как слепить Чаппи для детей своими руками? Как сделать трансформера пошагово? Лепка робота из пластилина с желудями и шишками

Поделки из пластилина

Среди мальчишек роботы приобретают все большую популярность благодаря выпущенным мультфильмам. Юные любители робототехники, увлекающиеся просмотром приключений электронных машин, предпочитают сами мастерить игрушки из подручных материалов. Предложение слепить вместе поделку из пластилина вызовет у ребенка неописуемый восторг. Каждому мальчишке или девчонке определенно понравится создавать игрушки своими руками.

Классический вариант

Слепить из пластилина боевого робота будет просто, если заранее разобраться, из каких составных частей складывается его конструкция, после чего смоделировать объект и собрать отдельные кусочки в одну поделку.

Внешний вид самодельного робота зависит от фантазии мастеров, поэтому игрушку можно слепить на основании своих предпочтений или скопировать образ любимого персонажа из мультика или фильма.

Для изготовления пластилиновой модели понадобятся бруски пластилина разных цветов, а также специальные инструменты: стек, зубочистки и доска для пластилина. Все модели мастерятся без проволоки. Чтобы надежно скрепить созданную конструкцию, следует использовать деревянную шпажку.

Персонажи в виде роботов зачастую имеют непропорционально огромные конечности по сравнению с размерами головы и туловища. Перед тем как приступить к работе, необходимо правильно распределить бруски пластилина.

Так что для лепки потребуется большой зеленый кусок, который будет использован в качестве основного цвета. Также понадобятся серый, красный, желтый, черный и другие бруски из набора. Количество используемого материала напрямую зависит от размера поделки.

Если хочется смастерить робота покрупнее, понадобится больше брусков.

Инструкция по лепке робота состоит из нескольких последовательных шагов.

• Подготовка начальных деталей, которые послужат основными элементами. Формирование модели: начинать следует с торса, который состыковывается с нижним креплением.

• Чтобы сделать голову, нужно скатать кусок пластилина в шарик, а затем вылепить из него прямоугольник, сплющив с 6-ти сторон.

• Сверху корпуса прикрепляется меньший брусок, который станет головой будущего робота. Между туловищем и головой необходимо проложить еще одну деталь для скрепления.

• Для глаз берутся два маленьких шарика пластилина и вдавливающими движениями помещаются на лицо робота, чтобы получились плоские кружочки. Вместо глаз можно сделать забрало, налепив овал серого цвета. С помощью острия зубочистки можно имитировать переключатели или элементы управления.

• Для изготовления ног потребуется скатать пластилин темно-зеленого цвета в тонкие трубочки. С помощью зубочисток или стеки нужно прорисовать продольные кольца. Ступни робота можно выполнить в форме усеченных конусов.

• Затем нижние конечности прикрепляют к остальному корпусу.

• Руки делаются по аналогии с ногами, но они должны быть меньшего размера. Собрав все части воедино, должна получиться фигурка робота. Корпус можно усовершенствовать путем добавления всевозможных мелких деталей в виде кнопок, светодиодов и других ярких элементов.

Как сделать трансформера?

Изготавливая персонажа фильма «Трансформеры», весьма затруднительно будет создать трансформирующуюся технику, но можно воссоздать облик любимого персонажа.

Чтобы сделать из пластилина Оптимуса Прайма, потребуются кусочки красного и черного цветов. Красный брусок можно использовать сразу, не скатывая в шарообразную форму, чтобы на корпусе присутствовали полоски.

Поэтапно процесс работы расписан ниже.

1. Приступая к лепке, нужно отрезать 1/3 от красного бруска, далее с боковых сторон сдавить материал и разгладить его, чтобы получилось туловище робота, сужаемое книзу конструкции.
2. Затем необходимо взять два маленьких кусочка и придать им форму квадрата.
3. В качестве нижней части туловища берется кусок пластилина, из которого вырезается деталька в виде буквы «Т» посредством задействования стеки.
4. После этого переходят к изготовлению головы. Для нее понадобится серый пластилин, скатываемый в овальную форму. На голове можно сделать красные рожки, а вместо глаз прикрепить голубые точки. Также с помощью зубочистки нужно вырезать очертания рта. Крепится голова к центральной части с помощью нанизывания на спичку.
5. Теперь можно перейти к лепке черных деталей. Сначала нужно слепить трапецию из черного пластилина для соединения верхней и нижней частей корпуса. Ее следует придавить между красными сегментами.
6. Слепить 4 колбаски, которые будут исполнять роль рук и ног трансформера. Также нужно вылепить две заготовки в форме таблеток.
7. Продолжая скреплять между собой отдельные детали, к плечам робота нужно прикрепить черные таблетки, а ниже – более крупные колбаски. Затем крепится черный пластилин, который послужит верхней частью ног.
8. Для нижней части ног необходимо взять остатки красных брусочков, разрезанных вдоль на равные сегменты. Вместо ступней следует вылепить красные лепешки и прикрепить их внизу конструкции.
9. Полоски красного цвета можно прикрепить сбоку рук. Также можно добавить крылья на плечи. Кисти рук смастерить из черных кусочков, чтобы получились согнутые кулаки.
10. Получившегося трансформера следует придавить к твердой поверхности, чтобы он приобрел большую устойчивость.

Другие поделки

Занятие лепкой является очень полезным для ребенка, способствуя развитию его воображения, памяти и особенно мелкой моторики рук. Для детей 3–4 лет подойдут простые модели, которые легко слепить самому или с помощью взрослого.

Мастерить робота следует из серого пластилина, поскольку он в точности напоминает фактуру металла. В качестве дополнительных цветов нужно взять черный и голубой.

Фанатов «Звездных войн» увлечет процесс лепки робота-ремонтника R2-D2. Для его изготовления следует расположить перед глазами изображение, так как будет трудно запомнить визуально мелкие детали.

• Создаются заготовки для корпуса. Для этого берется серый пластилин, и из его кусочков вылепливаются полушар и цилиндр, одинаковые по диаметру.

• Полученные элементы скрепляются, чтобы придать конструкции подходящую форму. В месте соединения пластилин разглаживается, а затем делаются 2 продольные полоски.

• На туловище крепят несколько полосок из голубого пластилина. Ниже вдавливается черная деталь овальной формы, а сверху нее наклеиваются два серых овала, украшенных продольными полосами.

• Наиболее сложной частью лепки робота является изготовление мелких деталей для формирования правдоподобного облика. На лицо дроида крепится раскатанный плоский овал голубого цвета, а на него – черные точки в виде глаз и еще одна точка сверху.

• В качестве ноги выступает угловатая пластилиновая форма.

• Аналоги рук делаются серого цвета – для этого лепятся конусы усеченной формы, лепешки и цилиндры.

• Далее запчасти соединяют с основным корпусом, и робот готов.

Чаппи

Это имя персонажа из научно-фантастического фильма с одноименным названием. Чтобы его сделать из обычного пластилина совместно с ребенком, потребуется взять в основном серые брусочки, а также черные или синие, оранжевые и желтые элементы. Для точного воссоздания облика Чаппи рекомендуется изучить его конструкцию, запомнить маленькие детали и способ соединения запчастей.

Руки формируются из серого пластилина, но чтобы добиться полного сходства, одну из них можно сделать черной или синей, а другую – оранжевой. Корпус и голова лепятся аналогично представленным инструкциям.

Ноги мастерят из составных элементов – основных серых запчастей, по желанию они могут дополняться черными вставками вместо коленей и локтей.

Кисти и ступни также делаются черной или синей расцветки. На всех конечностях не забудьте сделать характерные вертикальные и горизонтальные полосы стекой.

На туловище размещаем яркие желтые и оранжевые детали: кнопки, экран и другое. Можно также вылепить долларовый знак. Детализированная конструкция может быть дополнена фонариками и крыльями. На голове находятся оранжевые рожки и желтые глаза, которые легко вылепить из соответствующих цветов.

С шишками

Использовав в качестве дополнительного материала сосновые шишки, можно слепить забавное чудо робототехники, которое точно придется по вкусу любопытным детишкам. Вместе можно запросто смастерить робота из шишек разной величины и пластилина.

Инструкция состоит из нескольких последовательных шагов.

1. Определиться, какая шишка подойдет для той или иной части конструкции.
2. Продолговатые, нераскрывшиеся шишки, облепленные пластилином, или веточки, могут стать подобием рук и ног.
3. Шишка округлой формы понадобится для изготовления туловища.
4. Шишечка меньшего размера или желудь могут быть использованы в качестве головы.
5. Все составные элементы необходимо надежно скрепить при помощи пластилина.

Далее стоит перейти к украшению робота. Вместо антенн на голове можно использовать пластилиновые вставки или надеть на него шляпку желудя, а лицо сформировать с помощью кусочков пластилина нужной формы.

С желудем

Как известно, дошкольники любят собирать коллекцию желудей, прогуливаясь по осеннему лесу.

Взяв побольше желудей и пластилин, получится сделать необычного робота.

Чтобы смастерить фигурку из данного материала, необходимо действовать пошагово.

1. В качестве скрепляющего материала будет использован пластилин.
2. Все запчасти получаются из соединяемых между собой желудей без шляпки.
3. Конечности состоят из двух желудей, соединенных друг с другом пластилином.
4. Туловище представляет собой 2 ряда, в каждом – по 3 желудя, также соединенных с помощью пластилина. Сверху крепится еще парочка элементов.
5. Ступни делаются из трех желудей: два располагаются вдоль и один – поперек.
6. В качестве головы может выступать брусок коричневого пластилина, которому придают требуемую форму, украшают рожками, глазами или защитным стеклом.

При наличии желания и умения фантазировать можно создать любого робота своими руками. Помощь взрослых не будет лишней, особенно если что-то не выходит.

Как слепить робота из пластилина, смотрите в видео.

Трансформер из пластилина | Просто поделки

О самом крутом роботе-трансформере в виде игрушки мечтают практически все мальчики. Это невероятные агрегаты, которые могут трансформироваться из автомобиля самой современной марки в робота и обратно. И в этом уроке мы предлагаем подробное руководство по лепке робота-трансформера, которого можно назвать Бамблби, из пластилина.

Пусть даже ребенок уже вырос, не так активно интересуется пластилином, но лепка предложенного экспоната своими руками его обязательно привлечет. Чем больше ребенок интересуется роботами, играет с ними, смотрит мультфильмы, тем лучше он знает все подробности внешнего вида. А значит, слепить выбранный объект будет легче.

Что необходимо взять для лепки поделки:

• много желтого и черного пластилина;
• каплю голубого, серого и оранжевого пластилина;
• стеку;
• надежные крепежи деталей – спички, зубочистки или кусочки проволоки.

Как слепить робота-трансформера

В целом, черный цвет понадобится вам для работы в любом случае, а вот второй – желтый – зависит от того, какую именно модель игрушки вы решились слепить. Например, вместо желтого можно взять синий или красный. Если у вас есть готовая игрушка, и вы хотите сделать ее копию, то используйте готовую модель в качестве образца.

Из черного пластилина сделайте массивные части для корпуса. Это будет набор из нескольких деталей: заготовки для верхней части торса, массивных деталей в виде шариков для плеч, а также ромбообразные и продолговатые заготовки для нижней части.

Соедините все подготовленные детали в крупный и правдоподобный корпус, пока пластилин еще теплый и мягкий. Если хотите получить более надежное крепление, то используйте спички или другие варианты.

Далее подготовьте мелкие желтые детали, чтобы сделать корпус более привлекательным. Это будут небольшие фактурные фрагменты, которые удобно вырезать стекой из  тонкой лепешки.

Наклейте подготовленные части, вырисовывая крылья, куски желтого металла по центру и так далее.

Сделайте имитацию рук из черных и желтых колбасок. А также подготовьте массивные усеченные конусы для нижней части ног.

Скрепите все, что уже сделано в предыдущих пунктах.

Сделайте также голову для своей поделки из серого и желтого пластилина, приклейте глаза.

Прикрепите внизу ступни-брусочки, чтобы игрушка стала устойчивой.

Мы попытались сделать из пластилина трансформера Бамблби. Насколько вам удастся скопировать этого персонажа?

Конечно, невозможно передать с помощью пластилина все подробности облика и мелкие детали, но в основном мы добились поставленной цели.

Фигурка даже может шагать, если аккуратно надавить на ноги.

Понравилась идея поделки?
Будем благодарны за любую финансовую помощь для подготовки новых мастер-классов.
Спасибо! 🙂

Как слепить робота из пластилина

Роботы — это устройства, работающие автоматически по заложенной заранее программе. Роботы — это что-то необычное, что-то из будущего. Про них снято множество фильмов и мультфильмов. Дети любят играть с трансформерами и прочими подобными игрушками.

Можно заинтересовать их, показав, как сделать робота из пластилина. Лепка очень полезна для ребенка и способствует развитию речи, памяти, воображения, мелкой моторики, улучшает эмоциональное состояние и пр. Поэтому обязательно нужно лепить!

Инструменты и материалы

Для лепки вам понадобится разноцветный пластилин, а также специальный ножик для его резки — стек. Кроме того, нужна какая-нибудь досочка. На ней вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не замарать никакую другую поверхность. Для очищения доски от используемого материала (в самом конце) нужен небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все названное выше у вас приготовлено, можете смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его по собственному усмотрению. Например, можно попробовать сделать вот такую игрушку.

Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопочек на пульте.

Инструкция:

• Первым делом лепим пульт управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, нужно скатать огромный шар, а затем при помощи пальчиков и ладошек на досочке приплюснуть его с четырех сторон, пока не получится желаемая форма.
• Далее из пластилина того же цвета лепим самого робота из пластилина. Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем крепим его на пульт.
• Антенну на голове раскатываем из небольшого шарика серого цвета. На верхушку крепим маленький красный шарик и слегка его вытягиваем.
• Глазки — черные шарики, которые скатываем в ладошках.
• Рот вырезаем стеком. Также при помощи ножика для пластилина создаем линии на пульте.
• Ручки робота так же, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них стеком нанесены линии.
• Переходим к кнопочкам на пульте управления. Их сделать проще простого. Используем пластилин любого цвета или просто тот, что есть в наличии. Круглые кнопочки — это скатанные шарики. Плоские кнопки разнообразной формы делаем из них.
• Располагаем кнопочки на пульте управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как лепить робота с детьми

Для того чтобы слепить таких роботов, вам понадобится пластилин серого, белого, красного и черного цветов. Он легкий в лепке, поэтому каждый ребенок с ним справится:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусок пластилина, скатать его в шарик, а затем приплющить с шести сторон до получения подобной формы.
• Туловище делаем точно таким же образом. Соединяем его с головой.
• Для ручек пластилин скатываем в шарик, а после из него раскатываем колбаску. Крепим руки по обеим сторонам от туловища на одинаковом расстоянии.
• Ножки робота из пластилина делать проще простого — это два шарика одинакового размера, которые нужно скатать в ладошках. Затем присоединяем их снизу к туловищу.
• Глазки — два маленьких шарика черного цвета, которые затем приплюснуты при помощи пальчиков таким образом, что получаются плоские кружочки. Размещаем их на лице робота из пластилина чуть поодаль друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем маленький кусочек красного пластилина, а затем ножиком вырезаем контуры сердечка. Размещаем его на уровне грудной клетки.

Вот и все. Робот из пластилина готов!

Как слепить робота из пластилина :: SYL.ru

Роботы — это устройства, работающие автоматически по заложенной заранее программе. Роботы — это что-то необычное, что-то из будущего. Про них снято множество фильмов и мультфильмов. Дети любят играть с трансформерами и прочими подобными игрушками.

Можно заинтересовать их, показав, как сделать робота из пластилина. Лепка очень полезна для ребенка и способствует развитию речи, памяти, воображения, мелкой моторики, улучшает эмоциональное состояние и пр. Поэтому обязательно нужно лепить!

Инструменты и материалы

Для лепки вам понадобится разноцветный пластилин, а также специальный ножик для его резки — стек. Кроме того, нужна какая-нибудь досочка. На ней вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не замарать никакую другую поверхность. Для очищения доски от используемого материала (в самом конце) нужен небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все названное выше у вас приготовлено, можете смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его по собственному усмотрению. Например, можно попробовать сделать вот такую игрушку.

Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопочек на пульте.

Инструкция:

• Первым делом лепим пульт управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, нужно скатать огромный шар, а затем при помощи пальчиков и ладошек на досочке приплюснуть его с четырех сторон, пока не получится желаемая форма.
• Далее из пластилина того же цвета лепим самого робота из пластилина. Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем крепим его на пульт.
• Антенну на голове раскатываем из небольшого шарика серого цвета. На верхушку крепим маленький красный шарик и слегка его вытягиваем.
• Глазки — черные шарики, которые скатываем в ладошках.
• Рот вырезаем стеком. Также при помощи ножика для пластилина создаем линии на пульте.
• Ручки робота так же, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них стеком нанесены линии.
• Переходим к кнопочкам на пульте управления. Их сделать проще простого. Используем пластилин любого цвета или просто тот, что есть в наличии. Круглые кнопочки — это скатанные шарики. Плоские кнопки разнообразной формы делаем из них.
• Располагаем кнопочки на пульте управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как лепить робота с детьми

Для того чтобы слепить таких роботов, вам понадобится пластилин серого, белого, красного и черного цветов. Он легкий в лепке, поэтому каждый ребенок с ним справится:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусок пластилина, скатать его в шарик, а затем приплющить с шести сторон до получения подобной формы.
• Туловище делаем точно таким же образом. Соединяем его с головой.
• Для ручек пластилин скатываем в шарик, а после из него раскатываем колбаску. Крепим руки по обеим сторонам от туловища на одинаковом расстоянии.
• Ножки робота из пластилина делать проще простого — это два шарика одинакового размера, которые нужно скатать в ладошках. Затем присоединяем их снизу к туловищу.
• Глазки — два маленьких шарика черного цвета, которые затем приплюснуты при помощи пальчиков таким образом, что получаются плоские кружочки. Размещаем их на лице робота из пластилина чуть поодаль друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем маленький кусочек красного пластилина, а затем ножиком вырезаем контуры сердечка. Размещаем его на уровне грудной клетки.

Вот и все. Робот из пластилина готов!

Трансформер из пластилина, Просто поделки

О самом крутом роботе-трансформере в виде игрушки мечтают практически все мальчики. Это невероятные агрегаты, которые могут трансформироваться из автомобиля самой современной марки в робота и обратно. И в этом уроке мы предлагаем подробное руководство по лепке робота-трансформера, которого можно назвать Бамблби, из пластилина.

Пусть даже ребенок уже вырос, не так активно интересуется пластилином, но лепка предложенного экспоната своими руками его обязательно привлечет. Чем больше ребенок интересуется роботами, играет с ними, смотрит мультфильмы, тем лучше он знает все подробности внешнего вида. А значит, слепить выбранный объект будет легче.

Что необходимо взять для лепки поделки:

• много желтого и черного пластилина;
• каплю голубого, серого и оранжевого пластилина;
• стеку;
• надежные крепежи деталей – спички, зубочистки или кусочки проволоки.

Как слепить робота-трансформера

В целом, черный цвет понадобится вам для работы в любом случае, а вот второй – желтый – зависит от того, какую именно модель игрушки вы решились слепить. Например, вместо желтого можно взять синий или красный. Если у вас есть готовая игрушка, и вы хотите сделать ее копию, то используйте готовую модель в качестве образца.

Из черного пластилина сделайте массивные части для корпуса. Это будет набор из нескольких деталей: заготовки для верхней части торса, массивных деталей в виде шариков для плеч, а также ромбообразные и продолговатые заготовки для нижней части.

Соедините все подготовленные детали в крупный и правдоподобный корпус, пока пластилин еще теплый и мягкий. Если хотите получить более надежное крепление, то используйте спички или другие варианты.

Далее подготовьте мелкие желтые детали, чтобы сделать корпус более привлекательным. Это будут небольшие фактурные фрагменты, которые удобно вырезать стекой из тонкой лепешки.

Наклейте подготовленные части, вырисовывая крылья, куски желтого металла по центру и так далее.

Сделайте имитацию рук из черных и желтых колбасок. А также подготовьте массивные усеченные конусы для нижней части ног.

Скрепите все, что уже сделано в предыдущих пунктах.

Сделайте также голову для своей поделки из серого и желтого пластилина, приклейте глаза.

Прикрепите внизу ступни-брусочки, чтобы игрушка стала устойчивой.

Мы попытались сделать из пластилина трансформера Бамблби. Насколько вам удастся скопировать этого персонажа?

Конечно, невозможно передать с помощью пластилина все подробности облика и мелкие детали, но в основном мы добились поставленной цели.

Фигурка даже может шагать, если аккуратно надавить на ноги.

Оптимус Прайм

Интересная статья? Поделись с друзьями:

| Суммарный рейтинг: 177

Привет, дружище. Ты пришел как гость.
Присоединяйся к нашей компании и используй свое имя для логина

Трансформеры из пластилина

Хай друзья, надеюсь вам понравится мои 6 дней труда, и нервов.

Дубликаты не найдены

Ну, картинка взята с сайта, это точно (внизу «plast.me» обрезано)

. надеюсь вам понравится МОИ 6 дней труда.

Ну хоть нашлось сил честно признаться)

Пиздец ты рукожоп.

Более чем уверен, что за 6 дней любой бы смог слепить нормальный член

Оптимус Прайм из пластилина | Коллекция фигурок из пластилина Часть 1 — 2019

В этом видео я покажу мою коллекцию фигурок из пластилина. Так как фигурок очень много я разделил видео на несколько частей. В первой части вы увидите пластилиновые фигурки героев из разных фильмов: Бамблби, Годзилла, Человек-паук, Железный человек,Стражи Галактики, Король Лев, Джокер, Призрачный гонщик, Терминатор.
Для лепки фигурок мы используем обычный и скульптурный пластилин и алюминиевую проволоку для каркаса. Также фигурки можно покрыть прозрачным лаком.

ЛЕПИМ ТРАНСФОРМЕРА ОПТИМУСА ПРАЙМА https://youtu.be/kd4M6yYdaVk
Наш канал на ЯНДЕКС https://vk.cc/9R3AGk

ГЕРОИ ФИЛЬМОВ ► https://goo.gl/oVxBAS
ГЕРОИ ИГР ► https://goo.gl/SgTTy3
ЛЕПИМ ПЕРСОНАЖЕЙ УЖАСТИКОВ ► https://goo.gl/i3QiAw
ЮТУБЕРЫ ИЗ ПЛАСТИЛИНА ► https://goo.gl/tmhdXQ

ИНСТРУМЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТВОРЧЕСТВА ► https://goo.gl/KiVQVQ

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ:
Instagram ► https://www.instagram.com/video_lepka
Группа Вконтакте ► http://vk.com/vidlepka
Яндекс Дзен ► http://vk.cc/9I0CoY
Одноклассники ► https://ok.ru/vidlepka
Facebook ► https://www.facebook.com/vidlepka

ПОМОЧЬ ПРОЕКТУ ► http://www.donationalerts.ru/r/romantrx

Музыка от эпидемии звука https://www.epidemicsound.com/referral/n722tj/

#видеолепка #пластилин #лепка #clay #plasticine #plastilina #videolepka

Видео Оптимус Прайм из пластилина | Коллекция фигурок из пластилина Часть 1 — 2019 канала Видео Лепка

Моя коллекция фигурок из пластилина Часть 1 — 2019 | Оптимус Прайм — Трансформер из пластилина

В этом видео я покажу мою коллекцию фигурок из пластилина. Так как фигурок очень много я разделил видео на несколько частей. В первой части вы увидите пластилиновые фигурки героев из разных фильмов: Бамблби, Годзилла, Человек-паук, Железный человек,Стражи Галактики, Король Лев, Джокер, Призрачный гонщик, Терминатор.

Для лепки фигурок мы используем обычный и скульптурный пластилин и алюминиевую проволоку для каркаса. Также фигурки можно покрыть прозрачным лаком.

#видеолепка #пластилин #лепка #clay #plasticine #plastilina #videolepka

Видео «Моя коллекция фигурок из пластилина Часть 1 — 2019 | Оптимус Прайм — Трансформер из пластилина» опубликовано в категории «Хобби». Продолжительность: 10 мин. 21 сек.

Трансформер из пластилина. Робот из пластилина

Роботы — это устройства, работающие автоматически по заложенной заранее программе. Роботы — это что-то необычное, что-то из будущего. Про них снято множество фильмов и мультфильмов. Дети любят играть с трансформерами и прочими подобными игрушками.

Можно заинтересовать их, показав, как сделать робота из пластилина. Лепка очень полезна для ребенка и способствует развитию речи, памяти, воображения, мелкой моторики, улучшает эмоциональное состояние и пр. Поэтому обязательно нужно лепить!

Инструменты и материалы

Для лепки вам понадобится разноцветный пластилин, а также специальный ножик для его резки — стек. Кроме того, нужна какая-нибудь досочка. На ней вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не замарать никакую другую поверхность. Для очищения доски от используемого материала (в самом конце) нужен небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все названное выше у вас приготовлено, можете смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его по собственному усмотрению. Например, можно попробовать сделать вот такую игрушку.




Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопочек на пульте.

Инструкция:

• Первым делом лепим пульт управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, нужно скатать огромный шар, а затем при помощи пальчиков и ладошек на досочке приплюснуть его с четырех сторон, пока не получится желаемая форма.
• Далее из пластилина того же цвета лепим самого робота из пластилина. Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем крепим его на пульт.
• Антенну на голове раскатываем из небольшого шарика серого цвета. На верхушку крепим маленький красный шарик и слегка его вытягиваем.
• Глазки — черные шарики, которые скатываем в ладошках.
• Рот вырезаем стеком. Также при помощи ножика для пластилина создаем линии на пульте.
• Ручки робота так же, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них стеком нанесены линии.
• Переходим к кнопочкам на пульте управления. Их сделать проще простого. Используем пластилин любого цвета или просто тот, что есть в наличии. Круглые кнопочки — это скатанные шарики. Плоские кнопки разнообразной формы делаем из них.
• Располагаем кнопочки на пульте управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как лепить робота с детьми




Для того чтобы слепить таких роботов, вам понадобится пластилин серого, белого, красного и черного цветов. Он легкий в лепке, поэтому каждый ребенок с ним справится:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусок пластилина, скатать его в шарик, а затем приплющить с шести сторон до получения подобной формы.
• Туловище делаем точно таким же образом. Соединяем его с головой.
• Для ручек пластилин скатываем в шарик, а после из него раскатываем колбаску. Крепим руки по обеим сторонам от туловища на одинаковом расстоянии.
• Ножки робота из пластилина делать проще простого — это два шарика одинакового размера, которые нужно скатать в ладошках. Затем присоединяем их снизу к туловищу.
• Глазки — два маленьких шарика черного цвета, которые затем приплюснуты при помощи пальчиков таким образом, что получаются плоские кружочки. Размещаем их на лице робота из пластилина чуть поодаль друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем маленький кусочек красного пластилина, а затем ножиком вырезаем контуры сердечка. Размещаем его на уровне грудной клетки.

