A pesquisa foi apoiada por R-397-000-204-133 (Universidade Nacional de Singapura Young Investigator Award).

<html> Nota: Todas as pinças pneumáticas macios foram fabricados por vazamento misturas elastoméricas à base de silicone em moldes impresso-3D personalizados, que se seguiu um processo de fabricação que compreende três etapas: moldagem de componentes pinça de braço com canais pneumáticos incorporadas, moldando componente câmara ligadas aos canais pneumáticos , e selando o componente câmara cheia de ar. 1. Preparação de Elastómeros <ol><li> Coloque um recipiente para o misturador em uma escala de pesagem e rasgou-lo. Pour partes A e B do elastómero à base de silicone no recipiente com uma proporção de 1: 1 em peso. </li><li> Cobrir o recipiente e medir o peso total. </li><li> Colocar o recipiente e o material num misturador centrífugo. Ajustar o equilíbrio de peso sobre o misturador para o peso medido no passo 1.2. </li><li> Definir a mistura e aeração de-modos a 2.000 rpm e 2.200 rpm, respectivamente, para 30 seg. Misturar os componentes elastoméricos cuidadosamente para conseguir a cura uniforme. </li></ol>le &quot;&gt; 2. Mold Design e Produção Nota: A geometria do molde irá variar dependendo das exigências específicas para diferentes aplicações. Os seguintes passos ilustram passos-chave gerais no software CAD que são necessários para criar o componente de câmara e garra do molde. <ol><li> Projetar os moldes e mofo vedação usando software assistida por computador (CAD). Veja a Figura 1 para as dimensões da geometria e específicas dos moldes utilizados neste manuscrito. <ol><li> Estrutura da caixa limite do exterior <ol><li> Clique com o botão direito do mouse no plano superior e clique em &quot;Normal para&quot; botão para normalizar ao plano superior. </li><li> Clique em &quot;Sketch&quot; no canto superior esquerdo para abrir uma janela &quot;Sketch&quot;. Em seguida, clique no botão &quot;Sketch&quot; no canto superior esquerdo da barra de ferramentas para desenhar uma base retangular do componente de câmara. </li><li> Clique no recurso &quot;Smart Dimension&quot;, que está localizado ao lado do botão &quot;Esboço&quot;, para definir skdimensões etch. Certifique-se de que o esboço está totalmente definido (ou seja, todas as linhas de desenho tornam-se preto) e sair do esboço quando terminar. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique na opção &quot;ressalto extrudado / Base&quot; para expulsar contornos selecionados no Y-direção. </li><li> Clique na superfície superior do modelo para pré-selecionar o plano de rascunho. Esboçar um retângulo e definir as dimensões conforme descrito em 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique na opção &quot;Corte extrudado&quot; para expulsar cortar uma cavidade para a fundição de elastômeros (Figura 2A). Certifique-se que a espessura da parede é de 2,5 mm. </li></ol></li><li> Projeto da câmara interna <ol><li> Clique com o botão direito do mouse sobre a superfície na direção Y da área de abertura. Em seguida, clique em &quot;Normal para&quot; normalizar a essa superfície. </li><li> Em seguida, clique na janela &quot;Esboço&quot; para desenhar um retângulo para o componente câmara conforme descrito nas etapas 2.1.1.2 e2.1.1.3. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique na opção &quot;ressalto extrudado / Base&quot; para expulsar o componente de câmara na direção Y (Figura 2B). Nota: A profundidade do corte no passo 2.1.1.6 é 2,5 mm maior do que esta base de extrusão. </li></ol></li><li> Projeto do componente pinça <ol><li> Clique na superfície do modelo no X-direção negativa para pré-seleccionar o plano de rascunho para o componente pinça. Crie um retângulo na janela &quot;Esboço&quot;, como descrito nas etapas 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique na opção &quot;ressalto extrudado / Base&quot; para expulsar o contorno selecionado no X-direção negativa. </li><li> Clique na superfície superior do componente pinça para pré-seleccionar o plano de rascunho. Criar uma forma de pinça na &quot;esboço&quot; janela (Figura 2C) e sair do esboço, quando as dimensões está totalmente definidos como descrito nos passos 2.1.1.2 umd 2.1.1.3. