[发明专利]一种基于3D打印的软体机械指及机械爪装置

说明书

本发明公开了一种基于3D打印的软体机械指及机械爪装置。设计了软体机械爪的结构，采用新型材料通过3d打印的方式制作。在打印过程中，使用TPU材料的支撑模具实现对上层材料的支撑，在打印结束后通过DMF溶液溶解模具，使模具可以轻易得取出。该方法制作得到的软体机械指一体成型，与分步打印再粘合的方法相比，该方法得到的机械指空腔的密封性更高。解决了现有技术中机械爪的制作材料选择与空腔支撑的问题。使用该机械指与通孔数量不同的连接底座配合使用，可以灵活设置机械爪中的手指数量，适用于不同的应用场景，增强机械爪的通用性。

技术领域

本发明属于工业制作领域，具体涉及一种基于3D打印的软体机械指及机械爪装置。

背景技术

随着技术的高速发展，越来越多的工作场合需要使用机械臂进行操作，而机械臂的工作离不开机械爪，目前的机械爪主要分为刚性和软体两类。刚性机械爪因为其坚硬的特性主要适用于需要抓取体积较大或者重量较重的物体的场合。而软体机械爪适用于需要抓取小而微的物体的场合。刚性机械爪的制造方法基本上是铸造或者机加工单个零件然后组装。软体机械爪由于其材料的特殊性，大部分都是采用模具注塑的办法，也有小部分采用了3d打印的方法。

使用3d打印技术制作软体机械爪的难点主要是在软体机械指材料的选择，以及制作过程中空腔方法的选择上，由于软体机械爪内部必定存在有空腔，如果分体打印，最后再进行连接，可能导致密封度下降或者精度不高。采用一体成型的打印方法，则如何对其进行支撑便成为难题：选择普通材料作为支撑物，在打印完成后很难将其取出；如果选择软体材料，则因为材料本身强度不够，难以实现大面积的支撑。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于3D打印的软体机械指及机械爪装置，设计了软体机械爪的结构与打印过程中的支撑方法，使软体机械爪可以一体成型，并且支撑物在使用后可以轻易得取出。解决现有技术中机械爪的制作材料选择与空腔支撑的问题。

一种基于3D打印的软体机械指，其内工作面为平面结构，外工作面为多个间隔排列的U型空腔。软体机械指的底端设置有与内部空腔连通的通孔。

作为优选，外工作面的壁面厚度为0.8～1.2mm。

该软体机械指的制作方法具体包括以下步骤：

步骤一、准备制作材料

将质量比为10:1的聚二甲基硅氧烷聚合物和嵌入织物混合后熔化为液态材料A，将TPU(热塑性聚氨酯)材料熔化为液态材料B。所述嵌入织物为脂肪族PA、芳香族PA和热塑性树脂的混合物。

步骤二、支撑模具制作

使用液态材料B打印支撑模具，支撑模具的形状与软体机械指的内腔形状相同。然后在支撑模具表面喷涂脱敏剂。

步骤三、软体机械指打印

打开3d打印机，使用液态材料A由软体机械指的一个侧壁开始打印。当软体机械指的一侧和内、外工作面打印完成时，暂停打印。等待材料冷却后，将步骤二得到的支撑模具放入软体机械指的空腔中，再开启打印机完成软体机械指另一个侧壁的打印。

作为优选，3d打印机的喷头直径小于软体机械指壁厚的1/3。

作为优选，3d打印机挤出液体材料A的温度为120～130℃。

步骤四、支撑模具处理

待步骤三打印的软体机械指冷却后，通过底端的通孔向软体机械指内部注入DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶液，待支撑模具溶解后，将内部的溶液倒出。然后将软体机械指浸泡在氯化钠溶液中。

作为优选，等待支撑模具溶解的时间不少于15min。

作为优选，浸泡软体机械指的氯化钠溶液溶度为26％，浸泡时间为20min。

步骤五、后续处理