Вот и все. Робот из пластилина готов!

Все мальчишки – любители электронной техники – разного рода роботов, вычислительных машин, плавающих, летающих и двигающихся моделей. Предложение слепить робота из пластилина, в первую, очередь, найдет отклик у них. Хотя и некоторые девочки интересуются такими игрушками, а уж тем более им нравится создавать их своими руками. Предлагаем вам руководство по лепке простого робота из пластилина. Все мы представляем это чудо электроники, как железного человека, управление которого производится с помощью кнопок, а внутренности заполнены микросхемами и чипами.

Для лепки робота из пластилина можно использовать любые цвета. В этом уроке были задействованы:

• серый и темно-зеленый – в качестве основных;
• желтый, оранжевый, синий и фиолетовый – в качестве дополнительных.

1. Подготовьте несколько начальных деталей из темного пластилина, которые впоследствии станут основными.

2. Начните формирование фигурки с центра. Сделайте брусок – торс, состыкуйте с нижним креплением. Все части робота должны быть угловатыми, выполняя их, прижимайте шарики к доске со всех сторон с равной силой.




3. Продвигаясь вверх, прикрепите еще один брусок, но меньшего размера. Он будет выполнять функцию головы. Между головой и корпусом также проложите темно-зеленую деталь.










6. Чтобы сделать ноги, вытяните темно-зеленый пластилин в тонкие трубки, стекой или зубочисткой прорисуйте продольные кольца. Таким образом, удастся передать гибкость конечностей робота. Подготовьте нижнюю часть ног, можно сделать эту часть не в виде классических ступней, а в виде усеченных конусов.




7. Прикрепите нижнюю часть (ноги) к корпусу.




8. Аналогично сделайте и руки, но, возможно, меньшего размера.




Робот из пластилина уже готов. Теперь можно играть с новой уникальной игрушкой, выполненной своими руками.







О самом крутом роботе-трансформере в виде игрушки мечтают практически все мальчики. Это невероятные агрегаты, которые могут трансформироваться из автомобиля самой современной марки в робота и обратно. И в этом уроке мы предлагаем подробное руководство по лепке робота-трансформера, которого можно назвать Бамблби, из пластилина.

Пусть даже ребенок уже вырос, не так активно интересуется пластилином, но лепка предложенного экспоната своими руками его обязательно привлечет. Чем больше ребенок интересуется роботами, играет с ними, смотрит мультфильмы, тем лучше он знает все подробности внешнего вида. А значит, слепить выбранный объект будет легче.

Что необходимо взять для лепки поделки:

• много желтого и черного пластилина;
• каплю голубого, серого и оранжевого пластилина;
• стеку;
• надежные крепежи деталей – спички, зубочистки или кусочки проволоки.



Как слепить робота-трансформера

В целом, черный цвет понадобится вам для работы в любом случае, а вот второй – желтый – зависит от того, какую именно модель игрушки вы решились слепить. Например, вместо желтого можно взять синий или красный. Если у вас есть готовая игрушка, и вы хотите сделать ее копию, то используйте готовую модель в качестве образца.

Из черного пластилина сделайте массивные части для корпуса. Это будет набор из нескольких деталей: заготовки для верхней части торса, массивных деталей в виде шариков для плеч, а также ромбообразные и продолговатые заготовки для нижней части.

Соедините все подготовленные детали в крупный и правдоподобный корпус, пока пластилин еще теплый и мягкий. Если хотите получить более надежное крепление, то используйте спички или другие варианты.

Наклейте подготовленные части, вырисовывая крылья, куски желтого металла по центру и так далее.

Сделайте имитацию рук из черных и желтых колбасок. А также подготовьте массивные усеченные конусы для нижней части ног.

Скрепите все, что уже сделано в предыдущих пунктах.

Сделайте также голову для своей поделки из серого и желтого пластилина, приклейте глаза.

Прикрепите внизу ступни-брусочки, чтобы игрушка стала устойчивой.

Человек-паук — один из любимых героев детей. Увлекательные комиксы, которые переросли в фильм, сериал, красивую игру и мультфильм, сейчас очень популярны. Мальчики и девочки заказывают костюмы человека-паука на праздники, приобретают копии персонажа, выбирают канцелярию и обувь с его изображением. Но ручная работа всегда интереснее, поэтому вы можете научить ребенка, как слепить из пластилина человека-паука — ему такая идея точно понравится.

Маска человека-паука

Сначала сделаем маску человека-паука . Перед работой нужно вымыть руки и подготовить место для лепки, в том числе маленькую доску из пластика.

Возьмите красный, черный и белый пластилин, блестки золотого цвета и нож.

Из красного пластилина сделать лепешку размером 5−7 мм.

Потом нужно пригладить края, чтобы они стали покатыми. Скатать из черного материала много маленьких колбасок и отложить пока в сторону.

Из того же черного материала слепите мелкие лепешки в форме овала и присоедините их к красному куску. Потом нужно слепить две похожие лепешки идентичного размера из белого материала. Присоедините их к черным частям. Глазки сделаны. Потом выложите из черных колбасок сетчатый узор. Голова готова.

Лепка тела героя

Теперь можно перейти к изготовлению туловища . Для этого потребуются:

• Красный, синий, черный и белый пластилин.

Главный цвет — красный — будет применяться для создания головы, шеи, туловища, рук и ног. Второй цвет — синий, он нужен для создания верхней части обуви, а черный потребуется для имитации изображения на одежде. Перед работой надо слепить 6 деталей: один большой и три мелких красных шара, два синих шара небольшого размера. Один из небольших красных шаров нужно превратить в голову.

Дальше вытянуть овал и сделать лопаткой глаза. Заполните созданные выпуклости белым материалом и обрамите мелкой черной ниткой. Нацепите сеточку в виде паутины из небольших черных ниток на всю поверхность головы, создавая центральную точку возле носа. Из самого большого красного шара создайте брусок, чтобы выделить мускулы персонажа, нацепите на грудную клетку шары и полоски, немного ниже — кубики пресса.

По центру присоедините черного паука. Из синего материала создайте две ноги, выравнивая элементы руками и выделяя рельеф бедер. Прилепите заготовки. Если вы начнете разводить их в стороны, то получится тело в приседе. К синим выступам приделайте сапоги красного цвета, чтобы доделать ноги.

Присоедините мускулистые руки .

На туловище сверху нацепите красный бугорок, выделяя им плечи и шею. Вставьте в точку сверху спичку и прицепите голову, чтобы закончить игрушку.

Человек-паук готов.

Роботы — это отличная игрушка для детей: мальчики любят смотреть мультфильмы, где главными персонажами являются электронные машины, читать увлекательные рассказы про них и рисовать роботов. Покажите ребенку , как сделать из пластилина робота — это увлекательное и творческое занятие:

Такую поделку можно попробовать сделать со старшей группой в детском садике. Лепка — не только увлекательное, но и очень полезное занятие, развивающее мелкую моторику и стимулирующая воображение.

Поняв, как слепить человека-паука из пластилина, робота, можно делать по этому же принципу и другие фигурки. Бэтмен и Дедпул создаются аналогичным образом, только из материала других цветов.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Как слепить робота R2-D2 из пластилина героя фильма Звездные войны. Как слепить робота из пластилина Роботы из пластилина

Самодельные игрушки — радость всех деток. Если родители не знают, что смастерить для своего чада, подойдет робот из пластилина, это не требует особых усилий. Детки постарше могут сделать его самостоятельно, ну а если уж что-то не получится, можно звать на помощь родителей.

Как сделать робота из пластилина?

Пластилиновый робот наверняка придется по нраву мальчику, ведь эти юные мастера так обожают создавать интересные поделки из подручных вещей и папиных инструментов.

Робот из пластилина делается очень просто, нужно всего лишь следовать инструкции, и уже через несколько минут ребенок будет довольствоваться новой оригинальной поделке.

На самом деле робот из пластилина своими руками делается очень легко. Такое занятие очень увлекательное, поэтому дети с радостью возьмутся за создание новой интересной игрушки.

Пошаговая инструкция

Для создания поделки нужно ориентироваться на инструкцию:

1. Изначально необходимо подготовить материал для работы. Для подойдет пластилин любого цвета. Кроме этого, потребуется стека.
2. От бруска пластилина нужно отделить третью часть и скатать ее в шарик. Его необходимо понемногу приминать большим и указательным пальцем. Делать этого следует до того момента, пока он не обретет форму параллелепипеда.
3. Чтобы сделать голову пластилиновому роботу, нужно взять еще немного материала для лепки в таком же цвете, что и для туловища. Сперва необходимо сформировать шар, после этого куб. Затем его следует придавить с одной стороны.
4. Между двумя деталями можно сделать прослойку красного или оранжевого цвета. Важно, чтобы она была контрастной.
5. Спичку нужно разделить напополам и воткнуть части в макушку вместо антенны.
6. На кончики спичек можно присоединить два ярких фонарика из пластилина любого цвета.
7. Для того чтобы сделать руки роботу, нужно скатать пластилин в шарики. Между ними следует сделать прослойку из такого же цвета, что и та, которая соединяет туловище с головой.
8. Вместо кистей у игрушки могут быть клешни, которые также нужно вылепить.
9. К корпусу нужно присоединить руки.
10. Согласно этой же инструкции, нужно собрать ноги и прикрепить их к поделке. Крепежными элементами могут стать спички или проволока. Таким образом, робот из пластилина будет иметь подвижные руки и ноги.
11. Завершающий этап создания робота подразумевает добавление зубов и глаз, которые также лепятся из пластилина определенного цвета. На грудь можно приделать кнопки управления.

Заключение

На этом мастер-класс окончен. Получился интересный робот из пластилина. Пошагово его сделать очень легко. С такой поделкой можно играть, не опасаясь за то, что она сломается и утратит свой первозданный вид. Если одна из деталей отвалится, все можно без проблем починить.

Для создания такой игрушки можно использовать пластилин любого цвета. Маленькие мастера могут экспериментировать с оттенками и делать сразу несколько разных роботов. Если в доме нет пластилина в разных цветах — не беда. Можно смастерить робота из брусочка одного цвета. Главное — это желание ребенка творить и наслаждаться процессом.

О самом крутом роботе-трансформере в виде игрушки мечтают практически все мальчики. Это невероятные агрегаты, которые могут трансформироваться из автомобиля самой современной марки в робота и обратно. И в этом уроке мы предлагаем подробное руководство по лепке робота-трансформера, которого можно назвать Бамблби, из пластилина.

Пусть даже ребенок уже вырос, не так активно интересуется пластилином, но лепка предложенного экспоната своими руками его обязательно привлечет. Чем больше ребенок интересуется роботами, играет с ними, смотрит мультфильмы, тем лучше он знает все подробности внешнего вида. А значит, слепить выбранный объект будет легче.

Что необходимо взять для лепки поделки:

• много желтого и черного пластилина;
• каплю голубого, серого и оранжевого пластилина;
• стеку;
• надежные крепежи деталей – спички, зубочистки или кусочки проволоки.



Как слепить робота-трансформера

В целом, черный цвет понадобится вам для работы в любом случае, а вот второй – желтый – зависит от того, какую именно модель игрушки вы решились слепить. Например, вместо желтого можно взять синий или красный. Если у вас есть готовая игрушка, и вы хотите сделать ее копию, то используйте готовую модель в качестве образца.

Из черного пластилина сделайте массивные части для корпуса. Это будет набор из нескольких деталей: заготовки для верхней части торса, массивных деталей в виде шариков для плеч, а также ромбообразные и продолговатые заготовки для нижней части.

Соедините все подготовленные детали в крупный и правдоподобный корпус, пока пластилин еще теплый и мягкий. Если хотите получить более надежное крепление, то используйте спички или другие варианты.

Наклейте подготовленные части, вырисовывая крылья, куски желтого металла по центру и так далее.

Сделайте имитацию рук из черных и желтых колбасок. А также подготовьте массивные усеченные конусы для нижней части ног.

Скрепите все, что уже сделано в предыдущих пунктах.

Сделайте также голову для своей поделки из серого и желтого пластилина, приклейте глаза.

Прикрепите внизу ступни-брусочки, чтобы игрушка стала устойчивой.

Пластилиновый робот наверняка придется по нраву мальчику, ведь эти юные мастера так обожают создавать интересные поделки из подручных вещей и папиных инструментов.