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique em &quot;corte extrudado&quot; para cortar uma cavidade para a fundição de elastômeros no componente de pinça. Certifique-se que a espessura da parede é de 2,5 mm. </li></ol></li><li> Execução de ligação entre a câmara e pinça <ol><li> Criar um rectângulo na janela &quot;esboço&quot; na superfície superior da peça de câmara tal como descrito em 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique em &quot;corte extrudado&quot; para criar uma conexão entre os componentes da câmara e pinças (Figura 2D). </li></ol></li><li> Desenho dos canais pneumicos <ol><li> Criar círculos 1,5 mm de diâmetro sobre a superfície da peça de câmara na direcção X positivo tal como descrito nos passos 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique em &quot;corte extrudado&quot; para criar canais de fio-máquina de inserção (Figura 2E). Garantir a holes não são cortados através do componente pinça. </li></ol></li></ol></li><li> Em um arquivo CAD separada, desenhe um molde de selagem com uma cavidade de comprimento e largura que estão 1 mm maiores do que as dimensões exteriores do componente câmara da pinça. Nota: A espessura da parede é de 2,5 mm. <ol><li> Clique na janela &quot;esboço&quot; para criar um retângulo no plano superior como passos descritos 2.1.1.2 e 2.1.1.3. </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique na opção &quot;ressalto extrudado / Base&quot; para expulsar contornos selecionados no Y-direção. </li><li> Clique na face superior do modelo para pré-selecionar o plano de rascunho. Esboçar um retângulo e definir as dimensões conforme descrito nas etapas 2.1.1.2 e 2.1.1.3). </li><li> Clique na janela &quot;Recursos&quot;. Em seguida, clique na opção &quot;Corte extrudado&quot; para expulsar cortar uma cavidade para a fundição de elastômeros. Certifique-se que a espessura da parede é de 2,5 mm. </li></ol></li><li> Salve cada peça de molde como um arquivo STL para a impressão 3D. </li&gt; <li> Carregar o arquivo STL na impressora 3D com resolução de 30 mm e imprimir as peças do molde 9. </li><li> Remova qualquer material de apoio sobre as peças do molde e lavar as peças do molde com água. </li></ol> 3. Macio Single / Double-accionï¿½eis Grippers Arm pneumáticas <ol><li> Moldagem componentes pinça de braço com canais pneumáticos embutidos <ol><li> Inserir dois blocos câmara de impresso-3D do lado esquerdo e do lado direito do componente de câmara (Figura 3A), de modo a gerar uma câmara selada com canais pneumáticos ligados ao mesmo. </li><li> Inserir duas hastes mm de diâmetro 1,5 arame de titânio através da câmara, mantendo uma distância de 2 mm da pontas de pinça para criar os canais pneumicos (Figura 3A). Nota: Use um fio-máquina para a pinça-actuado de braço único. </li><li> Verter a mistura elastomérica para dentro do molde para preencher completamente o componente de preensão. </li><li> Verifique se não há bolhas de ar visíveis presente. </li><li> Place o molde no forno para curar a 60 ° C durante 10 min. Uma vez elastómero é curado, remover o molde do forno. </li></ol></li><li> componente câmara de moldagem ligado aos canais pneumicos <ol><li> Puxe os fios-máquina e os dois blocos de câmara fora do molde. </li><li> Coloque uma pinça-bloco-impresso 3D no topo do componente de preensão, a fim de criar a câmara (Figura 3B). Inserir as barras de arame para bloquear os furos na parede do molde. </li><li> Verter a mistura elastomérica para dentro do molde para preencher a parte restante do componente câmara e assegurar que não há bolhas de ar aprisionadas visíveis no molde. </li><li> Curar a parte a uma temperatura de 60 ° C durante 10 min. Retirar o molde do forno, uma vez elastómero é curado. </li><li> Retire a pinça-bloco e desmoldar a pinça totalmente curada com estrutura de câmara. </li></ol></li><li> A selagem do componente de