is lightweight and has a small footprint. The robot is formed by five specially shaped links and custom-made joint mechanisms for probe manipulation, to cover the necessary range of motion with redundant degrees of freedom to ensure the patient&#39;s safety. The mechanical safety is emphasized with a clutch mechanism, to limit the force applied to patients. As a result of the design, the total weight of the manipulator is less than 2 kg and the length of the manipulator is about 25 cm. The design has been implemented, and simulation, phantom, and volunteer studies have been performed, to validate the range of motion, the ability to make fine adjustments, mechanical reliability, and the safe operation of the clutch. This paper details the design and implementation of the bespoke robotic ultrasound manipulator, with the design and assembly methods illustrated. Testing results to demonstrate the design features and clinical experience of using the system are presented. It is concluded that the current proposed robotic manipulator meets the requirements as a bespoke system for extra-corporeal ultrasound examination and has great potential to be translated into clinical use.

This paper introduces the design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination. The system has five degrees of freedom with lightweight joints made by 3D printing and a mechanical clutch for safety management.

Progettazione e realizzazione di un manipolatore robotico su misura per ultrasuoni extracorporea

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...

Rapid Manufacturing of Thin Soft Pneumatic Actuators and Robots

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a laser cutter machine. The method starts with the lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets using a heat press for 10 min at the temperature of ~93 &#176;C. Next, the parameters of the laser cutter machine are optimized to produce a rectangular balloon with maximum burst pressure. Using the optimized parameters, the soft actuators are laser cut/welded three times sequentially. Next, a dispensing needle is attached to the actuator, allowing it to be inflated. The effect of geometrical parameters on the deflection of the actuator are studied systematically by varying the channel width and length. Finally, the performance of the actuator is characterized using an optical camera and a fluid dispenser. Conventional fabrication methods of soft pneumatic actuators based on silicone molding are time consuming (several hours). They also result in strong but bulky actuators, which limits the actuator&#8217;s applications. Moreover, microfabrication of thin pneumatic actuators is both time-consuming and expensive. The proposed manufacturing method in the current work resolves these issues by introducing a fast, simple, and cost-effective fabrication method of ultrathin pneumatic actuators.

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with a thin form factor. The fabrication method starts with lamination of thermoplastic polyurethane (TPU) sheets followed by laser cutting/welding of a two-dimensional pattern to form actuators and robots.

Produzione rapida di attuatori e robot pneumatici sottili e morbidi

This protocol describes a method for rapid manufacturing of soft pneumatic actuators and robots with an ultrathin form factor using a heat press and a ...

Fabrication of Carbon-Based Ionic Electromechanically Active Soft Actuators

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, compliant and biomimetic nature of this deformation, actuators made of the laminate have received increasing interest in soft robotics and (bio)medical applications. However, methods to easily fabricate the active material in large (even industrial) quantities and with a high batch-to-batch and within-batch repeatability are needed to transfer the knowledge from laboratory to industry. This protocol describes a simple, industrially scalable and reproducible method for the fabrication of ionic carbon-based electromechanically active capacitive laminates and the preparation of actuators made thereof. The inclusion of a passive and chemically inert (insoluble) middle layer (e.g., a textile-reinforced polymer network or microporous Teflon) distinguishes the method from others. The protocol is divided into five steps: membrane preparation, electrode preparation, current collector attachment, cutting and shaping, and actuation. Following the protocol results in an active material that can, for example, compliantly grasp and hold a randomly shaped object as demonstrated in the article.

This article describes a fast and simple manufacturing process of ionic electromechanically active composite materials for actuators in biomedical, biomimetic and soft robotics applications. The key fabrication steps, their importance for the actuators&#39; final properties, and some of the main characterization techniques are described in detail.

Fabbricazione di attuatori morbidi ionici ad attività in carbonio

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with slopes of up to 84&#176;. The manufacturing method is valid for the fast pneunet bending actuators in general and might, therefore, be interesting for newcomers to the field of actuator manufacturing. The control of the robot is achieved by means of a pneumatic control box that can provide arbitrary pressures and can be built by only using purchased components, a laser cutter, and a soldering iron. For the walking performance of the robot, the pressure-angle calibration plays a crucial role. Therefore, a semi-automated method for the pressure-angle calibration is presented. At high inclines (&#62; 70&#176;), the robot can no longer reliably fix itself to the walking plane. Therefore, the gait pattern is modified to ensure that the feet can be fixed on the walking plane.

