The authors would like to thank the George Washington University Facilitating Fund for financial support of the project. Mr. Patel is grateful the George Washington University School of Engineering and Applied Science Summer Undergraduate Program in Engineering Research and the Undergraduate Research award for financial support. Finally, we are grateful to the GWU Center for Biomemetics and Bioinspired Engineering (COBRE) for use of facilities controlled by the center.

1. Digitalizzare un esemplare di un leone marino Foreflipper <ol><li> Scansione di un esemplare di un leone di mare foreflipper. <ol><li> Ottenere un esemplare di un flipper leone marino da un defunto individuale (Figura 1a). NOTA: Nel nostro caso, sono stati ottenuti dalla Smithsonian Zoological Park a Washington, DC </li><li> Appendere il foreflipper verticalmente dalla sua base (dove il foreflipper attacca al corpo dell&#39;animale). Questo sia per permette il flipper di essere dritta quando digitalizzato, ed espone l&#39;intera superficie per la scansione. </li><li> Flipper scansione utilizzando ad alta risoluzione strutturato scanner leggero, con una precisione di circa 0,5 mm e un errore di circa 0,1 mm (Figura 1b). </li></ol></li><li> Importare la nuvola di punti in un software CAD e renderlo come superficie. Per fare questo, fare clic su &#39;Open&#39; e selezionare il file obj desiderato. Clicca su &#39;Importa&#39; per importare il file nel software CAD. </li><li> Manipolare la nuvola di punti risultante utilizzandoun design (CAD) software per computer-aided cliccando su &#39;taglio estruso&#39; e tagliare la parte di carne (parte indesiderata) della scansione. Avanti, fare clic su &#39;scala&#39; per ottenere la scala appropriata per il flipper robotica (68% del full size). Controllare flipper per la cattura sufficienti dettagli confrontando al modello originale (Figura 2). </li><li> Crea la muffa intorno alla flipper. <ol><li> In un programma CAD, utilizzare le superfici pinne per formare uno stampo creando un volume circostante intorno alla superficie flipper. A tale scopo, l&#39;estrusione di un blocco rettangolare cliccando su &#39;Sketch&#39; per disegnare un rettangolo e poi estrusione a più di l&#39;altezza del flipper fino a comprendere completamente. </li><li> Clicca su &#39;Assemblea&#39; e importare entrambe le parti (Flipper e blocco rettangolare) nella zona di lavoro. Clicca su &#39;Mate&#39; e rendere il piano frontale e la parte superiore sia del flipper e muffa come coincidenti. Questo pone automaticamente pinna all&#39;interno dello stampo. </li><li> Select lo stampo dall&#39;albero di disegno e fare clic su &#39;Modifica parte&#39;. Una volta selezionata la parte, clicca su &#39;Inserisci&gt; Caratteristiche&gt; Cavity&#39; di fare una cavità del flipper all&#39;interno dello stampo. Disegnare una linea al centro dello stampo rettangolare e fare clic su &#39;Split&#39; in modo da formare due parti dello stesso stampo. </li><li> Clicca su &#39;Cut Part&#39; di separare il volume circostante in due parti per una facile estrazione flipper. Inserire cavità e pioli su ciascuna metà del volume e salvarla come parte uno e due dello stampo flipper (Figura 3). </li><li> Convertire i file il &#39;.SLDRPT&#39; dello stampo di &#39;STL&#39;. Importare questi file per il software proprietario della stampante 3D e cliccare su &#39;Stampa&#39; per generare lo stampo 3D stampata. </li></ol></li></ol> 2. Progettare la struttura ossea <ol><li> Aprire il foreflipper digitale in un programma CAD e ottenere un&#39;immagine del leone Mare foreflipper struttura ossea di rinvio (ad esempio figura1 in Inglese 1977 19). </li><li> Progettare tre pezzi diversi che imitano la struttura ossea che si inserisce all&#39;interno del modello digitale del foreflipper. Durante questa procedura, &#39;base&#39; si riferisce alla fine di una parte più vicino alla base del foreflipper e &#39;punta&#39; si riferisce alla fine della parte più vicina alla punta della foreflipper. <ol><li> Pezzo Base <ol><li> Effettuare la lunghezza di questo pezzo proporzionale alla distanza tra l&#39;articolazione della spalla e del polso della pinna Leone di mare (misurazioni vengono ottenuti utilizzando misurazione nastro). Fate questo utilizzando un software CAD cliccando su &#39;Sketch&#39; e progettazione della forma del pezzo di base (Figura 4). </li><li> Aggiungere nocche ad entrambe le estremità della parte cliccando su &#39;Sketch&#39; e disegnare due cerchi. Clicca su &#39;Boss Extrude&#39; per estrudere la lunghezza desiderata dal piano della base. Clicca sul disegno del cerchio più piccolo di tagliare in estrusione facendo clic su &#39;Cut Estrusione&#39; farespazio per l&#39;albero. Per rafforzare questa articolazione, clicca su &#39;Filetto&#39; per lisciare i giunti taglienti. NOTA: Le dimensioni dei cerchi dipendono dalle dimensioni dell&#39;albero da utilizzare durante il montaggio della pinna in cima alla canaletta dell&#39;acqua. Nel nostro caso, il diametro del cerchio più piccolo è 0,5 pollici e il cerchio più grande è 1 pollici. L&#39;estremità di base sarà seduto all&#39;esterno della geometria pelle flipper, quindi la dimensione del nocche non rientra tra i vincoli della pelle. </li></ol></li><li> pezzo centrale <ol><li> Effettuare la lunghezza di questo pezzo proporzionale alla distanza tra il polso e la forcella femmina di un leone di mare. Per fare ciò, cliccando su &#39;Sketch&#39; e disegnare la forma desiderata (come mostrato nella figura 4b) su un aereo. Una volta che la geometria è stata progettata, clicca su &#39;Estrusione&#39; per ottenere la forma tridimensionale di base del pezzo centrale. Inserire la lunghezza estruso come 0.1650 pollici. NOTA: La forma desiderata del pezzo centralenel nostro esperimento è un trapezio con un&#39;altezza di 2,25 pollici e la lunghezza delle due basi rispettivamente 1.625 e 0,850 pollici. </li><li> Aggiungere nocche su entrambe le estremità. Fate questo come descritto al punto 2.2.1.2. Il diametro del taglio estruso è 0,125 pollici. Collegare le nocche sulla estremità di base per la relativa estremità del pezzo base con un assale per formare una cerniera che rappresenta il polso. NOTA: Le nocche devono adattarsi all&#39;interno del volume del foreflipper, quindi progettare di conseguenza. </li><li> Aggiungere una torre di circa 1 cm di altezza al fine punta del pezzo su entrambi i lati. <ol><li> Per aggiungere una torre, clicca su &#39;Sketch&#39; e disegnare un rettangolo sulla base del modello. Estrudere lo schizzo selezionando il disegno e cliccando su &#39;Boss Estrusione&#39;. Lo spessore della torre in questo caso particolare è 0,165 pollici. </li><li> Clicca su &#39;Filetto&#39; e selezionare il modello e un bordo della torre estruso. Questo rafforza il giunto tagliente, dove la torre e la base del pezzo centrale sono collegati. È bene se la torre sporge dalla geometria della pelle. La torre dovrebbe essere di spessore sufficiente a sopportare le forze generate durante un applauso flipper. Si veda la Figura 4 per riferimento. </li></ol></li></ol></li><li> punta Pezzo <ol><li> Effettuare la lunghezza di questo pezzo proporzionale alla distanza tra il giunto a snodo e la punta dell&#39;osso dito più lungo di un leone di mare. Per fare ciò, cliccando su &#39;Sketch&#39; e disegnare una forma desiderata