câmara cheia de ar <ol><li> Despeje a mistura elastomérica no molde vedação ecurá-la a 60 ° C durante 10 min. </li><li> Escova de uma camada de material elastomérico sobre as curados com 2,5 mm de camada de vedação. Coloque a pinça curada com estrutura de câmara no topo da camada de vedação revestido e ligar as duas peças em conjunto (Figura 3C). </li><li> Subsequentemente, toda a estrutura curar completamente a 60 ° C durante 15 min. </li><li> Desmoldar o dispositivo de pinça robótico macia totalmente curado. </li></ol></li></ol> 4. Inserção de macio Robotic pneumático Gripper dispositivo em ferramenta de manuseio <ol><li> Projetar as ferramentas de manipulação, conforme descrito no arquivo Suplementar 1 utilizando software CAD e guardá-lo em um arquivo STL. Veja as figuras 4 e 5 para as dimensões das ferramentas. </li><li> Carregar o arquivo STL na impressora 3D e imprimir as peças do molde 9. Nota: Todos os passos de impressão para ferramenta manual de manipulação de controle, cap rectangular e pistão móvel (Figura 4) pode ser concluído dentro de 3 h 48 min. o prtempo inting para fabricar o controlo robótico ferramenta e tampa rectangular de manuseamento (Figura 5) é de 1 h 56 min. Ver imagem Suplementar 2 para instruções de operação da impressora 3D. </li><li> Descolar qualquer material de apoio sobre as ferramentas depois que a impressão seja concluída. Em seguida, lavar as ferramentas com água. </li><li> Inserir o dispositivo de preensão para o controlo manual do instrumento de manuseamento (Figura 4A) e cobrir a área de abertura com um tampão móvel rectangular (Figura 4B). </li><li> Inserir um pistão móvel (Figura 4C) para facilitar a câmara de compressão. </li><li> Inserir a pinça e do atuador linear para a robótica ferramenta de manipulação de controlo (Figura 5A). Nota: O atuador linear substitui o pistão móvel no modo de controle manual para câmara de compressão. </li><li> Cobrir a área de abertura com um tampão móvel rectangular (Figura 5B). </li></ol> 5. As avaliações e aderência Teste compressão <ol><li> Avaliea funcionalidade do dispositivo de preensão macio através da realização de testes de agarrar com um fio de ligação. <ol><li> Coloque um fio de ponte sobre a mesa. </li><li> Ajustar o dispositivo de preensão de modo a que o fio está entre os dois braços de pinça. </li><li> Mover o pistão móvel para comprimir a câmara, a fim de accionar as pinças para segurar o fio. Nota: Somente a ferramenta manipulação de controlo manual é usado na demonstração emocionante. </li><li> Segurar e mover o fio para uma caixa localizada a 20 cm de distância do local original do fio. </li></ol></li><li> Coloque uma resistência de detecção de força calibrada entre as duas maxilas da pinça. Assegurar a aderência maxilas de garra na área de detecção. Nota: O diâmetro da área de leitura é de 14,7 mm. </li><li> Comprime-se a câmara para accionar os bras de pin para agarrar sobre a resistência de detecção de força. </li><li> Medir as forças máxima aderência à compressão que os-actuado de braço único e duplo actuado-braço pinças pneumáticas suaves poderia gerar como descrito no 10. Nota: Os valores de leitura será apresentada em um laptop. As forças máximas aperto compressão são medidos no ponto de pressão máxima que os canais pneumáticos pode suportar. </li><li> Cortar as mandíbulas de aperto elastoméricos individuais a partir de uma pinça pneumática de duplo actuado-braço macio. </li><li> Inserir a pinça dicas para os canais pneumáticos das maxilas de aperto elastoméricos. </li><li> Coloque uma resistência de detecção de força calibrada entre as duas maxilas da pinça. </li><li> Medem-se as forças de compressão 10 gerados por fórceps e fórceps revestidos de elastómero durante uma cirurgia simulada nervo conduzida por um neurocirurgiăo. Nota: O neurocirurgiăo aplica uma força que é semelhante ao que normalmente se aplica durante a cirurgia real sobre a resistência de detecção de força. </li><li> Calcular a média dos dados obtidos a partir de cinco ensaios em cada teste. </li></ol>