Робот из пластилина делается очень просто, нужно всего лишь следовать инструкции, и уже через несколько минут ребенок будет довольствоваться новой оригинальной поделке.

На самом деле робот из пластилина своими руками делается очень легко. Такое занятие очень увлекательное, поэтому дети с радостью возьмутся за создание новой интересной игрушки.

Пошаговая инструкция

Для создания поделки нужно ориентироваться на инструкцию:

1. Изначально необходимо подготовить материал для работы. Для самодельного робота подойдет пластилин любого цвета. Кроме этого, потребуется стека.
2. От бруска пластилина нужно отделить третью часть и скатать ее в шарик. Его необходимо понемногу приминать большим и указательным пальцем. Делать этого следует до того момента, пока он не обретет форму параллелепипеда.
3. Чтобы сделать голову пластилиновому роботу, нужно взять еще немного материала для лепки в таком же цвете, что и для туловища. Сперва необходимо сформировать шар, после этого куб. Затем его следует придавить с одной стороны.
4. Между двумя деталями можно сделать прослойку красного или оранжевого цвета. Важно, чтобы она была контрастной.
5. Спичку нужно разделить напополам и воткнуть части в макушку вместо антенны.
6. На кончики спичек можно присоединить два ярких фонарика из пластилина любого цвета.
7. Для того чтобы сделать руки роботу, нужно скатать пластилин в шарики. Между ними следует сделать прослойку из такого же цвета, что и та, которая соединяет туловище с головой.
8. Вместо кистей у игрушки могут быть клешни, которые также нужно вылепить.
9. К корпусу нужно присоединить руки.
10. Согласно этой же инструкции, нужно собрать ноги и прикрепить их к поделке. Крепежными элементами могут стать спички или проволока. Таким образом, робот из пластилина будет иметь подвижные руки и ноги.
11. Завершающий этап создания робота подразумевает добавление зубов и глаз, которые также лепятся из пластилина определенного цвета. На грудь можно приделать кнопки управления.

Заключение

На этом мастер-класс окончен. Получился интересный робот из пластилина. Пошагово его сделать очень легко. С такой поделкой можно играть, не опасаясь за то, что она сломается и утратит свой первозданный вид. Если одна из деталей отвалится, все можно без проблем починить.

Для создания такой игрушки можно использовать пластилин любого цвета. Маленькие мастера могут экспериментировать с оттенками и делать сразу несколько разных роботов. Если в доме нет пластилина в разных цветах — не беда. Можно смастерить робота из брусочка одного цвета. Главное — это желание ребенка творить и наслаждаться процессом.

Инструменты и материалы

Для лепки вам понадобится разноцветный пластилин, а также специальный ножик для его резки — стек. Кроме того, нужна какая-нибудь досочка. На ней вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не замарать никакую другую поверхность. Для очищения доски от используемого материала (в самом конце) нужен небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все названное выше у вас приготовлено, можете смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его по собственному усмотрению. Например, можно попробовать сделать вот такую игрушку.

Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопочек на пульте.

Инструкция:

• Первым делом лепим пульт управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, нужно скатать огромный шар, а затем при помощи пальчиков и ладошек на досочке приплюснуть его с четырех сторон, пока не получится желаемая форма.
• Далее из пластилина того же цвета лепим самого робота из пластилина. Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем крепим его на пульт.
• Антенну на голове раскатываем из небольшого шарика серого цвета. На верхушку крепим маленький красный шарик и слегка его вытягиваем.
• Глазки — черные шарики, которые скатываем в ладошках.
• Рот вырезаем стеком. Также при помощи ножика для пластилина создаем линии на пульте.
• Ручки робота так же, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них стеком нанесены линии.
• Переходим к кнопочкам на пульте управления. Их сделать проще простого. Используем пластилин любого цвета или просто тот, что есть в наличии. Круглые кнопочки — это скатанные шарики. Плоские кнопки разнообразной формы делаем из них.
• Располагаем кнопочки на пульте управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как лепить робота с детьми

Для того чтобы слепить таких роботов, вам понадобится пластилин серого, белого, красного и черного цветов. Он легкий в лепке, поэтому каждый ребенок с ним справится:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусок пластилина, скатать его в шарик, а затем приплющить с шести сторон до получения подобной формы.
• Туловище делаем точно таким же образом. Соединяем его с головой.
• Для ручек пластилин скатываем в шарик, а после из него раскатываем колбаску. Крепим руки по обеим сторонам от туловища на одинаковом расстоянии.
• Ножки робота из пластилина делать проще простого — это два шарика одинакового размера, которые нужно скатать в ладошках. Затем присоединяем их снизу к туловищу.
• Глазки — два маленьких шарика черного цвета, которые затем приплюснуты при помощи пальчиков таким образом, что получаются плоские кружочки. Размещаем их на лице робота из пластилина чуть поодаль друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем маленький кусочек красного пластилина, а затем ножиком вырезаем контуры сердечка. Размещаем его на уровне грудной клетки.

Вот и все. Робот из пластилина готов!

Естественно, невозможно обойтись без игрушечных роботов в семье, где подрастает мальчик. Эти юные любители техники постоянно что-то мастерят из проволоки и испорченных папиных инструментов, а также вышедших из строя деталей. Роботы – это желанная игрушка для ребенка на любой праздник, а также мальчики любят просматривать мультфильмы, где главными героями выступают электронные машины, читать фантастические рассказы и рисовать невиданное чудо техники. Передовые технологии сегодня шагнули очень далеко, поэтому уследить за новинками не так-то просто. Поэтому мы предлагаем вам пофантазировать и слепить вместе со своими детьми робота из пластилина своими руками. Мастер-класс, приведенный в этой статье, поможет с легкостью осуществить задуманное.

1. Подберите понравившийся материал для работы. Например, в качестве основного цвета используйте синий пластилин. Также понадобится стека.

2. Отделите третью часть подготовленного пластилина, скатайте шарик, а затем постепенно приминайте большим и указательным пальцами до состояния параллелепипеда.

3. Еще немного синего пластилина истратьте на лепку головы. Сначала сформируйте шар, затем куб, после этого придавите его с одной стороны.

4. Чтобы соединить две детали между собой, используйте прослойку контрастного цвета, например, оранжевого. Запаситесь одной спичкой.

5. Поделите спичку на две равные части и вставьте на макушку вместо антенны. На кончики прикрепите два ярких фонарика.

6. Из синих шариков соберите руки робота, прокладывая между ними оранжевые прослойки. Вместо кистей подойдут клешни.

7. Прикрепите руки и корпусу.

8. Руководствуясь той же инструкцией, соберите ноги и присоедините к поделке. В качестве крепежных элементов можно использовать спички или даже проволоку, чтобы руки и ноги были подвижными.

9. Закончите формирование облика робота. Добавьте ряд зубов и глаза-лампочки. На грудь тоже прикрепите кнопки управления.

Вот такая игрушка для ребенка получилась. С роботом можно играть, а если поделка сломается, ее легко починить, ведь пластилин это позволяет осуществить.

Самая популярная игрушка для мальчиков – это робот. Такие фигурки родители не перестают покупать в магазине. И цены на них достаточно высоки. Но очередное приобретение можно заменить маленькой копией, сделанной своими руками. Купить набор качественного пластилина смогут все. В этом уроке рассказано, как слепить робота из пластилина своими руками. Любой мальчик с огромным удовольствием примется за работу, почувствует себя настоящим инженером-конструктором, который самостоятельно моделирует технику. И пусть детали будут пластилиновые, возиться с ними все равно интересно. И даже играть с пластилиновым роботом можно, а если изделие деформируется, его всегда можно восстановить. Подробный мастер-класс, приведенный ниже, максимально облегчит работу юным испытателям.

Что можно использовать для лепки робота из пластилина своими руками:

• серый и синий пластилин как основные цвета для моделирования стального корпуса;
• несколько ярких кусочков как дополнительные цвета, которые помогут показать микросхемы, светящиеся фонарики, кнопочки и прочее;
• спички как крепежные детали;
• тонкую проволоку как остов антенны;
• стеку как инструмент для рисования рельефа на пластилине.

Как слепить робота из пластилина пошагово?

Серый пластилин – это масса подходящего цвета, которая максимально похожа на сталь, поэтому такой брусок вполне подойдет для реализации поставленной цели. Или используйте яркий цвет. Возьмите указанный брусок и разомните его полностью в руках.

Также серый вполне комбинируется с синим. Вы можете добавить синий брусок, если чувствуете, что серого материала вам не хватит. Начинайте формирование основных составных частей фигурки робота. Сделайте серую голову и две тонкие руки игрушки, а также туловище. Руки лучше сделать в виде тонких трубочек, а туловище – угловатым бруском.

Вставьте спичку в синий брусок и скрепите голову с туловищем. На руках сделайте поперечные кольца стекой. Прикрепите шарики в качестве кистей.

Соедините руки с туловищем. Сделайте ноги из таких же двух тонких трубочек.

Прикрепите ноги. Это тоже лучше делать с помощью спичек, чтобы робот устойчиво стоял. Из синего пластилина сделайте усеченные цилиндры и приклейте эти детали к ногам. Теперь останется оформить яркие детали на лицевой части и на груди. И глаза, и кнопки могут быть желтыми или оранжевыми фонариками. Сделайте лицо стандартно, добавляя шарики-глаза, полоску-рот. На груди в несколько рядов приклейте маленькие кнопки. Стекой можно рисовать всевозможные полоски по своему усмотрению. Также возьмите два кусочка тонкой проволоки, на каждый из них приклейте оранжевый шарик и вставьте в верхнюю часть головы в качестве антенны. Экспериментируйте, создавая облик робота, ведь эти игрушки бывают разными, строгих требований к лепке нет.

Вот и все. Замечательная игрушка для мальчиков готова. Можно сделать много подобных экземпляров, ведь в пластилиновой коробочке так много брусочков. И пусть все роботы будут отличаться по цвету, армия пластилиновых изделий будет яркой и запоминающейся. Тогда каждому изделию можно будет дать свое имя, и игра станет еще увлекательнее.

Смотрите видео о том, как сделать робота из пластилина:

Роботы — это устройства, работающие автоматически по заложенной заранее программе. Роботы — это что-то необычное, что-то из будущего. Про них снято множество фильмов и мультфильмов. Дети любят играть с трансформерами и прочими подобными игрушками.

Можно заинтересовать их, показав, как сделать робота из пластилина. Лепка очень полезна для ребенка и способствует развитию речи, памяти, воображения, мелкой моторики, улучшает эмоциональное состояние и пр. Поэтому обязательно нужно лепить!

Инструменты и материалы

Для лепки вам понадобится разноцветный пластилин, а также специальный ножик для его резки — стек. Кроме того, нужна какая-нибудь досочка. На ней вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не замарать никакую другую поверхность. Для очищения доски от используемого материала (в самом конце) нужен небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все названное выше у вас приготовлено, можете смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его по собственному усмотрению. Например, можно попробовать сделать вот такую игрушку.

Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопочек на пульте.

Инструкция:

• Первым делом лепим пульт управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, нужно скатать огромный шар, а затем при помощи пальчиков и ладошек на досочке приплюснуть его с четырех сторон, пока не получится желаемая форма.
• Далее из пластилина того же цвета лепим самого робота из пластилина. Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем крепим его на пульт.
• Антенну на голове раскатываем из небольшого шарика серого цвета. На верхушку крепим маленький красный шарик и слегка его вытягиваем.
• Глазки — черные шарики, которые скатываем в ладошках.
• Рот вырезаем стеком. Также при помощи ножика для пластилина создаем линии на пульте.
• Ручки робота так же, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них стеком нанесены линии.
• Переходим к кнопочкам на пульте управления. Их сделать проще простого. Используем пластилин любого цвета или просто тот, что есть в наличии. Круглые кнопочки — это скатанные шарики. Плоские кнопки разнообразной формы делаем из них.
• Располагаем кнопочки на пульте управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как лепить робота с детьми

Для того чтобы слепить таких роботов, вам понадобится пластилин серого, белого, красного и черного цветов. Он легкий в лепке, поэтому каждый ребенок с ним справится:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусок пластилина, скатать его в шарик, а затем приплющить с шести сторон до получения подобной формы.
• Туловище делаем точно таким же образом. Соединяем его с головой.
• Для ручек пластилин скатываем в шарик, а после из него раскатываем колбаску. Крепим руки по обеим сторонам от туловища на одинаковом расстоянии.
• Ножки робота из пластилина делать проще простого — это два шарика одинакового размера, которые нужно скатать в ладошках. Затем присоединяем их снизу к туловищу.
• Глазки — два маленьких шарика черного цвета, которые затем приплюснуты при помощи пальчиков таким образом, что получаются плоские кружочки. Размещаем их на лице робота из пластилина чуть поодаль друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем маленький кусочек красного пластилина, а затем ножиком вырезаем контуры сердечка. Размещаем его на уровне грудной клетки.

Вот и все. Робот из пластилина готов!

Как слепить робота из пластилина

Практически все мальчики мечтают о самом крутом роботе-трансформере в виде игрушки. Это невероятные юниты, которые могут трансформироваться из ультрасовременного автомобиля в робота и наоборот. А в этом уроке мы предлагаем подробное руководство по лепке робота-трансформера, которого можно назвать Шмелем, из пластилина.