su un aereo. Una volta che la geometria è stata progettata, cliccare su estrusione per ottenere la forma tridimensionale di base del pezzo punta. </li><li> Aggiungere nocche su entrambe le estremità. Fate questo come descritto al punto 2.2.1.2. Il diametro del taglio estruso deve essere uguale al diametro del perno, che in questo esperimento è 0,125 pollici. Le nocche sulla estremità di base saranno collegati alla estremità di punta del pezzo centrale ad un asse per formare una cerniera che rappresenta la forcella femmina. La geometria di questi KNUckles ha bisogno per adattarsi all&#39;interno della geometria della pelle foreflipper, in modo da progettare di conseguenza. </li><li> Aggiungere una torre di circa 1 cm di altezza alla estremità di base del pezzo su entrambi i lati. Fate questo descritto al punto 2.2.2.3. Lo spessore della torre in questo caso particolare è 0,165 pollici. È bene se la torre sporge dalla geometria della pelle. La torre dovrebbe essere di spessore sufficiente a sopportare le forze generate durante un applauso flipper. Vedere la Figura 5 per riferimento. </li></ol></li></ol></li></ol> 3. Creazione di un Flipper <ol><li> 3D stampa lo scheletro (base, medio e pezzi di punta) della pinna. Convertire il file &#39;.SLDRPT&#39; dal CAD al &#39;STL&#39; e importarlo nel software proprietario della stampante e fare clic su &#39;Stampa&#39;. NOTA: Le istruzioni di stampa sono diverse per ciascuna stampante. <ol><li> Rafforzare le nocche della parte centrale e punta con un adesivo (epossidica) e fili di carbonio. Per fare questo, tagliare carbsu fili di lunghezza 0,750 pollici. Applicare l&#39;adesivo alle strutture ossee 3D stampati e porre i fili sopra le nocche. Non è necessario rinforzare le grandi nocche sul pezzo base (figura 5a). </li><li> fori nella parte inferiore di ciascuna torre del diametro della corda Kevlar (stringhe che verranno utilizzati per azionare le articolazioni). </li><li> Montare tutti i pezzi di osso insieme dalla base alla punta utilizzando assi. Eseguire questa posizionando tutti i componenti su una superficie piana, come illustrato nella figura 4. Per collegare la base e parte centrale, allineare le nocche delle parti e inserire l&#39;asse. Utilizzare la stessa tecnica per collegare il centro e il pezzo punta insieme. Utilizzare un adesivo su ciascuna estremità di ciascun asse di garantire l&#39;asse non muoversi lateralmente (figura 5b). </li><li> Tagliare tubi di plastica al seguente lunghezza. Tagliare quattro tubi della lunghezza del pezzo base ossea (L 1 = 8 cm) e due tubi della lunghezza del pezzo centrale (L 2 = 6 cm). </li><li> Tagliare 4 pezzi di Kevstringa di lar, ogni 3 piedi di lunghezza. </li><li> Far scorrere una corda attraverso un tubo L 1 e poi un tubo L 2. Far scorrere un&#39;altra stringa attraverso un tubo L 1. Ripetere il processo con le restanti tubi e corde. </li><li> Posizionare i tubi sopra le strutture ossee e utilizzare un nastro adesivo trasparente per tenerli in posizione temporaneamente. Usando un adesivo, attaccare i tubi sulla struttura ossea e quindi rimuovere i nastri. NOTA: Non esiste una posizione specifica in cui i tubi devono essere collocati, l&#39;aspetto critico è semplicemente bastone sulla superficie della struttura. Utilizzare la figura 5c come linea guida. </li><li> Far passare la stringa di Kevlar da L 1 tubo e tubo L 2 attraverso i fori praticati sui pezzi di punta e medie come descritto al punto 3.1.2. Effettuare una piccola ma sicura nodo volta la stringa è attraverso il foro (figura 5d). </li></ol></li><li> Aggiungendo la pelle della pinna per creare una pinna finale. <ol><li> Misurare 200 ml di Silicon e medie silicio in due contenitori diversi. </li><li> Versare entrambi questi liquidi in una ciotola di acciaio. Aggiungere diluenti (non superare il 10% del peso della miscela totale) alla miscela per un facile versare e miscelare. </li><li> Usare un mixer stand per mescolare il composto accuratamente per 3-4 min. Il colore può essere aggiunto in questa fase per ottenere gli effetti visivi desiderati. Se un mixer stand non è disponibile, utilizzare una frusta per mescolare, avendo cura di asportare lati e sul fondo del contenitore. </li><li> Inserire una canna nelle nocche della parte di base e allinearlo con le nocche dello stampo flipper. Quando i pioli inseriscono nelle cavità dello stampo, la struttura ossea è allineata perfettamente nello stampo flipper. Tenendo premuto sulle due parti di stampo, fissare le parti usando un morsetto per compressione aggiunto (questo passaggio è critico in modo che la miscela di silicio non fuoriesca dalla distanza tra le due parti). </li><li> Una volta che la miscela è mescolata, attenzione versare nello stampo fino nocche più altidella struttura ossea. Oozing del liquido dal foro in basso nello stampo è un segno della miscela ottenere uniformemente distribuita. All&#39;inizio di questa, chiudere il foro per evitare ulteriore flusso di liquido. Lasciare il liquido per curare per quattro ore prima di rimuovere il robot flipper dallo stampo (vedere Figura 6). </li></ol></li></ol> 4. Montaggio <ol><li> Per montare il foreflipper silicio sul canale artificiale dell&#39;acqua (figura 7), creare una struttura di montaggio. Viene mostrata una rappresentazione CAD del gruppo finito. (Figura 8). <ol><li> Progettare un piatto con un taglio accuratamente estruso utilizzando il software CAD. Clicca su &#39;Sketch&#39; e disegnare un rettangolo di dimensioni 14 x 19 pollici (l&#39;altezza non importa come il taglio laser utilizza un file .dwg). Utilizzare un foglio rettangolare di acciaio come base per la produzione di questo piatto. Carica disegno bidimensionale dal software CAD su un computer collegato a un taglio laser di acciaio per conseguire i tagli desiderati. NOTA: Thicase s targa del motore e il taglio in esso permette di sistema di pulegge a lavorare. La larghezza della piastra è uguale alla larghezza della canaletta dell&#39;acqua, rendendo così più facile far scorrere la piastra su canaletta. Questo tipo di posizionamento aiuta nella facile rimozione del gruppo di montaggio per sostituire parti o il modello foreflipper. </li><li> Fissare la foreflipper e la puleggia su un albero, che scorre in un traliccio triangolare. NOTA: Un sistema di tre rulli viene implementato per trasferire la coppia / potenza dal motore alla barra. </li><li> Utilizzare i cuscinetti su entrambi i lati per aiutare l&#39;asta di ruotare senza intoppi. Per limitare il movimento della biella nella direzione laterale, posizionare collari su ciascuna estremità dell&#39;albero. </li></ol></li><li> Impostare il movimento della pinna selezionando la funzione jogging sul driver. Premendo il pulsante &#39;Up&#39; ruota il flipper in senso orario e il pulsante &#39;Down&#39; ruota in senso antiorario flipper. Il driver consente di cambiare i giri al minuto del motoreAlbero secondo le istruzioni contenute nel manuale 20. </li><li> Inserire la porta dye rettangolo in acqua e aumentare la pressione sul sistema colorante. Regolare la velocità del colorante alla velocità Freestream dell&#39;acqua così il colorante appare come un singolo filamento liscio. Ruotare il flipper in modo che il colore interagisce e viene intrappolato con i vortici generati risultanti. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

