Micromanipulator – Bộ thao tác vi mô 3 trục in 3D

Thiết kế có thể in 3D này cho phép bạn vặn các núm để di chuyển một “tay” thao tác theo ba trục x, y và z. Bộ micromanipulator này rất hữu ích để kích hoạt (actuate) những cơ cấu mà nếu thao tác ở cấp độ “vĩ mô” (macro) thì sẽ khó thực hiện.

Tụi mình đã chỉnh sửa thiết kế này từ Backyard Brains trong quá trình làm những khẩu Nerf blaster nhỏ nhất cùng Mark Rober. Tụi mình cần một cách để kích hoạt các blaster (muốn tìm hiểu thêm thì xem video của anh ấy hoặc in phiên bản cỡ lớn tại đây). Vì khẩu blaster nhỏ hơn cả con kiến và cái cò còn nhỏ hơn nữa, nên tụi mình phải tạo ra một cơ cấu cho phép di chuyển và thao tác blaster ở mức vi mô.

Xem bài báo liên quan của tụi mình trên Nature Communications.

Directions

Print

• PLA
• 0.2mm layer height
• 0.4mm nozzle
• Supports tùy nhu cầu

Tools

• Các chi tiết in 3D
• 3 con ốc/fastener 6-32 dài 4 inch
• 9 ê-cu lục giác (hex nut) 6-32
• Keo siêu dính (superglue)
• Kìm (tùy chọn)
• Tua vít Philips (tùy chọn)

Assemble

Nong/ream các lỗ trên cụm trượt trục x (x-axis slider), cụm trượt trục y (y-axis slider) và phần đế (base) như hình bên dưới.

Bôi keo lên thành của từng hốc lục giác trên các slider trục x, y và z. Nhét các ê-cu lục giác vào rồi chờ khô.

Tùy chọn: vặn từng fastener vào ê-cu lục giác để giữ ê-cu cố định trong lúc keo khô, sau đó tháo fastener ra.

Lắp phần đế và slider trục x như hình bên dưới. Vặn fastener vào cho tới khi đầu ốc phẳng (flush) với thành của phần đế in 3D.

Lắp slider trục y và z như hình bên dưới, vặn fastener vào cho tới khi đầu ốc phẳng (flush) với đáy của slider trục y.

Lắp phần đế và toàn bộ các slider như hình, vặn fastener cuối cùng vào cho tới khi phẳng (flush) với cạnh bên của slider trục x.

Dán fastener thẳng đứng cách slider trục y khoảng 1/8"; vặn một ê-cu lục giác vào cho tới khi chạm thành trên của slider. Xoay fastener để ê-cu dính vào fastener nhưng không dính vào slider trục y.

Tùy chọn: thêm keo lên phía trên ê-cu lục giác để cố định ê-cu vào fastener chắc hơn.

Lặp lại quy trình cho các fastener còn lại.

Bôi keo vào đầu dưới của mỗi fastener và vặn các ê-cu lục giác còn lại vào cho tới khi phẳng (flush) với đáy fastener.

Bôi keo lên mặt trên của từng ê-cu vừa vặn và dán các núm (knob) vào từng fastener.

Khi sử dụng, xoay từng núm. Núm trên cùng sẽ điều khiển slider trục z đi lên/xuống theo trục z. Núm phía trước sẽ điều khiển slider trục z theo trục x, và núm phía sau sẽ điều khiển slider trục z theo trục y.

Ngoài ra, bạn có thể tự thiết kế một chi tiết để kẹp/giữ bất cứ thứ gì bạn muốn thao tác, rồi cố định nó vào phía trước slider trục z bằng một fastener 1/2" và một ê-cu lục giác 2-56.

Tụi mình đã thiết kế một chi tiết để giữ một cây kim nhỏ nhằm thao tác các Nerf blaster được chế tạo bằng carbon nanotubes.

Learn More

Thiết kế này được phát triển bởi Compliant Mechanisms Research Group (CMR) của Brigham Young University (BYU). Theo dõi tụi mình tại @byucmr trên Instagram, @CompliantMechanismsResearchGroup trên Facebook, hoặc ghé website BYU Compliant Mechanisms Research (CMR) để tìm hiểu thêm về compliant mechanisms.

Technical Information

Để xem thông tin kỹ thuật chi tiết, tham khảo các ấn phẩm sau:

Hietanen, I., Heikkinen, I. T. S., Savin, H., & Pearce, J. M. (2018). Approaches to open source 3-D printable probe positioners and micromanipulators for probe stations. HardwareX, 4.

Để tìm hiểu chung về compliant mechanisms, xem website BYU Compliant Mechanisms Research (CMR) hoặc các cuốn sách này: Compliant Mechanisms, Handbook of Compliant Mechanisms

This Model was originally designed by Backyard Brains: https://backyardbrains.com/products/micromanipulator

BYU CMR đã chỉnh sửa thiết kế để phục vụ mục đích cụ thể: thao tác khẩu Nerf blaster nhỏ nhất thế giới.