<ol>
	<li>Tolley, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+resilient,+untethered+soft+robot.">A resilient, untethered soft robot.</a> Soft Robotics. 1 (3), 213-223 (2014).</li><li>Low, J. H., Delgado-Martinez, I., Yeow, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Customizable+soft+pneumatic+chamber-gripper+devices+for+delicate+surgical+manipulation.">Customizable soft pneumatic chamber-gripper devices for delicate surgical manipulation.</a> ASME J Med Devices. 8 (4), 044504 (2014).</li><li>Rus, D., Tolley, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+fabrication+and+control+of+soft+robots.">Design, fabrication and control of soft robots.</a> Nature. 521, 467-475 (2015).</li><li>Lee, W. J., Chan, C. P., Wang, B. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+laparoscopic+surgery.">Recent advances in laparoscopic surgery.</a> Asian J Endosc Surg. 6 (1), 1-8 (2013).</li><li>Schoeller, T., Huemer, G. M., Shafighi, M., Gurunluoqlu, R., Wechselberger, G., Piza-Katzer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microsurgical+repair+of+the+sural+nerve+after+nerve+biopsy+to+avoid+associated+sensory+morbidity:+a+preliminary+report.">Microsurgical repair of the sural nerve after nerve biopsy to avoid associated sensory morbidity: a preliminary report.</a> Neurosurgery. 54 (4), 897-900 (2004).</li><li>Bamberg, R., Jones, B., Murray, L., Sagstetter, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Laparoscopic grasper for minimally invasive laparoscopic surgery. , (2006).</li><li>Ducic, I., Hill, L., Maher, P., Al-Attar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perioperative+complications+in+patients+undergoing+peripheral+nerve+surgery.">Perioperative complications in patients undergoing peripheral nerve surgery.</a> Ann Plast Surg. 66 (1), 69-72 (2011).</li><li>Shepherd, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multigait+soft+robot.">Multigait soft robot.</a> PNAS. 108 (51), 20400-20403 (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Objet 260 Connex User Guide. , (2016).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Force Sensing Resistor Integration Guide &amp; Evaluation Parts Catalog with Suggested Electrical Interfaces. , (2002).</li><li>Dagum, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peripheral+nerve+regeneration,+repair,+and+grafting.">Peripheral nerve regeneration, repair, and grafting.</a> J Hand Ther. 11 (2), 111-117 (1998).</li><li>Felippe, M. M., Telles, F. L., Soares, A. C. L., Felippe, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anastomosis+between+median+nerve+and+ulnar+nerve+in+the+forearm.">Anastomosis between median nerve and ulnar nerve in the forearm.</a> J Morphol Sci. 29 (1), 23-26 (2012).</li><li>Rus, D., Tolley, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+fabrication+and+control+of+soft+robots.">Design, fabrication and control of soft robots.</a> Nature. 521, 467-475 (2015).</li><li>Elango, N., Faudzi, A. A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+article:+investigations+on+soft+materials+for+soft+robot+manipulations.">A review article: investigations on soft materials for soft robot manipulations.</a> Int J Adv Manuf Technol. 80 (5), 1027-1037 (2015).</li><li>Lu, Y. W., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microhand+for+biological+applications.">Microhand for biological applications.</a> Appl Phys Lett. 89, 1641011-1641013 (2006).</li><li>Rateni, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+development+of+a+soft+robotic+gripper+for+manipulation+in+minimally+invasive+surgery:+a+proof+of+concept.">Design and development of a soft robotic gripper for manipulation in minimally invasive surgery: a proof of concept.</a> Meccanica. 50 (11), 2855-2863 (2015).</li><li>Breger, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-folding+thermo-magnetically+responsive+soft+microgrippers.">Self-folding thermo-magnetically responsive soft microgrippers.</a> ACS Appl Mater Inter. 7 (5), 3398-3405 (2015).</li><li>Zafar, M. S., Al-Samadani, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potential+use+of+natural+silk+for+bio-dental+applications.">Potential use of natural silk for bio-dental applications.</a> J Taibah Univ Med Sci. 9 (3), 171-177 (2014).</li></ol>