L&#39;apparato flipper robotica permetterà di comprendere l&#39;idrodinamica della piscina Leone di mare California. Questo include la spinta la produzione di ictus di base (il &#39;clap&#39;), così come le variazioni non fisici che gli studi su animali non indagare. Il flipper robotico è stato progettato per una maggiore versatilità sperimentale, in tal modo, il punto 3, dove pinna stessa è fatto-è fondamentale per ottenere i risultati desiderati. Mentre questo dispositivo è, chiaramente, solo un modello del sistema vivente, in studi situ del leone marino California è estremamente difficile e la gamma di possibili dati è piuttosto limitata. Mentre a volte possibile, misure sul campo di velocità su grandi animali acquatici sono molto difficili (ad esempio, gli animali non addestrati, non la ricerca di vetro di visione di grado, alcun controllo su l&#39;ambiente), e gli errori sono più alti rispetto esperimenti di laboratorio 21. Inoltre, essi richiedono l&#39;accesso agli animali che èspesso impossibili da ottenere e in tali casi piattaforme robotiche come quella che abbiamo costruito consentire indagini approfondite. Oltre a replicare il sistema vivente più fedelmente possibile, i modelli robotici ci permettono di modificare in modi non realistiche. Ad esempio, lo stampo può essere modificato per alterare il bordo posteriore morfologia. Oppure, la trama della superficie può essere modificata per studiare il ruolo della microstruttura sulle prestazioni nuoto. L&#39;uso di una piattaforma robotica per indagare le prestazioni di un sistema biologico dà soltanto una vista parziale di tale sistema è un limite di questo approccio. Inoltre, questo protocollo particolare isola il foreflipper dal resto del corpo di leone mare. Pertanto, i risultati non offrono una vista completa del sistema e le interazioni corpo-flipper. Ulteriori limitazioni includono le proprietà omogenee della pinna e punto saggio azionamento (al contrario all&#39;azionamento distribuita di SYS musculoskelataltemi). Inoltre, tale materiale è conforme e può portare a fluido-struttura-interazioni che non sono presenti nel sistema fisico. Questo è minimizzato utilizzando materiali che replicano vicino le proprietà biologiche globali, ma può non essere completamente controllato per. Nonostante queste limitazioni, molto si può apprendere confrontando le prestazioni delle diverse modalità di attivazione e condizioni di flusso. Il flipper robotica costituirà la base di un ricco progetto di ricerca che fornirà comprensione della fisica fondamentali di un paradigma unico di efficienza nuoto-il leone di mare della California. La piattaforma è flessibile, e ciascun flipper possibile eseguire rapidamente con un costo minimo. Così, un grande spazio parametro può essere testato come nascono nuove domande di ricerca.

