快速制造薄软气动执行器和机器人

这种快速方法使用激光切割机和热塑性聚氨酯来制造具有任意几何形状和尺寸的薄软执行器。该技术的主要优点是，它允许快速设计和制造多个薄软执行器和机器人原型并行。要校准用于热压的力传感器，请先将玻璃滑梯放在力传感器上，然后对它增加重量。

记下传感器的力和电阻，并使用数字卡钳测量传感器的面积。然后通过将力值除以测量区域来校准传感器以获取压力数据，并使用电子表格将线性线拟合到压力与电阻数据中。接下来，将力传感器夹在两层 50 到 50 到 3 毫米硅胶之间，将层放在热压机内，然后转动压力旋钮，直到从传感器读取大约 200 千帕的压力。

要加热压压 TPU 薄膜，请戴上手套，切割四层 30 层或 30 毫米的材料。放置四张板材，使所有四个边对齐，并将纸张放在热压机内。将热压器的温度设置为 93 摄氏度左右，并完全关闭热压机。

在打开压机并移除层压 TPU 胶片之前，请将胶片放在印刷机内 10 分钟。要确定最佳激光参数，请使用计算机辅助设计程序设计一个 20 毫米边和四到八毫米矩形的正方形，该矩形将充当方形气球的入口。要将激光切割和焊接出 TPU 层的方形图案，在激光切割机软件中，将速度和功率设置为 10%，将每英寸脉冲设置为 500 个功率值。

用剪刀切割方形气球入口的端，在方形气球入口内插入一根针。在入口周围涂抹胶水，用 PTFE 胶带包裹进气口和针头。让胶水干燥五分钟后，用精确的液体分配器充气气球，直到它爆裂，以确定方形气球的平均爆裂压力。

要制造执行器，请使用计算机辅助软件设计所需的执行器模式，并突出显示设计的所有部分。在属性部分下的任务栏中，将所选设计的线重更改为软件中的零毫米，然后选择打印将打印机名称更改为 VLS2.30 的菜单。在打印机设置中，选择纸张大小作为用户定义的横向。

在绘图比例部分中，取消选择适合纸张选项，并缩放图像大小为一毫米，一个单位的长度。在将图偏移原点设置为可打印区域时，检查绘图选项的中心，然后按下电源按钮打开空气滤清器。打开激光切割机，在激光切割机软件中，将功率设置为 80% 的速度到 60%，将每英寸脉冲设置为 500。

然后使用对焦视图工具将激光笔移动到图案的左上角和右下角，以确保整个图案适合准备好的层压 TPU 薄膜内。要对焦激光机，请将镜头滑车移动到桌子中间，然后将对焦工具放在桌子上。向上移动表格，直到对焦工具的顶部接触镜头滑车的前部，然后缓慢向上移动表格，直到镜头滑车击中对焦工具的凹口并向前颠簸工具。

在不更改 TPU 板的位置的情况下，将激光切割机速度降低至 55%，将功率提高至 85%，将每英寸脉冲保持至 500，然后再次运行激光。然后将速度设置为 50%，将功率提高至 90%，并在第三次激光运行时将每英寸脉冲保持 500，以确保执行器中没有泄漏。要用 Luer 锁连接连接不锈钢点胶针，请用进气剪刀切割气球执行器的端，并在气球执行器入口内插入一根针。

在针头和执行器周围涂抹胶水，将 PTFE 胶带缠绕在连接周围。胶水干燥后，将摄像机安装在执行器上，以足够距离将摄像机安装在执行器上，使执行器处于加压和未加压状态，并按住执行器的方向，使其加压时偏转与摄像机正交。使用精确的流体分配器增加执行器的压力，直到其偏转至其全范围，而不会爆裂。

然后增加执行器压力，直到达到其全部范围的 20% 左右，并注意压力。最后，拍摄执行器的照片，并使用图像处理软件程序测量图像中执行器尖端的 X 和 Y 坐标。重复加压和坐标测量，直到达到全范围执行器偏转后，绘制执行器偏转与膨胀压力的 XY 图。

层压板中的皱纹可能导致激光切割步骤中的粘合问题。因此，确保表面完全光滑对于可重现的结果至关重要。在这里，显示了使用计算机辅助设计程序绘制的气动执行器的二维设计。

使用激光切割，可以切割和焊接层压的 TPU 四层堆栈，以适应 2D 气动执行器设计，如所证明的。要将执行器与空气供应单元耦合，可将不锈钢针插入执行器，执行器和不锈钢针的接口可用 PTFE 胶带紧紧包裹，以防止泄漏。最后，使用数字流体分配器，气动执行器可以膨胀到每平方英寸5磅的压力，以便观察设计线阵列区域内的偏转。

鉴于这些设计可以被检测，该技术有可能扩大薄软执行器在许多研究领域的使用。