Даже если ребенок уже подрос, пластилином он не так активно интересуется, но лепка предлагаемого экспоната своими руками обязательно его привлечет.Чем больше ребенок интересуется роботами, играет с ними, смотрит мультики, тем лучше он знает все детали своей внешности. Это значит, что будет легче ослепить выбранный объект.

Что нужно взять для лепки поделки:

• много желтого и черного пластилина;
• капля голубого, серого и оранжевого пластилина;
• стек;
• надежный крепеж для деталей — спичек, зубочисток или отрезков проволоки.



Как сделать робота-трансформера

В общем, черный цвет для работы вам понадобится в любом случае, но второй — желтый — зависит от того, какой моделью игрушки вы решили слепить.Например, вместо желтого можно взять синий или красный. Если у вас есть готовая игрушка и вы хотите сделать ее копию, используйте готовую модель как образец.

Сделайте массивные детали туловища из черного пластилина. Это будет набор из нескольких деталей: заготовки для верхней части туловища, массивные шарообразные детали для плеч, ромбовидные и продолговатые заготовки для низа.

Соедините все подготовленные детали в большое правдоподобное тело, пока глина еще теплая и мягкая.Если хотите получить более надежное крепление, то используйте спички или другие варианты.

Склейте подготовленные детали, наметив крылья, желтый металл в центре и так далее.

Сделайте имитацию рук с черными и желтыми сосисками. А также подготовьте массивные усеченные шишки для голеней.

Подкрепите все, что уже было сделано в предыдущих пунктах.

Также сделайте голову для своей поделки из серо-желтого пластилина, приклейте глазки.

Прикрепите ножки блока внизу для стабилизации игрушки.

Роботы — это устройства, которые работают автоматически по заранее запрограммированной программе. Роботы — это что-то необычное, что-то из будущего. О них снято много фильмов и мультфильмов. Дети любят играть в трансформеры и другие подобные игрушки.

Вы можете заинтересовать их, показав, как сделать робота из пластилина. Скульптура очень полезна для ребенка и способствует развитию речи, памяти, воображения, мелкой моторики, улучшает эмоциональное состояние и т. Д.Поэтому лепить обязательно!

Инструменты и материалы

Для лепки понадобится разноцветный пластилин, а также специальный нож для его нарезки — стопка. Кроме того, вам понадобится какая-то доска. На нем вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не испачкать никакую другую поверхность. Чтобы очистить доску от используемого материала (в самом конце) понадобится небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все вышеперечисленное подготовлено для вас, можно смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его на свое усмотрение.Например, вы можете попробовать сделать такую ​​игрушку.




Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопок на пульте.

Инструкция:

• Первым делом лепим панель управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, вам нужно скатать огромный шар, а затем пальцами и ладонями расплющить его со всех четырех сторон, пока не получите желаемую форму.
• Далее из пластилина такого же цвета лепим из пластилина самого робота. Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем прикрепляем его к пульту ДУ.
• Раскатываем антенну на голове из маленького серого шарика. Сверху прикрепляем небольшой красный шарик и слегка вытаскиваем.
• Глаза — это черные шарики, которые мы катим в ладонях.
• Вырезать стопкой рот. Также при помощи пластилинового ножа нарисуйте линии на пульте.
• Ручки робота, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них чертятся линии стопкой.
• Переходим к кнопкам на панели управления. Их можно сделать так же просто, как лущеные груши. Используем пластилин любого цвета или только тот, который есть в наличии. Круглые пуговицы — это скатанные шарики. Из них делаем плоские пуговицы различной формы.
• Размещаем кнопки на панели управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как слепить робота с детьми




Для того, чтобы слепить таких роботов, вам понадобится серый, белый, красный и черный пластилин.Лепить легко, поэтому справится каждый ребенок:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусочек пластилина, скатать его в шар, а затем расплющить с шести сторон, пока не получится похожая форма.
• Тело делаем точно так же. Соединяем с головой.
• Для ручек скатываем пластилин в шар, а потом скатываем из него колбаску. Скрепляем руки с двух сторон туловища на одинаковом расстоянии.
• Сделать ножки робота из пластилина проще простого — это два одинаковых по размеру шарика, которые нужно катать в ладонях. Затем прикрепляем их ко дну туловища.
• Глаза представляют собой два маленьких черных шарика, которые затем сглаживаются пальцами так, что получаются плоские круги. Размещаем их на лице пластилинового робота немного дальше друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем небольшой кусочек красного пластилина, а затем ножом вырезаем контуры сердца.Ставим на уровень груди.

Вот и все. Пластилиновый робот готов!

Мальчику обязательно понравится пластилиновый робот, ведь эти юные мастера очень любят создавать интересные поделки из подручных вещей и папиных инструментов.

Робот из пластилина делается очень просто, нужно лишь следовать инструкции, и через несколько минут ребенок будет доволен новой оригинальной поделкой.

На самом деле робота из пластилина своими руками сделать очень просто.Это занятие очень увлекательное, поэтому дети с радостью возьмутся за создание новой интересной игрушки.

Пошаговая инструкция

Для создания поделки нужно руководствоваться инструкцией:

1. Изначально нужно подготовить материал к работе. Для самодельного робота подойдет пластилин любого цвета. Также вам понадобится стек.
2. От бруска пластилина нужно отделить третью часть и скатать ее в шар. Его нужно немного прижать большим и указательным пальцами.Делать это нужно до тех пор, пока он не примет форму параллелепипеда.
3. Чтобы сделать голову робота из пластилина, нужно взять еще немного лепного материала того же цвета, что и туловище. Сначала нужно сформировать шар, затем куб. Затем его следует придавить с одной стороны.
4. Между двумя частями можно сделать слой красного или оранжевого цвета. Важно, чтобы он был контрастным.
5. Разделите спичку пополам и воткните кусочки в корону вместо антенны.
6. На кончики спичек можно прикрепить два ярких пластилиновых фонарика любого цвета.
7. Для того чтобы сделать руки робота, нужно скатать пластилин в шарики. Между ними следует сделать слой того же цвета, что и тот, который соединяет туловище с головой.
8. Вместо кистей у игрушки могут быть когти, которые тоже нужно лепить.
9. Руки должны быть прикреплены к телу.
10. По этой же инструкции нужно собрать ножки и прикрепить их к поделке.Крепеж может быть спичечным или проволочным. Таким образом, у пластилинового робота будут подвижные руки и ноги.
11. Завершающий этап создания робота — добавление зубов и глаз, которые тоже вылеплены из пластилина определенного цвета. Кнопки управления можно прикрепить к груди.

Заключение

На этом мастер-класс завершен. Получился интересный пластилиновый робот. Сделать это пошагово очень просто. С такой поделкой можно играть, не опасаясь, что она сломается и потеряет первоначальный вид.Если одна из деталей отвалится, все можно без проблем отремонтировать.

Для создания такой игрушки можно использовать пластилин любого цвета. Маленькие умельцы могут поэкспериментировать с оттенками и сделать сразу несколько разных роботов. Если в доме нет пластилина разных цветов, не беда. Вы можете сделать робота из блока такого же цвета. Главное — желание ребенка творить и получать удовольствие от процесса.

Инструменты и материалы

Для лепки понадобится разноцветный пластилин, а также специальный нож для его нарезки — стопка.Кроме того, вам понадобится какая-то доска. На нем вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не испачкать никакую другую поверхность. Чтобы очистить доску от используемого материала (в самом конце) понадобится небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все вышеперечисленное подготовлено для вас, можно смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его на свое усмотрение. Например, вы можете попробовать сделать такую ​​игрушку.

Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопок на пульте дистанционного управления.

Инструкции:

• Первым делом лепим панель управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, вам нужно скатать огромный шар, а затем пальцами и ладонями расплющить его со всех четырех сторон, пока не получите желаемую форму.
• Далее из пластилина такого же цвета лепим из пластилина самого робота.Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем прикрепляем его к пульту ДУ.
• Раскатываем антенну на голове из маленького серого шарика. Сверху прикрепляем небольшой красный шарик и слегка вытаскиваем.
• Глаза — это черные шарики, которые мы катим в ладонях.
• Вырезать стопкой рот. Также при помощи пластилинового ножа нарисуйте линии на пульте.
• Ручки робота, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них чертятся линии стопкой.
• Переходим к кнопкам на панели управления. Их можно сделать так же просто, как лущеные груши. Используем пластилин любого цвета или только тот, который есть в наличии. Круглые пуговицы — это скатанные шарики. Из них делаем плоские пуговицы различной формы.
• Размещаем кнопки на панели управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как лепить робота с детьми

Для того, чтобы слепить таких роботов, вам понадобится серый, белый, красный и черный пластилин.Лепить легко, с этим справится каждый ребенок:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусочек пластилина, скатать его в шар, а затем расплющить с шести сторон, пока не получится похожая форма.
• Тело делаем точно так же. Соединяем с головой.
• Для ручек скатываем пластилин в шар, а потом скатываем из него колбаску. Скрепляем руки с двух сторон туловища на одинаковом расстоянии.
• Сделать ножки робота из пластилина проще простого — это два одинаковых по размеру шарика, которые нужно катать в ладонях. Затем прикрепляем их ко дну туловища.
• Глаза представляют собой два маленьких черных шарика, которые затем сглаживаются пальцами так, что получаются плоские круги. Размещаем их на лице пластилинового робота немного дальше друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем небольшой кусочек красного пластилина, а затем ножом вырезаем контуры сердца.Ставим на уровень груди.

Вот и все. Пластилиновый робот готов!

Естественно, в семье, где растет мальчик, без игрушечных роботов не обойтись. Эти молодые любители техники постоянно что-то делают из проволоки и поврежденных папин инструментов, а также из сломанных деталей. Роботы — желанная игрушка для ребенка на любой праздник, а еще мальчики любят смотреть мультфильмы, где главными героями являются электронные машины, читать фантастические рассказы и рисовать невиданное чудо техники.Передовые технологии сегодня зашли очень далеко, поэтому отслеживать новинки не так-то просто. Поэтому предлагаем пофантазировать и слепить робота из пластилина вместе с детьми своими руками. Мастер-класс, приведенный в этой статье, поможет вам легко осуществить задуманное.

1. Выберите для работы понравившийся материал. Например, в качестве основного цвета используйте голубой пластилин. Также вам понадобится стопка.

2. От подготовленного пластилина отделите третью часть, скатайте шарик, а затем постепенно надавливайте большим и указательным пальцами, пока он не превратится в параллелепипед.

3. Еще немного синего пластилина потратим на лепку головы. Сначала сформируйте шар, затем куб, затем прижмите его к одной стороне.

4. Чтобы соединить две части вместе, используйте прослойку контрастного цвета, например оранжевого. Запаситесь одной спичкой.

5. Разделите спичку на две равные части и вставьте поверх головы вместо антенны. К наконечникам прикрепите два ярких фонарика.

6. Из синих шаров соберите руки робота, уложив между ними оранжевые слои.Вместо кистей подойдут когти.

7. Присоедините руки и корпус.

8. По той же инструкции собрать ножки и прикрепить к поделке. В качестве застежек можно использовать спички или даже проволоку, чтобы руки и ноги оставались подвижными.

9. Завершите формирование формы робота. Добавьте ряд зубов и глазки-луковицы. Также прикрепите кнопки управления к груди.

Вот игрушка для ребенка. С роботом можно поиграть, а если поделка сломается, починить несложно, ведь пластилин позволяет это сделать.

Роботы — это устройства, которые работают автоматически по заранее запрограммированной программе. Роботы — это что-то необычное, что-то из будущего. О них снято много фильмов и мультфильмов. Дети любят играть в трансформеры и другие подобные игрушки.

Вы можете заинтересовать их, показав, как сделать робота из пластилина. Скульптура очень полезна для ребенка и способствует развитию речи, памяти, воображения, мелкой моторики, улучшает эмоциональное состояние и т. Д.Поэтому лепить обязательно!

Инструменты и материалы

Для лепки понадобится разноцветный пластилин, а также специальный нож для его нарезки — стопка. Кроме того, вам понадобится какая-то доска. На нем вы будете проделывать все манипуляции, чтобы не испачкать никакую другую поверхность. Чтобы очистить доску от используемого материала (в самом конце) понадобится небольшой кусочек ваты, он отлично справится с этой задачей. Если все вышеперечисленное подготовлено для вас, можно смело приступать к работе!

Как слепить робота из пластилина: процесс

Внешний вид роботов может быть разным, определяйте его на свое усмотрение.Например, вы можете попробовать сделать такую ​​игрушку.

Чтобы слепить такого робота, вам понадобится пластилин серого, красного, черного и других цветов — для кнопок на пульте.