Mentre gli scienziati hanno studiato le caratteristiche di base di leone di nuoto mare (energetica, costo del trasporto, coefficiente di resistenza, velocità lineare e 1-3 accelerazione, ci mancano informazioni sulle fluidodinamica del sistema. Senza questa conoscenza, ci limitiamo a potenziale alta velocità , applicazioni di ingegneria ad alta manovrabilità a pinna (BCF) modelli di locomozione del corpo-caudale 4. per caratterizzare un diverso paradigma di nuoto, speriamo di espandere il nostro catalogo di strumenti di progettazione, in particolare quelli con il potenziale per consentire più silenziosi, furtivi forme di nuoto. Così , si studia il meccanismo fondamentale di nuoto leone marino attraverso l&#39;osservazione diretta del leone di mare della California e le indagini di laboratorio con un leone marino robotizzato foreflipper 5,6. Per fare questo, utilizzeremo una tecnica comunemente usata per esplorare sistemi biologici complessi: una piattaforma robotica 7. Diversi studi locomozione-both di camminare e nuotare 8,9 10 -hanno stata basata su entrambi i complessi 11 o altamente semplificati 12 modelli meccanici di animali. Tipicamente, le piattaforme robotiche conservano l&#39;essenza del sistema modello, consentendo ai ricercatori di esplorare ampi spazi parametri 13-15. Pur non sempre caratterizza l&#39;intero sistema, molto è appreso attraverso queste piattaforme che isolano un singolo componente di un locomotore. Ad esempio, il funzionamento fondamentale propulsori instabili, come la schiena e indietro spazzare di una pinna caudale durante il nuoto carangiform, è stata intensamente esplorato attraverso indagini sperimentali di beccheggio e / o pannelli ansante 12,16,17,18. In questo caso, possiamo isolare certi modi di questo movimento complesso in modi che gli studi basati su animali non si può. Questi aspetti fondamentali di propulsione possono poi essere utilizzati nella progettazione di veicoli che non hanno bisogno l&#39;evoluzione complessità biologica fornisce. <p class=&quot;Jove_content&quot;&gt; In questo articolo, vi presentiamo una nuova piattaforma per esplorare la fase di &#39;clap&#39; del leone di mare di spinta produttrici di ictus. Solo un singolo foreflipper-the &#39;roboflipper&#39;-è incluso nella piattaforma. La sua geometria è derivato proprio da scansioni biologici di un leone di mare della California (Zalophus californianus) campione. Il roboflipper viene azionato per replicare il moto degli animali derivate da studi precedenti 1. Questo flipper robot verrà utilizzato per studiare le prestazioni idrodinamiche del nuoto leone marino e per esplorare uno spazio parametrico più ampio di studi su animali, in particolare quelli di grandi mammiferi acquatici, può produrre.