Os autores não têm nada para revelar.

Temos demonstrado com sucesso que os dispositivos de pinça pneumática robóticos suaves permitidos emocionante compatível de objetos, que exerceram forças de compressão muito mais baixos no objeto de agarrados do que os fórceps dicas e fórceps revestidos de elastómero exercida. Pinça é uma ferramenta essencial para a manipulação de nervos durante a reparação de nervos periféricos cirurgias 11, 12. No entanto, a sua estrutura metálica necessária extrema cautela no uso dos cirurgiões, a fim de...

Robôs moles têm suscitado grande interesse de pesquisa dentro da comunidade robótica e eles têm sido usados ​​em diferentes tarefas funcionais, tais como locomoção ondulatória em ambientes não estruturados 1 e agarrando 2. Eles são principalmente compostas de materiais elastoméricos macios e controlada por diferentes técnicas de accionamento, através da utilização de diferentes materiais, tais como polímero electroactivo (PAA), a forma de liga com memória (SMA), ou fluido comprimido 3. função PAA com base numa tensão diferencial que induz forças electrostáticas para produzir estirpes activas e, assim, gera accionamento. O efeito de memória de forma peculiar da LMF é implantado para gerar a actuação desejada com base na geração de força durante a transformações de fases após a mudança na temperatura. Por último, a técnica de atuação fluido comprimido facilita uma estratégia de design simples para induzir a diferença rigidez nos atuadores moles, de tal forma que as regiões mais complacentes irá inflarmediante pressurização. robôs macias são concebidos para ampliar as aplicações de robôs rígidos tradicionais, especialmente em aplicações em que os objectos delicados estão envolvidos. Particularmente, neste artigo, apresentamos nossa abordagem única no desenvolvimento de garras robóticas flexíveis para manipulação cirúrgica delicada. De aperto cirúrgica é um aspecto importante envolvido em muitos procedimentos cirúrgicos, tais como hepático, ginecológica, urológica, e nervo cirurgias de reparação de 4, 5. Ele é tipicamente realizada por rígidas, as ferramentas de aperto de tecido de aço, tais como os fórceps e pinças laparoscópicas para o propósito de facilitar observação, a excisão, procedimentos de anastomose, etc. no entanto, extrema cautela é necessária como as ferramentas de aperto convencionais são feitos de metal que podem causar áreas de concentração alta tensão nos tecidos moles, nos pontos de contato 6. Dependendo da gravidade dos danos de tecidos, várias complicações, tais como a dor, cicatriz de tecido patológica formação, e até mesmo incapacidade permanente, pode resultar. Um estudo anterior relatou que a taxa de complicações na cirurgia do nervo periférico foi de 3% 7. Portanto, o conceito de aperto suave que pode ter uma aderência segura compatível pode ser um candidato promissor para a manipulação cirúrgica delicada. Aqui, apresentamos uma combinação de técnicas de litografia suave modificados, que adoptaram uma abordagem baseada na vara, para fabricar garras pneumáticas robóticos suaves personalizável 3D-impressão e. Técnica de fabricação tradicional de robôs moles com base na atuação fluido comprimido requer um molde com canais pneumáticos impressos nele e em um processo de vedação para selar os canais 8. No entanto, não é viável para os robôs miniaturizados macios que necessitam de pequenos canais de pneumáticos em que a oclusão dos canais pode facilmente acontecer no processo de selagem. A técnica tradicional requer a vedação dos canais pneumicos para ser feito ligando uma camada de selagem revestidos a ele. Assim, o Layer de material elastomérico, que inicialmente serve como uma camada de ligação seja derramado sobre os pequenos canais e os canais ocluir. Também não é possível posicionar os canais pneumicos no meio da estrutura e ligar a um componente de câmara usando técnicas convencionais. A abordagem proposta permite a criação de canais pneumicos miniaturizados ligado a uma câmara de hastes utilizando cheias de ar, e não necessita de vedação dos canais minúsculos. Além disso, a câmara ligada aos canais pneumicos servir como uma fonte de ar, que não requer fontes de ar externo para a actuação de fluido comprimido. Ele permite que tanto o manual e modos de controlo robótico através da facilitação da câmara de compressão para accionar o componente de aperto, proporcionando assim aos utilizadores a possibilidade de controlar a quantidade de força que estão a aplicar através da pinça. Esta abordagem é altamente personalizada e pode ser utilizada para fabricar vários tipos de desenhos de garra macios, tais como pinças com único ou multiple braços accionï¿½eis.