This protocol provides a detailed list of steps to be performed for the manufacturing, control and evaluation of the climbing performance of a gecko-inspired soft robot.

Valutazione di produzione, controllo e prestazioni di un robot morbido ispirato a Gecko

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...

Four-Dimensional Printing of Stimuli-Responsive Hydrogel-Based Soft Robots

The present protocol describes the creation of four-dimensional (4D), time-dependent, shape-changeable, stimuli-responsive soft robots using a three-dimensional (3D) bio-printing method. Recently, 4D printing techniques have been extensively proposed as innovative new methods for developing shape-transformable soft robots. In particular, 4D time-dependent shape transformation is an essential factor in soft robotics because it allows effective functions to occur at the right time and place when triggered by external cues, such as heat, pH, and light. In line with this perspective, stimuli-responsive materials, including hydrogels, polymers, and hybrids, can be printed to realize smart shape-transformable soft robotic systems. The current protocol can be used to fabricate thermally responsive soft grippers composed of N-isopropylacrylamide (NIPAM)-based hydrogels, with overall sizes ranging from millimeters to centimeters in length. It is expected that this study will provide new directions for realizing intelligent soft robotic systems for various applications in smart manipulators (e.g., grippers, actuators, and pick-and-place machines), healthcare systems (e.g., drug capsules, biopsy tools, and microsurgeries), and electronics (e.g., wearable sensors and fluidics).

This manuscript describes a 4D printing strategy for fabricating intelligent stimuli-responsive soft robots. This approach can provide the groundwork to facilitate the realization of intelligent shape-transformable soft robotic systems, including smart manipulators, electronics, and healthcare systems.

Stampa quadridimensionale di robot morbidi a base di idrogel sensibili agli stimoli

The present protocol describes the creation of four-dimensional (4D), time-dependent, shape-changeable, stimuli-responsive soft robots using a ...

Rivoluzionare la riabilitazione dell'ictus con una presa e un recupero delle dita migliorati

A Flexible Wearable Supernumerary Robotic Limb for Chronic Stroke Patients

In this study, we present a flexible wearable supernumerary robotic limb that helps chronic stroke patients with finger rehabilitation and grasping movements. The design of this innovative limb draws inspiration from bending pneumatic muscles and the unique characteristics of an elephant's trunk tip. It places a strong emphasis on crucial factors such as lightweight construction, safety, compliance, waterproofing, and achieving a high output-to-weight/pressure ratio. The proposed structure enables the robotic limb to perform both envelope and fingertip grasping. Human-robot interaction is facilitated through a flexible bending sensor, detecting the wearer's finger movements and connecting them to motion control via a threshold segmentation method. Additionally, the system is portable for versatile daily use. To validate the effectiveness of this innovation, real-world experiments involving six chronic stroke patients and three healthy volunteers were conducted. The feedback received through questionnaires indicates that the designed mechanism holds immense promise in assisting chronic stroke patients with their daily grasping activities, potentially improving their quality of life and rehabilitation outcomes.

Autore in primo piano: Miglioramento delle capacità di presa per i pazienti emiplegici con arti robotici flessibili 

This protocol introduces a flexible wearable supernumerary robotic limb tailored to assist in finger rehabilitation for stroke patients. The design incorporates a bending sensor to facilitate seamless human-robot interaction. Validation through experiments involving both healthy volunteers and stroke patients underscores the efficacy and dependability of the proposed study.

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico

In this study, we present a flexible wearable supernumerary robotic limb that helps chronic stroke patients with finger rehabilitation and grasping ...

Fabrication Rod a base di personalizzabili morbide robotizzati pneumatici Gripper dispositivi per la manipolazione dei tessuti delicati

Riepilogo

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Capitoli in questo video

Fabbricazione di derivazione biologica Materiali iniettabili per l'ingegneria tissutale miocardica

Fabbricazione di morbida rete pneumatica attuatori con obliquo Chambers

Progettazione e Realizzazione di un'unità elastomerico per soft robot modulari in Chirurgia Mini-Invasiva

Progettazione e realizzazione di un manipolatore robotico su misura per ultrasuoni extracorporea

Produzione rapida di attuatori e robot pneumatici sottili e morbidi

Fabbricazione di attuatori morbidi ionici ad attività in carbonio

Valutazione di produzione, controllo e prestazioni di un robot morbido ispirato a Gecko

Stampa quadridimensionale di robot morbidi a base di idrogel sensibili agli stimoli

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico

Un arto robotico soprannumerario indossabile flessibile per pazienti con ictus cronico