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		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Dragon Skin 20</td>
			<td style="width:81px;">Smooth-on</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:191px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Dragon Skin 20 medium</td>
			<td style="width:81px;">Smooth-on</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Object24</td>
			<td style="width:81px;">Stratasys</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Stand Mixer</td>
			<td style="width:81px;">Hamilton</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">PKS-PRO-E-10 System</td>
			<td style="width:81px;">Anaheim Automation</td>
			<td>PKS-PRO-E-10-A-LP22</td>
			<td>Controller and Servo Motor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Artec Eva</td>
			<td style="width:81px;">Artec 3D</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>3D light scanner with resolution of 0.1mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Artec Spider</td>
			<td style="width:81px;">Artec 3D</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>3D light scanner with resolution of 0.5mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Steel plate</td>
			<td style="width:81px;">Mcmaster</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Carbon Tow</td>
			<td style="width:81px;">Fibreglast</td>
			<td style="width:136px;">2393-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hardened Precision 440C Stainless Steel Shaft</td>
			<td style="width:81px;">Mcmaster</td>
			<td>6253K49</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tygon PVC Clear Tubing</td>
			<td style="width:81px;">Mcmaster</td>
			<td style="width:136px;">6546T23</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Kevlar Thread</td>
			<td style="width:81px;">Mcmaster</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a robotic platform to study the foreflipper of the california sea lion

Il leone di mare della California (Zalophus californianus), è un nuotatore agile e potente. A differenza di molti nuotatori di successo (delfini, tonno), che generano la maggior parte della loro spinta con le loro grandi foreflippers. Questo protocollo descrive una piattaforma robotica progettato per studiare le prestazioni idrodinamiche del nuoto Leone di mare California (Zalophus californianus). Il robot è un modello di foreflipper dell&#39;animale che è azionato da motori di replicare il movimento della sua corsa propulsiva (il &#39;clap&#39;). La cinematica di ictus propulsiva del leone di mare vengono estratti dai dati video di non marcati, non di ricerca leoni marini presso il Parco Zoologico Smithsonian (SNZ). Tali dati costituiscono la base del moto di azionamento della pinna robotico qui presentata. La geometria della pinna robotica si riferiscono a scansione laser ad alta risoluzione di una foreflipper di un adulto leone marino femmina, scalato a circa il 60% della pinna fondo scala. Il modello articolato ha tre joints, imitando il gomito, polso e nocca congiunta del foreflipper leone marino. La piattaforma robotica soddisfa le dinamiche proprietà-Reynolds numero e la punta della velocità dell&#39;animale in fase di accelerazione da fermo. Il flipper robotizzato può essere utilizzato per determinare le prestazioni (forze e coppie) e flowfields risultanti.

