软体机器人致动器的稳健硅胶浇注铸造与传感器嵌入流程
本文提出了一套基于双组分硅胶浇注铸造的软气动致动器稳健制造流程，解决了内部腔体堵塞和气密性问题，并开发了薄膜柔性传感器的嵌入方法。通过有限元分析、PID压力控制实验以及自动图像处理校准，验证了致动器性能。阶梯波和正弦波驱动实验表明其具有高重复性和低滞后，且经过两位操作者24次成功制造验证，为软体机器人的规模化应用提供了可靠基础。
软体机器人因其适应性和安全性，在康复和手术等需要与环境灵活交互的应用中展现出巨大潜力。然而，可重复和可扩展的制造难题限制了其实用部署。尽管已有多种制造方法，但许多方法劳动密集且易出错，因此传统的双组分浇注铸造仍是具有吸引力的选项。
本研究提出了一套用于软气动致动器的稳健、可重复且可扩展的制造流程，基于双组分硅胶浇注铸造。该流程通过优化浇注工艺，有效防止内部腔体在铸造过程中堵塞，并确保致动器的气密密封。此外，研究团队还开发了一种薄膜柔性传感器的稳健嵌入方法，使传感器能够准确且可重复地获取弯曲角度数据，这对于闭环控制至关重要。
为了评估致动器的性能，研究者运用有限元建模（FEM）分析内部压力载荷下的应力和变形，并搭建了带有PID压力控制的气动实验平台。通过自动图像处理技术，对嵌入式柔性传感器进行弯曲角度标定。进一步地，阶梯波和正弦波驱动实验表明，致动器在阶梯输入下表现出高度可重复的角度响应，而在正弦输入中仅出现与软体材料粘弹性特性相符的微小滞后。仿真结果与实际弯曲角度吻合良好，验证了模型的准确性。
该制造流程在两位操作者手中经过24次成功制造验证，证明其具有高度的重复性和鲁棒性。结合基准仿真和实验测试，这些方法为软体机器人领域提供了一套可靠的制造标准，有望推动软体机器人技术的更广泛应用。此外，该流程的开放性和标准化将促进不同研究团队之间的成果比较与协作。