<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.

Os dispositivos de pinça pneumática robóticos macios eram capazes de pegar objetos com dimensões de até 1,2 mm de diâmetro (Figura 6). A força de aperto máxima à compressão geradas pela actuao de braço único, e de actuação por duplo-braço dispositivos de preensão moles foram de 0,27 ± 0,07 N e 0,79 ± 0,14 N, respectivamente, em comparação com 1,71 ± 0,16 N e 2,61 ± 0,22 N forças compressivas em cirurgia simulada pelos fórceps revestidos de elastó...

Watch this Scientific Journal Video about Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation at JoVE.com

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.

Fabricação baseada em vara de customizáveis ​​macias robóticos pneumáticas Gripper Aparelhos para a manipulação de tecidos delicados

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 de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.7K visualizações.  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.

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

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.

Biologicamente fabricação de materiais derivados injetável para Engenharia de Tecidos do Miocárdio

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

Bioengenharia

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.

Fabricação de atuadores de rede pneumática macio com câmaras oblíquas

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

Engenharia

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.

Projeto e fabricação de uma Unidade de elastômero para robôs modulares moles em Cirurgia Minimamente 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.

Concepção e implementação de um manipulador robótico sob medida para ultra-som extra corpórea

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.

Fabricação rápida de atuadores e robôs pneumáticos macios finos

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.

Fabricação de atuadores macios eletromecanicamente ativos à base de carbono

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.

Avaliação de fabricação, controle e desempenho de um robô macio inspirado em 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.

Impressão quadridimensional de robôs macios à base de hidrogel responsivos a estímulos

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

Revolucionando a reabilitação do AVC com maior preensão e recuperação dos dedos

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.

Autor em destaque: Aprimorando as habilidades de preensão para pacientes hemiplégicos com membros robóticos flexíveis 

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.

Um membro robótico supernumerário vestível flexível para pacientes com AVC crônico

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

Fabricação baseada em vara de customizáveis macias robóticos pneumáticas Gripper Aparelhos para a manipulação de tecidos delicados

Resumo

Explore mais vídeos

Capítulos neste vídeo

Biologicamente fabricação de materiais derivados injetável para Engenharia de Tecidos do Miocárdio

Fabricação de atuadores de rede pneumática macio com câmaras oblíquas

Projeto e fabricação de uma Unidade de elastômero para robôs modulares moles em Cirurgia Minimamente Invasiva

Concepção e implementação de um manipulador robótico sob medida para ultra-som extra corpórea

Fabricação rápida de atuadores e robôs pneumáticos macios finos

Fabricação de atuadores macios eletromecanicamente ativos à base de carbono

Avaliação de fabricação, controle e desempenho de um robô macio inspirado em gecko

Impressão quadridimensional de robôs macios à base de hidrogel responsivos a estímulos

Um membro robótico supernumerário vestível flexível para pacientes com AVC crônico

Um membro robótico supernumerário vestível flexível para pacientes com AVC crônico

Fabricação baseada em vara de customizáveis ​​macias robóticos pneumáticas Gripper Aparelhos para a manipulação de tecidos delicados

Resumo

Explore mais vídeos

Capítulos neste vídeo

Biologicamente fabricação de materiais derivados injetável para Engenharia de Tecidos do Miocárdio

Fabricação de atuadores de rede pneumática macio com câmaras oblíquas

Projeto e fabricação de uma Unidade de elastômero para robôs modulares moles em Cirurgia Minimamente Invasiva

Concepção e implementação de um manipulador robótico sob medida para ultra-som extra corpórea

Fabricação rápida de atuadores e robôs pneumáticos macios finos

Fabricação de atuadores macios eletromecanicamente ativos à base de carbono

Avaliação de fabricação, controle e desempenho de um robô macio inspirado em gecko

Impressão quadridimensional de robôs macios à base de hidrogel responsivos a estímulos

Um membro robótico supernumerário vestível flexível para pacientes com AVC crônico

Um membro robótico supernumerário vestível flexível para pacientes com AVC crônico

Fabricação baseada em vara de customizáveis macias robóticos pneumáticas Gripper Aparelhos para a manipulação de tecidos delicados