Il processo sopra descritto si ottiene un modello robotico di un Leone di mare California foreflipper. Il modello può essere utilizzato in due modi diversi. Uno è azionando pinna solo alla radice (Figura 6a). In questo caso, il motore di azionamento imposta la velocità di rotazione del primo giunto, ma il moto risultante della pinna è determinato dall&#39;interazione fluido-struttura tra l&#39;aletta flessibile e l&#39;acqua circostante. Inoltre, possiamo creare pinne robotici che vengono azionate le due articolazioni inferiori in aggiunta alla radice (figura 6b). Questo viene fatto attraverso le strutture della torre stampate su i pezzi dello scheletro. Fili collegati alle torri sono collegate per separare i motori e può controllare attivamente la bombatura del flipper durante il moto applausi. Lo scopo della pinna robotico è esplorare la hydrodynamics della corsa propulsiva del leone di mare della California come descritto in Friedman 2014 1. Un modo per fare questo, qualitativamente, è attraverso la visualizzazione del flusso dye-based. Il flipper robot è montato su un canale artificiale di acqua di ricircolo (Figura 7), usando l&#39;assemblaggio sopra descritto. La velocità del motore ed il flusso, sono impostati ad esplorare un determinato parametro spaziale come il numero di Reynolds basato sulla corda flipper (Re = Cu / ν dove ν è la viscosità dinamica di acqua) o velocità angolare, ω, o accelerazione, α . La visualizzazione tintura mostrato in Figura 9 utilizza colorante fluorescente iniettato a monte del bordo anteriore della pinna. Il colorante viene trascinato nello strato di taglio sulla superficie della pinna e ci permette di visualizzare la struttura a vortice della scia. Figura &lt;/ strong&gt; 9a mostra il flusso di colorante viene iniettato a monte (verso destra), della pinna. I disturbi visto sul lato sinistro dell&#39;immagine sono il risultato del ciclo precedente. Come la pinna movimentato in posizione di iniezione (figura 9b), bassa pressione sulla superficie superiore della pinna provoca il colorante di essere tirato intorno pinna. Infine, (figura 9c), si forma un vortice come pinna sposta completamente fuori del piano. Tale struttura convects a valle con la portata media. Questi risultati dimostrano come questa tecnica può essere usata per determinare qualitativamente il campo di portata che circonda un leone di mare durante la corsa propulsiva. Oltre alle misurazioni qualitative della scia flipper, possiamo usare particelle velocimetry immagine (PIV) per misurare il campo di velocità che circonda la pinna. Quindi, possiamo ottenere dati qualitativi sulla idrodinamicas del leone di nuoto mare per una varietà di situazioni riproducibili. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig1.jpg" /> Figura 1: Flipper confronto inferiore. Un foreflipper sinistro da un esemplare di una femmina Leone di mare California viene utilizzato per determinare i parametri geometrici del flipper robotico. Il pannello superiore (a) è un alta risoluzione, un&#39;immagine bidimensionale del flipper. Il pannello inferiore (b) è una tridimensionale computerizzata resa disegno della pinna dalla scansione laser. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig2.jpg" /> Figura 2: Wire. L&#39;immagine digitale del flipper digitalizzata manteneres le caratteristiche geometriche del foreflipper dell&#39;animale. Questa immagine mostra una vista wireframe del flipper digitale. Nove sezioni trasversali equidistanti sono mostrati in grigio (ogni centimetro dalla base alla punta della foreflipper). Le due viste isometriche (sezione 1 e 7) mostrano che il flipper ha una forma aerodinamica simile, con un bordo più spesso, arrotondato leader. Il flipper è incurvata, con la sua superficie superiore più convessa e la sua interna concava superficie. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig3.jpg" /> Figura 3: Mold. Lo stampo utilizzato per creare la parte flessibile del flipper robot è stato creato dal campione flipper digitalizzati. Lo stampo ha due parti: una superiore (viola) e una sezione inferiore (verde) che sono allineati con maschio e femMessaggi ALE, rispettivamente. Lo scheletro robot (figura 4) sia allineato all&#39;interno dello stampo prima che la miscela di silicio viene colato nello stampo. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig4.jpg" /> Figura 4: Skeleton. Il flipper robotico flessibile è supportato da uno scheletro stampato in tre parti: la base (a), al centro (b) e la punta (c). La base e medio, e la metà e la punta, sono collegati da tasselli attraverso nocche a loro articolazioni. Questo permette flessibilità di quelle posizioni del flipper completato. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig4large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figu</a>ri. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig5.jpg" /> Figura 5: Montaggio di scheletro. Dopo la stampa, le parti dello scheletro, le nocche sono rinforzati con fili di carbonio (a), sono collegati alle nocche con assali (B), guida-tubi sono apposti alla base e pezzi medi (C) e le discussioni in Kevlar sono collegati a le torri (d). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig6.jpg" /> Figura 6: Flipper robotica. Il flipper robotica è fatta di silicone flessibile (bianco) con una struttura di piani integrati di plastica di supporto (blu). L&#39;albero a ruota il base, emulando Rotazione al gomito e spalla dell&#39;animale. Il flipper robot può essere passiva (a), in cui viene azionato solo alla radice e il moto risultante è basata su interazioni fluido-struttura, o attivo (b) quando i fili Kevlar collegano alle nocche fornire le necessarie modifiche camber. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig7.jpg" /> Figura 7: canale artificiale. esperimenti di flusso sono condotte nel canale artificiale di acqua di ricircolo alla George Washington University. Il canale artificiale ha una sezione di lavoro di 0,60 (larghezza) di 0,40 (profondità) metri, è lungo 10 metri, e può funzionare a velocità di flusso fino a 1 m / s. Flow è da destra a sinistra, in figura. Il flipper robot è montato utilizzando il montaggio mostrato in Figuri 8 alle rotaie nella parte superiore della sezione di prova. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig7large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig8.jpg" /> Figura 8: Assembly. Il flipper robot è montato su un canale artificiale di ricircolo con un montaggio personalizzato. Il montaggio detiene un servomotore collegato all&#39;asse principale della pinna robotico (situato alla base della pinna robotico) tramite una cinghia e tre pulegge. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig8large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 9" src="/files/ftp_upload/54909/54909fig9.jpg" /> Figura 9: Dye visualizzazione. Fluorescentecolorante viene iniettato attraverso un tubo a monte della pinna sbattimento. Tre istanze di tempo sono indicati: (a) l&#39;inizio del ciclo di t = 0, (b) 40% del modo attraverso il ciclo t = 0,4, e (c) dopo 80% del ciclo t = 0,8. Nel pannello di destra (c), si può vedere un vortice che si è formata intorno alla punta del sbattimento flipper robotico. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54909/54909fig9large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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A Robotic Platform to Study the Foreflipper of the California Sea Lion

Una piattaforma robotica è descritto che verrà utilizzata per studiare le prestazioni forze e flowfields-della piscina Leone di mare California idrodinamici. Il robot è un modello di foreflipper dell&#39;animale che è azionato da motori di replicare il movimento della sua corsa propulsiva (il &#39;clap&#39;).