Инструкция:

• Первым делом лепим панель управления. Для этого нам понадобится много серого пластилина. Чтобы сделать такой большой квадрат, вам нужно скатать огромный шар, а затем пальцами и ладонями расплющить его со всех четырех сторон, пока не получите желаемую форму.
• Далее из пластилина такого же цвета лепим из пластилина самого робота. Для этого нам нужно скатать овал — толстую колбаску. Затем прикрепляем его к пульту ДУ.
• Раскатываем антенну на голове из маленького серого шарика. Сверху прикрепляем небольшой красный шарик и слегка вытаскиваем.
• Глаза — это черные шарики, которые мы катим в ладонях.
• Вырезать стопкой рот. Также при помощи пластилинового ножа нарисуйте линии на пульте.
• Ручки робота, как и антенна, сделаны из «колбасок», а затем на них чертятся линии стопкой.
• Переходим к кнопкам на панели управления. Их можно сделать так же просто, как лущеные груши. Используем пластилин любого цвета или только тот, который есть в наличии. Круглые пуговицы — это скатанные шарики. Из них делаем плоские пуговицы различной формы.
• Размещаем кнопки на панели управления в желаемом порядке. Робот готов!

Как слепить робота с детьми

Чтобы слепить таких роботов, вам понадобится серый, белый, красный и черный пластилин.Лепить легко, поэтому справится каждый ребенок:

• Начинаем, как всегда, с головы. Чтобы сделать подобный прямоугольник, нужно взять небольшой кусочек пластилина, скатать его в шар, а затем расплющить с шести сторон, пока не получится похожая форма.
• Тело делаем точно так же. Соединяем с головой.
• Для ручек скатываем пластилин в шар, а потом скатываем из него колбаску. Скрепляем руки с двух сторон туловища на одинаковом расстоянии.
• Сделать ножки робота из пластилина проще простого — это два одинаковых по размеру шарика, которые нужно катать в ладонях. Затем прикрепляем их ко дну туловища.
• Глаза представляют собой два маленьких черных шарика, которые затем сглаживаются пальцами так, что получаются плоские круги. Размещаем их на лице пластилинового робота немного дальше друг от друга.
• Красное сердечко тоже не сложно сделать. Раскатываем небольшой кусочек красного пластилина, а затем ножом вырезаем контуры сердца.Ставим на уровень груди.

Вот и все. Пластилиновый робот готов!

Самодельные игрушки — радость всех детей. Если родители не знают, что сделать своему ребенку, подойдет пластилиновый робот, особых усилий это не потребует. Дети постарше могут делать это самостоятельно, но если что-то не получается, вы можете обратиться за помощью к их родителям.

Как сделать робота из пластилина?

Мальчику обязательно понравится пластилиновый робот, ведь эти юные мастера очень любят создавать интересные поделки из подручных вещей и папиных инструментов.

Робот из пластилина делается очень просто, нужно лишь следовать инструкции, и через несколько минут ребенок будет доволен новой оригинальной поделкой.

На самом деле робота из пластилина своими руками сделать очень просто. Это занятие очень увлекательное, поэтому дети с радостью возьмутся за создание новой интересной игрушки.

Пошаговая инструкция

Для создания поделки нужно руководствоваться инструкцией:

1. Изначально нужно подготовить материал для работы.Подойдет пластилин любого цвета. Также вам понадобится стек.
2. От бруска пластилина нужно отделить третью часть и скатать ее в шар. Его нужно немного прижать большим и указательным пальцами. Делать это нужно до тех пор, пока он не примет форму параллелепипеда.
3. Чтобы сделать голову робота из пластилина, нужно взять еще немного лепного материала того же цвета, что и туловище. Сначала нужно сформировать шар, затем куб. Затем его следует придавить с одной стороны.
4. Между двумя частями можно сделать слой красного или оранжевого цвета. Важно, чтобы он был контрастным.
5. Разделите спичку пополам и воткните кусочки в корону вместо антенны.
6. На кончики спичек можно прикрепить два ярких пластилиновых фонарика любого цвета.
7. Для того чтобы сделать руки робота, нужно скатать пластилин в шарики. Между ними следует сделать слой того же цвета, что и тот, который соединяет туловище с головой.
8. Вместо кистей у игрушки могут быть когти, которые тоже нужно лепить.
9. Руки должны быть прикреплены к телу.
10. По этой же инструкции нужно собрать ножки и прикрепить их к поделке. Крепеж может быть спичечным или проволочным. Таким образом, у пластилинового робота будут подвижные руки и ноги.
11. Завершающий этап создания робота — добавление зубов и глаз, которые тоже вылеплены из пластилина определенного цвета. Кнопки управления можно прикрепить к груди.

Заключение

На этом мастер-класс завершен. Получился интересный пластилиновый робот. Сделать это пошагово очень просто. С такой поделкой можно играть, не опасаясь, что она сломается и потеряет первоначальный вид. Если одна из деталей отвалится, все можно без проблем отремонтировать.

Для создания такой игрушки можно использовать пластилин любого цвета. Маленькие умельцы могут поэкспериментировать с оттенками и сделать сразу несколько разных роботов.Если в доме нет пластилина разных цветов, не беда. Вы можете сделать робота из блока такого же цвета. Главное — желание ребенка творить и получать удовольствие от процесса.

Создание анимации МоМА Тима Бертона

Чтобы помочь продвинуть ретроспективу Tim Burton MoMA, мы попросили самого Бертона анимировать логотип MoMA для тридцатисекундного видео, которое будет использоваться для рекламы выставки на телевидении, в музее и в Интернете.Тим быстро придумал концепцию использования покадровой анимации и попросил Эллисон Аббейт, своего продюсера Corpse Bride (2005) и предстоящей полнометражной версии Frankenweenie , может ли она помочь воедино.

Оригинальный робот Тима Бертона

Abbate обратился в Mackinnon & Saunders, британскую фирму, которая разрабатывает и создает анимационные куклы, модели и макеты, а также производит рекламные ролики и развлекательные программы для детского телевидения, поскольку они работали над прошлыми проектами Burton, включая Corpse Bride.Руководители компании Ян Маккиннон и Питер Сондерс подхватывают эту историю: «Для промо Тим разработал симпатичного и причудливого маленького персонажа-робота, чьей задачей было надуть четыре типичных для Бертона воздушных шаров, на которых был написан логотип MoMA. Вся посылка казалась очень простой, пока мы не выяснили временные рамки. У нас было всего три недели, чтобы создать персонажа, воздушные шары, анимировать их и отправить отснятый материал в Лос-Анджелес для постобработки ».

Модель робота и раскадровки

Маккиннон продолжает: «Тим очень хотел, чтобы весь фрагмент был рендерингом в режиме покадровой анимации.Для персонажа-робота это не было большой проблемой, Джо Холман, один из наших ведущих скульпторов / дизайнеров, побил все рекорды, чтобы полностью вылепить персонажа и разбить его на составляющие элементы: голова, тело, руки, ноги. для формовки ».

Скульптор / дизайнер Джо Холман изображает робота из пластилина

В то же время решалась проблема создания иллюзии надуваемых в остановленном движении четырех воздушных шаров. «Первым делом мы купили несколько больших воздушных шаров из фольги и взорвали их, чтобы посмотреть, с какой динамикой мы имеем дело.Мы думали о том, чтобы создать настоящие резиновые шары, надуть их гелием и снимать их в промежутке времени, но за такое короткое время, если бы мы не сделали это правильно с первого раза, мы бы не уложились в срок », — говорит Маккиннон. Команда также рассмотрела замену анимации, метод, при котором каждая стадия надувания воздушного шара будет отображаться как отдельная модель. «Время снова было против нас, и у нас не было возможности произвести буквально десятки этапов, которые нам понадобились бы вовремя». Сондерс добавляет: «По всем этим причинам мы решили использовать компьютерную графику для воздушных шаров и позвонили нашим друзьям из Flix Facilities, чтобы сделать для нас тестовый снимок трехмерных воздушных шаров.”

Тим Бертон

Ведущий художник компьютерной графики Саймон Партингтон принял вызов. В течение дня у него был для нас прекрасный покачивающийся воздушный шар. «Это было великолепно», — говорит Маккиннон. «Слишком красиво. У него не было того причудливого ощущения покадровой анимации, которое искал Тим, поэтому мы попросили Саймона попробовать еще раз ». Скульптор и дизайнер Ноэль Бейкер быстро создал гипсовые скульптуры воздушных шаров и раскрасил их в соответствии с рисунками Бертона. Затем их сфотографировали и отправили команде Flix.«Мы максимально точно воспроизвели форму фантастических скульптур Ноэля в компьютерной графике». — объясняет Партингтон: «Затем мы взяли настоящие рисунки Тима и текстурировали их на воздушных шарах, прежде чем добавить некоторые из тех же недостатков, например детали отпечатков пальцев, которые Ноэль намеренно оставил на своей скульптуре. Все это помогло воссоздать ощущение реализма, которое дает покадровая съемка ».

Джон Уиттингтон отображает дизайн Бертона на воздушном шаре с буквой M

Команда Flix CGI: Саймон Партингтон, Нил Сандерсон, Джон Уиттингтон и Майк Уипп

В течение двух дней Партингтон и его команда разработали технику, которая не только давала ощущение легкости и пушистости больших резиновых воздушных шаров, но и давала немного отрывистое ощущение остановки движения.Тесты были срочно переданы Бертону, который глубоко занимался пост-продакшеном «Алисы в стране чудес». «Когда Тим поднял вверх большой палец, он вздохнул с облегчением. Честно говоря, я не знаю, как бы мы смогли это сделать вовремя, если бы не команда Flix, — улыбается Маккиннон.

Тем временем главные кукловоды Кэролайн Уоллес и Ричард Пикерсгилл завершили изготовление пресс-форм и отлили части тела персонажа-робота из стекловолокна, резины и силикона, в то же время сконструировав замысловатый металлический каркас, который помещается внутри марионетки и делает ее возможным. удерживать любую позу в процессе анимации.

Ричард Пикерсгилл добавляет последние штрихи к роботу

Рычаг извлекается из формы

«Обычно на создание кукольного персонажа уходит от двенадцати до восемнадцати недель, — говорит Пикерсгилл, — но дизайн Тима подходил для очень экономичной сборки, и мы собрали марионетку всего за десять дней, что, вероятно, является рекордом!»

Пикерсгилл завершил окончательную окраску всего за двадцать четыре часа до начала фотосъемки.«Так как он выглядел немного побитым, я решил добавить полосы ржавчины вокруг суставов и рук. Мы отправили фотографии Тиму, и единственное изменение, которое он внес, — это удаление ржавчины — так что пришлось перекрашивать на одиннадцатый час (буквально!) ». Пикерсгилл усмехается: «Я думаю, что краска, возможно, все еще была липкой, когда мы поставили его на съемочную площадку!»

Оператор Мартин Келли делает снимок

Поскольку срок поставки оставался всего через четыре дня, дело взяли на себя оператор по свету Мартин Келли и аниматор Крис Тичборн.«Наш набор был очень простым, — говорит Келли, — Тим хотел, чтобы робот и воздушный шар были на плоском сером фоне. Это было здорово, потому что это еще больше имитировало вид его оригинальных рисунков пером и тушью на простом листе бумаги. У нас было три дня, чтобы снять всю картину, и мой первый дубль должен был быть правильным. На прошлой неделе я провел день, снимая на видео, как я выполняю роль робота. Вы чувствуете себя немного глупо, но Нил Сатклифф, который смонтировал кадры в свой аниматик, был очень добр. Он не слишком много смеялся! » Даже для такой короткой статьи Тичборн старался втиснуть как можно больше.«Ричард и Кэролайн прикрепили петлю к голове робота, которая качается, открывая и закрываясь, когда он идет. Я также думал о Чарли Чаплине, когда робот шел — не копируя его напрямую, а скорее о том, как он будет создавать своеобразную походку ».

Крис Тичборн помогает роботу накачать его

Ведущий

CG Саймон Партингтон был на съемочной площадке все время, делая тестовые композиции воздушных шаров и анимации, просто чтобы убедиться, что все соответствует с точки зрения освещения и синхронизации динамики.«Компьютерная графика и покадровая анимация должны были быть поставлены одновременно; Позже не было времени на то, чтобы что-то исправить, поэтому мы буквально выполняли визуализацию компьютерной графики и анимацию одновременно. Было фантастически видеть, как все это сошлось по кадру! »

Хотя съемка заняла три долгих дня в выходные, опыт и подготовка команды окупились, и стрельба прошла без сучка и задоринки. Ценные кадры были переданы по высокоскоростному каналу передачи данных, чтобы Тим Бертон наблюдал за финальной постпродакшн в Лос-Анджелесе.

«Тим и ребята из MoMA, похоже, были очень довольны результатами, — говорит Ян Маккиннон. — Это был отличный небольшой проект, в котором нужно было участвовать, и мы надеемся, что публике MoMA он тоже понравится!»

Последний робот на съемочной площадке

Глиняная робототехника: будущее архитектуры происходит сейчас на ферме Chilterns | Архитектура

В старом амбаре в холмистых Чилтернах белые шарики капают со стропил, а из пола вырываются странные грибковые формы. В соседнем сарае мотки серой глины по спирали поднимаются вверх, образуя пухлые пни, как линия слоновьих лап, а сквозь стену слышно грохот роботов.Когда лошади бродят среди таинственных объектов, разбросанных на полях снаружи, создается впечатление, что этот безобидный фермерский дом в Банкингемширском поясе банкиров подвергся инопланетному вторжению, наводненному скульптурными паразитами.