Una piattaforma robotica per studiare la Foreflipper della California Sea Lion

The California sea lion (Zalophus californianus), is an agile and powerful swimmer. Unlike many successful swimmers (dolphins, tuna), they generate most ...

a-robotic-platform-to-study-the-foreflipper-of-the-california-sea-lion

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.9K Views.  The George Washington University.  Una piattaforma robotica è descritto che verrà utilizzata per studiare le prestazioni forze e flowfields-della piscina Leone di mare California idrodinamici. Il robot è un modello di foreflipper dell'animale che è azionato da motori di replicare il movimento della sua corsa propulsiva (il 'clap'). 

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Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

In this article, we describe a simple method to reversibly tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays. Here, CNT arrays are defined as densely packed multi-walled carbon nanotubes oriented perpendicular to the growth substrate as a result of a growth process by the standard thermal chemical vapor deposition (CVD) technique.1,2 These CNT arrays are then exposed to vacuum annealing treatment to make them more hydrophobic or to dry oxidation treatment to render them more hydrophilic. The hydrophobic CNT arrays can be turned hydrophilic by exposing them to dry oxidation treatment, while the hydrophilic CNT arrays can be turned hydrophobic by exposing them to vacuum annealing treatment. Using a combination of both treatments, CNT arrays can be repeatedly switched between hydrophilic and hydrophobic.2 Therefore, such combination show a very high potential in many industrial and consumer applications, including drug delivery system and high power density supercapacitors.3-5
The key to vary the wettability of CNT arrays is to control the surface concentration of oxygen adsorbates. Basically oxygen adsorbates can be introduced by exposing the CNT arrays to any oxidation treatment. Here we use dry oxidation treatments, such as oxygen plasma and UV/ozone, to functionalize the surface of CNT with oxygenated functional groups. These oxygenated functional groups allow hydrogen bond between the surface of CNT and water molecules to form, rendering the CNT hydrophilic. To turn them hydrophobic, adsorbed oxygen must be removed from the surface of CNT. Here we employ vacuum annealing treatment to induce oxygen desorption process. CNT arrays with extremely low surface concentration of oxygen adsorbates exhibit a superhydrophobic behavior.

This article describes a simple method to fabricate vertically aligned carbon nanotube arrays by CVD and to subsequently tune their wetting properties by exposing them to vacuum annealing or dry oxidation treatment.

Ossidazione a secco e vuoto ricottura Trattamenti per accordare le proprietà di bagnabilità di matrici di nanotubi di carbonio

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

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Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for detailed observation, scenarios that make it challenging to observe with conventional imaging systems. One of these is the drop impact of liquids, which usually happens within one tenth of millisecond. To tackle this challenge, a fast imaging technique is introduced that combines a high-speed camera (capable of up to one million frames per second) with a macro lens with long working distance to bring the spatial resolution of the image down to 10 &#181;m/pixel. The imaging technique enables precise measurement of relevant fluid dynamic quantities, such as the flow field, the spreading distance and the splashing speed, from analysis of the recorded video. To demonstrate the capabilities of this visualization system, the impact dynamics when droplets of non-Newtonian fluids impinge on a flat hard surface are characterized. Two situations are considered: for oxidized liquid metal droplets we focus on the spreading behavior, and for densely packed suspensions we determine the onset of splashing. More generally, the combination of high temporal and spatial imaging resolution introduced here offers advantages for studying fast dynamics across a wide range of microscale phenomena.

Drop impact of non-Newtonian fluids is a complex process since different physical parameters influence the dynamics over a very short time (less than one tenth of a millisecond). A fast imaging technique is introduced in order to characterize the impact behaviors of different non-Newtonian fluids.

Scansione veloce per studiare goccia Impatto dinamica dei fluidi non newtoniani

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

Utilizzo di microonde e campioni macroscopici di dielettrici solidi per studiare le proprietà fotoniche di Disordine Photonic Materials Bandgap

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents and hence higher efficiencies. Photon up-conversion by way of triplet-triplet annihilation (TTA-UC) is an attractive technique for using these otherwise wasted low energy photons to produce photocurrent, while not interfering with the photoanodic performance in a deleterious manner. Further to this, TTA-UC has a number of features, distinct from other reported photon up-conversion technologies, which renders it particularly suitable for coupling with DSC technology. In this work, a proven high performance TTA-UC system, comprising a palladium porphyrin sensitizer and rubrene emitter, is combined with a high performance DSC (utilizing the organic dye D149) in an integrated device. The device shows an enhanced response to sub-bandgap light over the absorption range of the TTA-UC sub-unit resulting in the highest figure of merit for up-conversion assisted DSC performance to date.

An integrated device, incorporating a dye-sensitized solar cell and triplet-triplet annihilation up-conversion unit was produced, affording enhanced light harvesting, from a wider section of the solar spectrum. Under modest irradiation levels a significantly enhanced response to low energy photons was demonstrated, yielding a record figure of merit for dye-sensitized solar cells.

L&#39;integrazione di un Triplet-tripletta Annihilation sistema Up-conversione per migliorare Dye-sensibilizzati Risposta Solar Cell a Sub-bandgap Luce

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs and condition-based maintenance. These materials are adopted in a wide range of engineering applications, from aircraft and ship structures, to bridges, wind turbine blades, biomaterials and biomedical implants. Polymers are viscoelastic materials, and their response may be highly nonlinear and thus make it challenging to predict and monitor their in-service performance. The laboratory-scale testing platform presented herein assists the investigation of the influence of concurrent mechanical loadings and environmental conditions on these materials. The platform was designed to be low-cost and user-friendly. Its chemically resistant materials make the platform adaptable to studies of chemical degradation due to in-service exposure to fluids. An example of experiment was conducted at RT on closed-cell polyurethane foam samples loaded with a weight corresponding to ~50% of their ultimate static and dry load. Results show that the testing apparatus is appropriate for these studies. Results also highlight the larger vulnerability of the polymer under concurrent loading, based on the higher mid-point displacements and lower residual failure loads. Recommendations are made for additional improvements to the testing apparatus.

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

Una piattaforma di prova per una durata Studi di polimeri e fibra-Reinforced Polymer Composites sotto Stimoli Concurrent Hygrothermo-meccanico

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging (ECCI) in a scanning electron microscope (SEM). ECCI allows for imaging of defects and crystallographic features under specific diffraction conditions, similar to that possible via plan-view transmission electron microscopy (PV-TEM). A particular advantage of the ECCI technique is that it requires little to no sample preparation, and indeed can use large area, as-produced samples, making it a considerably higher throughput characterization method than TEM. Similar to TEM, different diffraction conditions can be obtained with ECCI by tilting and rotating the sample in the SEM. This capability enables the selective imaging of specific defects, such as misfit dislocations at the GaP/Si interface, with high contrast levels, which are determined by the standard invisibility criteria. An example application of this technique is described wherein ECCI imaging is used to determine the critical thickness for dislocation nucleation for GaP-on-Si by imaging a range of samples with various GaP epilayer thicknesses. Examples of ECCI micrographs of additional defect types, including threading dislocations and a stacking fault, are provided as demonstration of its broad, TEM-like applicability. Ultimately, the combination of TEM-like capabilities &#8211; high spatial resolution and richness of microstructural data &#8211; with the convenience and speed of SEM, position ECCI as a powerful tool for the rapid characterization of crystalline materials.

The use of electron channeling contrast imaging in a scanning electron microscope to characterize defects in III-V/Si heteroexpitaxial thin films is described. This method yields similar results to plan-view transmission electron microscopy, but in significantly less time due to lack of required sample preparation.

Electron Channeling Contrast Imaging per Rapid III-V eteroepitassiale Caratterizzazione

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Fabrication of High Contrast Gratings for the Spectrum Splitting Dispersive Element in a Concentrated Photovoltaic System

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve the solar conversion efficiency of a concentrated photovoltaic system. The proposed system will also lower the solar cell cost in the concentrated photovoltaic system by replacing the expensive tandem solar cells with the cost-effective single junction solar cells. The structures and the parameters of high contrast gratings for the dispersive elements were numerically optimized. The large-area fabrication of high contrast gratings was experimentally demonstrated using nanoimprint lithography and dry etching. The quality of grating material and the performance of the fabricated device were both experimentally characterized. By analyzing the measurement results, the possible side effects from the fabrication processes are discussed and several methods that have the potential to improve the fabrication processes are proposed, which can help to increase the optical efficiency of the fabricated devices.

The fabrication of high contrast gratings as the parallel spectrum splitting dispersive element in a concentrated photovoltaic system is demonstrated. Fabrication processes including nanoimprint lithography, TiO2 sputtering and reactive ion etching are described. Reflectance measurement results are used to characterize the optical performance.

Fabbricazione di Grigliati un forte contrasto per la suddivisione Spectrum Dispersive elemento in un sistema fotovoltaico a concentrazione

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark Plasma Sintering apparecchio utilizzato per la formazione di titanato di stronzio Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

The present protocol presents a laboratory technique designed to study chaparral crown fire ignition and spread. Experiments were conducted in a low velocity fire wind tunnel where two distinct layers of fuel were constructed to represent surface and crown fuels in chaparral. Chamise, a common chaparral shrub, comprised the live crown layer. The dead fuel surface layer was constructed with excelsior (shredded wood). We developed a methodology to measure mass loss, temperature, and flame height for both fuel layers. Thermocouples placed in each layer estimated temperature. A video camera captured the visible flame. Post-processing of digital imagery yielded flame characteristics including height and flame tilt. A custom crown mass loss instrument developed in-house measured the evolution of the mass of the crown layer during the burn. Mass loss and temperature trends obtained using the technique matched theory and other empirical studies. In this study, we present detailed experimental procedures and information about the instrumentation used. The representative results for the fuel mass loss rate and temperature filed within the fuel bed are also included and discussed.

This protocol describes wind tunnel experiments designed to study the transition of a fire from the ground to the canopy of chaparral shrubs.

Esperimenti di Galleria del vento per studiare Chaparral corona incendi

The present protocol presents a laboratory technique designed to study chaparral crown fire ignition and spread. Experiments were conducted in a low ...

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.

Progettazione e realizzazione di un manipolatore robotico su misura per ultrasuoni extracorporea

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...