«Мы не совсем уверены, во что превращается это место», — говорит Гуан Ли, веселый владелец фермы Гримсдайк, архитектурного исследовательского центра, который за последние пять лет развился в зеленой идиллии Лейси Грин. «На самом деле у нас нет плана, но я полагаю, что в этом его прелесть.Люди приходят со своими собственными проектами и вносят идеи, и все идет в новом направлении ».

Грибковые формы… Эксперименты Гуань Ли по литью свисают с балок сарая. Фотография: Оливер Уэйнрайт Фотография: Оливер Уэйнрайт

Преподавая по программам архитектуры в Вестминстерском университете, Королевском колледже искусств и колледже Бартлетта в Калифорнийском университете, где он защитил докторскую диссертацию в прошлом году, Ли задумал ферму как живую лабораторию для экспериментального строительства. , место, где ученики могут делать больше, чем позволяют их тесные школьные мастерские.Это своего рода зарождающаяся высокотехнологичная надомная промышленность, она опирается на долгую историю этого района как места производства — центра производства кирпича еще в 1300-х годах и центра мебельной промышленности в соседнем Хай-Викомбе, где проживали Эркол и Дж. -План. «Работа, которую мы здесь делаем, действительно встроена в это место», — говорит Ли. «Речь идет о живом, рабочем опыте, сочетающем традиционные материалы и методы с новыми технологиями».

Я впервые побывал там пять лет назад, когда был студентом Королевского художественного колледжа, когда мы использовали фрезерный станок с ЧПУ на нашей ферме, чтобы построить фанерный павильон из восстановленных олимпийских щитов.С тех пор сюда приходили и уходили группы студентов, принимавших участие в общих семинарах, которые создавали специальную коллективную атмосферу с легким привкусом сельских пирушек викторианских гильдий декоративно-прикладного искусства. «Еда действительно важна», — усмехается Ли, входя в огороженный стеной огород, где в прошлом году студенты построили банкетный стол на 60 человек, в его бетонную крышу вылили ямы для барбекю, а посередине — место для жарки свиньи. В другом месте на ферме есть цепная арка из глиняных кирпичей ручной работы, выкопанных с поля, и металлический экран оригами размером со стену, а также то, что когда-то было любопытным сотовым иглу из шестиугольной гипсовой плитки, теперь еще более странные руины , уничтоженный любознательными овцами.По мере нарастания безумия мастерские расширились: теперь они включают все: от фрезерного станка с ЧПУ до 3D-принтеров, водоструйных резаков и обжиговых печей для керамики, от лазерных резаков до литейных мастерских — и гигантского робота-манипулятора.

Кирпичное безумие… Терракот Саманты Освальд, сделанный из кирпичей ручной работы, выкопанных из местной глины. Фотография: Оливер Уэйнрайт Фотография: Оливер Уэйнрайт

«Это наша последняя игрушка», — говорит Ли, ведя меня в комнату, где большой оранжевый робот (отброшенный с конвейера по производству автомобилей) ловко вращает маленькую круглую пластину, как опытный официант трюки с подносом.Мясорубка извергает непрерывную трубку из серой глины на деревянную пластину из сопла, наматывая слой за слоем, образуя элегантную колонну, отлитую червяком.

Это проект аспирантов из Bartlett, изучающих индивидуальное архитектурное литье: глина образует полую форму, в которую заливается бетон, затем ее можно соскоблить и использовать повторно. Он оставляет вельветовую отделку, определяемую шириной сопла, и может иметь любую форму, ограниченную только тем, что можно создать в программе компьютерного моделирования.Бетонные отливки, взятые из шести форм слоновьих ног, будут сложены в извивающуюся колонну высотой два метра.

Тканевая опалубка… Студентка Бартлетт Чжэ Син работает над своей бетонной пространственной рамой, отлитой из брезентовых форм. Фотография: Zhe Xing / Danli Yu Фотография: Zhe Xing / Danli Yu

«Нас вдохновили термитники», — говорит Цзяшуан Сунь, студент, работающий над проектом, показывая мне гипсовый «эндокаст» негативного пространства внутри компьютера. лепной термитарий. Подобно тому, как термиты роют сложную сеть проходов, чтобы их холмы оставались прохладными, так и робот, извергающий глину, плетет матрицу трубок внутри колонны, которую затем можно вымыть из гипса струей воды под высоким давлением, оставляя спиралевидные спирали. вентиляционные туннели проходят через его центр.Оборудование состоит из кусочков, соединенных вместе: колбасная фабрика Kenwood, прикрепленная болтами к обычной мельнице для глиняных мопсов, с форсунками разной формы, напечатанными на 3D-принтере или фрезерованными на станке с ЧПУ — прелесть того, что все эти разные машины находятся рядом. близость.

По соседству другая группа студентов отливает элегантную бетонную пространственно-каркасную конструкцию внутри брезентовой формы, зажатой между фанерными каркасами. Полученная форма выглядит как своего рода кость или клеточная структура, видимая в электронный микроскоп, накачанная до сюрреалистических масштабов.На другом конце амбара все больше студентов возятся с электронной схемой, которая управляет гибкой силиконовой формой с сеткой из роботизированных поршней — своего рода многоразовой опалубкой, которую можно полностью менять между каждым слепком, что позволяет создавать бесконечно изменяемую стену. Они являются продуктом интенсивного проживания на ферме (ученики могут оставаться в общежитии над мастерской, домике на дереве из взаимосвязанных кроватей, фрезерованном на станке с ЧПУ), произведенном в период между долгими неделями планирования и моделирования еще в школьных студиях.Они демонстрируют беглость изготовления, которая приходит с таким погружением и легким доступом к оборудованию, чего невозможно достичь в большинстве архитектурных школ.

Скользкий вход… Другая комната III, один из проектов Гуана Ли на ферме, с тех пор заполнена. Фотография: Гуан Ли Фотография: Гуан Ли

Ли и его соавтор, художница Элеонора Морган, только что получили исследовательскую премию RIBA в размере 10 000 фунтов стерлингов. продолжают свою работу здесь, уделяя особое внимание использованию местных залежей глины со своими роботами-дозаторами в поисках адаптивной архитектуры.Они хотят, чтобы художники экспериментировали со всем, от отдельных кирпичей и керамики до возможности обжечь целые здания за один раз, и планируют превратить другой сарай в галерею и пространство для мероприятий.

«Так много 3D-печати выглядит некрасиво и банально, создавая странные формы ради нее», — говорит Морган. «Мы хотим посмотреть, как это может быть актуально для местных материалов и людей и использоваться более устойчивым образом». Благодаря демократизации технологий движением производителей, они активно выступают за будущее локализованного производства, расширяя доступ к тому, что всегда было прерогативой высокотехнологичных отраслей.«Это может быть похоже на деревенскую пекарню или традицию деревенской печи», — добавляет она. «Может быть, однажды повсюду будет местный робот».


Ученые UNSW используют ящериц-роботов для изучения того, почему хищники не обращают внимания на некоторые виды добычи

Ученые использовали ящериц-роботов, чтобы решить загадку, почему некоторые хищники упускают из виду определенные виды добычи, которые могут стать легкой добычей в дикой природе.

Эколог-эволюционист Университета Южного Уэльса Терри Орд в 2018 году возглавил исследовательскую группу ученых на Борнео, пытаясь ответить на этот вопрос, причем роботизированные ящерицы предоставили маловероятный ключ.

Ученые использовали * тысячи покрытых пластилином роботов-жертв, которые проявляли различное поведение, некоторые из которых были созданы для того, чтобы выделяться, а некоторые — для того, чтобы помочь им слиться с ними.

Они обнаружили, что хищники избегают роботизированных жертв, которые выглядели наиболее необычно, несмотря на то, что они выделялись больше всего в окружающей среде.

Вместо этого, роботизированная добыча, которая слилась с ней, часто подвергалась нападению.

«На первый взгляд, хищник должен пойти на все», — сказал д-р Орд.«Но в основе нашего исследования лежал парадокс * того, почему хищники избегают бросающейся в глаза * добычи, которая легко может стать объектом хищничества *, и стремятся к чему-то, что потенциально труднее найти и менее очевидно».

Более трех месяцев исследовательская группа доктора Орда работала над созданием и программированием роботизированных ящериц Драко — разновидности ящериц, обитающих в Юго-Восточной Азии и похожих на австралийских сцинков.

Команда запрограммировала тысячи роботов, которые могли выполнять различные действия, звуки и жесты, которые доктор Орд описал как «заметное или загадочное * поведение».

«Когда мы закончили этапы производства, мы покрыли ящериц пластилиновой формой, чтобы мы могли легко обнаружить виды хищников, которые напали на них, а затем мы разместили их на деревьях и в дикой природе Борнео», — пояснил д-р Орд.

Он сказал, что в ходе четырех полевых поездок стало ясно, что хищники, такие как змеи, варан, большие крысы, птицы и кошки, избегают добычи, которая выглядела необычно, включая добычу, которая явно выделялась в их среде.

«Вместо этого мы обнаружили, что та загадочная роботизированная жертва (та, которая замаскировалась в окружающую среду и не выделялась) часто подвергалась нападению, потому что эта добыча вела себя и выглядела более знакомой хищникам», — сказал доктор Орд.

«Классическое ожидание состоит в том, что выделение в окружающей среде увеличивает хищничество… Но многие виды добычи не являются загадочными, и расточительность * кажется нормой для многих животных, которые полагаются на заметное общение для поиска партнера и воспроизводства.”

Доктор Орд утверждал, что хищники консервативны * по своей природе, особенно когда дело доходит до рассмотрения того, что они хотят есть, и наблюдения за всем, что они считают незнакомым или необычным.

«Есть что-то захватывающее в их генетической структуре, которая говорит им, что они должны избегать определенных цветов, звуков и особенностей, которые, как мы думаем, облегчат их выбор, но на самом деле имеют прямо противоположный эффект», — сказал он.

Результаты исследования группы опубликованы в академическом журнале Proceedings of the Royal Society B.

ГЛОССАРИЙ

• развернуто: готово к использованию
• парадокс: ситуация или утверждение, включающее два или более фактов, которые кажутся противоречащими друг другу
• заметный: очевидный, легко заметный
• хищничество: , когда хищник охотится на другое животное
• загадочно: замаскировано или замаскировано
• экстравагантность: чрезмерное поведение, чрезмерное
• консервативный: осторожный

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЧТЕНИЕ

Дроны доставляют детенышей кораллов, чтобы спасти риф

Роберт Ирвин призывает детей сходить с ума на собственном заднем дворе

«Симпатичные и странные» морские слизни теряют голову

БЫСТРАЯ ВИКТОРИНА

1. Откуда эти ученые?
2. Где они разместили ящериц-роботов?
3. Чем покрывали ящериц-роботов?
4. С каких ящериц были созданы роботы?
5. На какую австралийскую ящерицу это похоже?

СЛУШАТЬ ЭТОТ ИСТОРИЮ

КЛАССНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
1.Выделение, смешивание
Создайте таблицу из двух столбцов с заголовками «Выделение» и «Переход». В своей таблице напишите имена по крайней мере пяти животных, которые пытаются слиться с окружающей средой, используя камуфляж, и имена по крайней мере пяти животных, внешность которых выделяет их среди окружающей среды. (Если можете, попробуйте включить в список различные виды животных — например, насекомых, рептилий, земноводных, рыб, птиц, млекопитающих и т. Д.)

Выберите одно животное из вашего списка для исследования.Нарисуйте животное и напишите абзац, чтобы объяснить причины его «выделяющегося» или «смешанного» внешнего вида.

Время: дайте 30 минут на выполнение этого задания
Учебные ссылки: английский; Наука

2. Расширение
Научные знания накапливаются с течением времени. Каждое новое знание приводит к новым вопросам и дальнейшим исследованиям. Запишите несколько вопросов, которые возникли у вас в связи с этим новым знанием. Затем опишите эксперимент, который, по вашему мнению, можно провести, чтобы ответить на один из ваших вопросов.

Время: дайте 25 минут на выполнение этого задания
Учебные ссылки: английский; Наука

VCOP ACTIVITY
Понизить уровень
Когда вы повышаете уровень предложения, вы делаете что-то с ним, чтобы улучшить его: сделать его более интересным или сложным.

Но иногда, когда мы читаем что-то, это может быть слишком сложным, и мы не очень хорошо это понимаем. Вы просите кого-нибудь объяснить вам это, они это делают (более простым способом), и вы думаете, а почему они просто не сказали этого?

Просмотрите статью и найдите одно или два предложения, которые являются сложными или трудными для чтения.Спросите взрослого, что это означает, или попробуйте найти некоторые слова в глоссарии.

Как только вы поймете, что это значит, попробуйте переписать его более простым способом — понизить уровень.

Убедитесь, что вы никоим образом не меняете смысл предложения.

Неделя 11 — Ремонт формы, отливка, дизайн исследования пользователей

Неделя 11 (26 марта — 1 апреля)
Изобретательно починить плесень. Кастинг робота. Еще несколько подробностей об исследованиях пользователей.

Фиксация формы
Как отмечалось на прошлой неделе, с формой возник ряд проблем:
1) Часть «внешний купол» верхней формы имела некоторые ошибки печати на внутренней стороне
2) Части внешнего купола были напечатаны с неправильными размерами, включая отверстия для скручивания частей формы
3) Не удалось распечатать цилиндрическую часть нижней формы

Эти проблемы необходимо решить до начала кастинга:

1) Печать испортила внутреннюю структуру, которая должна была создать водяной канал в верхней части робота.Я решил, что это не слишком большая проблема, так как я решил, что мы могли бы просто вырезать или просверлить водяной канал после заливки купола. Таким образом, я просто вырезал посторонние (грязные) кусочки пластика, заполнил отверстия пластилином и закрасил область лаком для ногтей, чтобы силикон не прилипал к пластилину (в эксперименте, который мы провели несколькими неделями ранее, пытаясь чтобы придумать способ склеить силиконовые детали вместе, мы выяснили, что лак для ногтей абсолютно не липнет к силикону).

Я также провел небольшое тестирование с запасной частью, напечатанной из того же пластика, что и форма. Первый заключался в том, чтобы закрасить форму лаком для ногтей и опрыскать ее разделительным составом, чтобы проверить, останется ли лак на ногтях. Затем я налил им немного силикона, чтобы посмотреть, не сместит ли его удаление лака для ногтей (что усложнит снятие купола). Эти тесты показали, что исправления, которые я сделал на пресс-форме, должны работать должным образом.

Внутри формы после фиксации.

2) Это было очень простое исправление; хотя у нас не было винтов большего размера, мне удалось найти коробку с шайбами ​​и другими металлическими деталями, которые при совместной работе все же смогли правильно центрировать две формы.

3) Это было довольно сложно решить. Мы решили больше не пытаться печатать цилиндр, а вместо этого попытаемся найти другой способ изготовления цилиндра, который будет служить нашим целям.

В конце концов я остановился на примерном изготовлении цилиндра из пластика и клейкой ленты.Это было немного сложнее, чем мне хотелось бы, но это был лучший выбор, учитывая ограничения по времени — пока я просто хотел создать первый прототип для тестирования, и если мы продолжим использовать эту точную форму для будущих итераций, Я бы сделал произведение более высокого качества из лучшего (читай: не очищенного) материала.

Цилиндр также был подвергнут таким же мелкомасштабным испытаниям, что и средство для фиксации лака для ногтей, и также прошел (но с трудом; мне все же пришлось быть осторожным, чтобы не попасть слишком много разделительного агента под края изоленты).

Форма для нижней половины в сборе с использованием самодельного цилиндра.

Литье
При сборке формы для литья возникла интересная и непредвиденная проблема: края нижних частей формы не распечатаны ровно. Это представляло проблему, так как края должны были быть прижаты друг к другу — в текущем состоянии они не могли подходить друг к другу должным образом, и в форме были большие зазоры. Я закончил тем, что отшлифовал детали, чтобы лучше прижать их друг к другу, но требовалось столько шлифовки, что язычки на форме изнашивались, делая их почти точными.Чтобы обойти эту проблему, мне пришлось склеить форму изолентой, чтобы она сохраняла форму.

Литейный робот днище.

Робот-литейщик сверху.

Слишком поздно осознал, что кое-что забыл во время кастинга; нижняя форма была сделана так, чтобы заполняться до краев, поскольку часть конструкции предполагала наличие перекрывающегося материала, позволяющего двум частям робота правильно склеиваться. Я думаю, что это все еще может работать даже без дублирования, но я полагаю, нам просто нужно выяснить это на следующей неделе.

Исследования пользователей
Состоялся долгий групповой разговор о возможных исследованиях пользователей для всех CuddleBits, находящихся в настоящее время в разработке. Первоначально у нас была идея сделать один и тот же дизайн исследования для всех роботов, но вскоре стало очевидно, что разные роботы определенно больше подходят для очень разных исследований.

Предварительный вывод на данный момент состоит в том, что мурлыканье CuddleBit, вероятно, лучше всего подходит для лонгитюдного исследования, когда человек (или несколько человек — мы действительно надеемся, что скоро сможем остановиться на версии для массового производства) забирает робота домой. с ними и взаимодействует с ними ежедневно.Я не очень хорошо знаком с этим типом исследования, но, похоже, он имеет наибольший смысл, поскольку я разрабатывал этого робота с учетом терапии / общения — продольное исследование позволило бы нам изучить долгосрочные взаимодействия с роботом. . Как это впишется в чей-то распорядок дня? Не надоест ли это, когда новинка износится? Может ли он действительно стать «принятым» людьми, с ним взаимодействующими?

Ферромагнитные роботы с мягким континуумом | Science Robotics

ВВЕДЕНИЕ

Мелкомасштабные роботы с мягким континуумом, способные перемещаться в сложных и ограниченных средах, перспективны для медицинских приложений ( 1 — 3 ) по всему человеческому телу (рис.1А). К настоящему времени коммерциализировано несколько концепций континуальных роботов, предлагающих ряд терапевтических и диагностических процедур, которые более безопасны для пациентов из-за их минимально инвазивной природы ( 4 — 6 ). Хирурги извлекают выгоду из дистанционно управляемых роботов континуума, которые позволяют им работать вдали от источника излучения, необходимого для получения изображений в реальном времени во время операций ( 5 , 6 ).

Рис. 1 Схематическое изображение роботов из ферромагнитного мягкого континуума с гидрогелевой оболочкой.

( A ) Патологические состояния в труднодоступных областях человеческого тела, где полезны мелкие роботы с мягким континуумом с активным рулевым управлением и возможностями навигации. ( B ) Иллюстрация активной управляемости робота с мягким континуумом субмиллиметрового масштаба, перемещающегося по сложной сосудистой сети с аневризмой. ( C ) Схематическое изображение магниточувствительного наконечника континуального робота с запрограммированной магнитной полярностью, возникающей из-за твердых магнитных частиц, встроенных в тело робота из мягкой полимерной матрицы.Оболочка из гидрогеля обеспечивала гидратированный самосмазывающийся слой на поверхности робота, а оболочка из диоксида кремния, покрывающая внедренные магнитные частицы, предотвращала их коррозию на гидратированной поверхности раздела. ( D ) Ферромагнитные композитные чернила на основе PDMS + NdFeB (20 об.%) До и после намагничивания. При намагничивании ранее свободно текущие чернила становились тиксотропной пастой с пределом текучести при сдвиге из-за взаимодействия между встроенными магнитными частицами. ( E ) Способы изготовления, основанные на (i) печати / экструзии и (ii) литье под давлением.Для печати намагниченные чернила выдавливались через микронасадку. Для моделирования методом впрыска чернила впрыскивались в микромольд, в котором размещено концентрическое функциональное ядро. ( F ) Схематическое изображение образования гидрогелевой пленки на внешней поверхности изготовленного ферромагнитного робота из мягкого континуума.

Несмотря на эти преимущества, существующие роботы континуума часто ограничены относительно большими масштабами из-за проблем миниатюризации, присущих их традиционным исполнительным механизмам, таких как протягивание механических проводов или управление встроенными жесткими магнитами для манипуляции.Континуальные роботы с приводом от сухожилий ( 7 — 10 ) с антагонистическими парами проводов трудно масштабировать до субмиллиметрового диаметра из-за усложнения процесса изготовления по мере уменьшения размеров компонентов ( 11 — 13 ). Проблемы миниатюризации сделали даже самые передовые формы коммерциализированных континуальных роботов, в основном для кардиологических и периферических вмешательств ( 14 ), непригодными для нейрохирургических применений из-за значительно меньших и более извилистых сосудистых структур ( 6 ).Магнитно-управляемые континуальные роботы ( 15 — 19 ) также остались в большом масштабе из-за конечного размера встроенных магнитов, необходимых для создания отклонения под действием приложенных магнитных полей. Недавно было предложено устройство субмиллиметрового размера (диаметром 500 мкм) с крошечными магнитами, встроенными в мягкий полимерный стержень, для потенциального использования при кардиологических вмешательствах, демонстрирующее магнитное управление и навигацию в фантоме коронарной артерии ( 20 , 21 ).Однако навигация по цереброваскулярным структурам с помощью полностью мягкотелых роботов континуума до сих пор не реализована. Кроме того, неотъемлемые ограничения, связанные с использованием таких жестких магнитов, особенно в субмиллиметровом масштабе, выражаются в том факте, что несколько продуктов с магнитными наконечниками микропроводов, которые запрашивали предварительное одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), были позже отозваны из-за озабоченности. что крошечные магниты на кончике могут сломаться ( 22 ), что может привести к нежелательным клиническим проблемам.

В последнее время были предприняты все большие усилия по использованию роботов с мягким телом в медицинской сфере, с большими ожиданиями повышения безопасности благодаря присущему им соответствию ( 1 , 3 , 23 , 24 ). Несмотря на предполагаемое преимущество, мягкая робототехника все еще сталкивается с рядом ключевых проблем. Во-первых, существующие мягкие роботы, основанные на пневматическом или гидравлическом приводе, в основном жестко привязаны, что ограничивает их использование в реальных медицинских приложениях, которые обычно требуют срабатывания без привязи ( 25 ).Во-вторых, большинством мягких роботов трудно точно управлять на основе количественных моделей, в основном потому, что их приводные механизмы часто зависят от сильно нелинейной деформации или нестабильности ( 26 ). В-третьих, обычных мягких роботов трудно миниатюризировать ниже миллиметрового масштаба, поскольку схемы их изготовления часто не подходят для таких малых размеров ( 1 , 27 ).

Новый класс мягких роботов с магнитным приводом, который мы определяем как ферромагнитные мягкие роботы, был недавно предложен ( 28 — 30 ) с большими перспективами для биомедицинских приложений, поскольку они потенциально могут устранить вышеупомянутые ограничения обычных мягких роботов. роботы.Они состоят из так называемых ферромагнитных мягких материалов, в которых намагниченные или намагничиваемые микрочастицы равномерно диспергированы в мягких полимерных матрицах. Используя крутящие моменты магнитного тела и / или силы, создаваемые внедренными частицами под воздействием внешних магнитных полей, ферромагнитные мягкие роботы могут управляться дистанционно, в то же время точно управляясь на основе количественных моделей ( 28 — 30 ). Кроме того, использование ферромагнитных микрочастиц в качестве распределенных источников срабатывания позволяет легко миниатюризировать ферромагнитных мягких роботов до субмиллиметровых масштабов.

Продолжая развитие последних достижений в области материалов, изготовления и теории ферромагнитных мягких роботов ( 28 — 31 ), мы представляем ферромагнитных роботов с мягким континуумом субмиллиметрового масштаба, которые могут перемещаться в сильно ограниченных средах, таких как узкие и извилистая сосудистая сеть, основанная на активном всенаправленном управлении при срабатывании магнитного поля (рис. 1B). Корпус робота состоит из мягких полимерных матриц с равномерно распределенными магнитотвердыми микрочастицами (рис.1C) и, таким образом, может быть легко изготовлен в субмиллиметровом масштабе на основе печати или литья под давлением (рис. 1E). Чтобы справиться со значительным трением, возникающим при перемещении в сильно неструктурированной среде ( 5 , 32 ), мы вырастили гидрогелевую пленку ( 33 ), тонкий (от 10 до 25 мкм) слой гидратированных сшитых полимеров на поверхность. поверхность робота. Эта гидрогелевая пленка эффективно снижает поверхностное трение из-за высокого содержания воды. На основе теоретической основы, основанной на механике сплошной среды, разработанной для ферромагнитных мягких материалов ( 31 ), мы также представляем наши основанные на моделях стратегии проектирования материалов для оптимизации срабатывания наших роботов с мягким континуумом.Сочетая все эти функции, мы демонстрируем возможность навигации в сложных и ограниченных средах, таких как цереброваскулярный фантом с множественными аневризмами, по которым сложно перемещаться с помощью громоздких роботизированных катетеров или пассивных ручных инструментов. Включая функциональное ядро ​​в тело робота, мы дополнительно демонстрируем дополнительные функции, такие как управляемая доставка лазера, в реалистичных условиях in vitro с учетом клинических проблем.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Ферромагнитные композитные чернила

Ферромагнитные материалы, как правило, развивают сильную наведенную намагниченность под действием приложенных магнитных полей.В отличие от магнитомягких материалов, таких как чистое железо, которые легко теряют наведенную намагниченность после снятия внешнего поля, магнитотвердые материалы, такие как неодим-железо-бор (NdFeB), характеризуются своей способностью сохранять высокую остаточную намагниченность против внешнее поле, когда они магнитно насыщены из-за их высокой коэрцитивной силы (рис. S1A) ( 31 ). Основной корпус нашего робота из мягкого континуума был изготовлен из эластомерного композита, который содержит намагничиваемые микрочастицы (в среднем размером 5 мкм; рис.S2C) сплава NdFeB ( 28 — 30 ). Мягкая полимерная матрица корпуса робота состояла из силиконовых [полидиметилсилоксановых (PDMS)] или термопластичных полиуретановых (TPU) эластомеров, в зависимости от требуемых механических свойств.

На начальном этапе производственного процесса наши ферромагнитные композитные чернила были приготовлены путем гомогенного смешивания немагнитных частиц NdFeB с неотвержденной смолой PDMS или TPU, растворенными в растворителе в заданной объемной доле.Чтобы придать смеси желаемые реологические свойства для облегчения ее изготовления в дальнейшем, мы намагничивали всю смесь при приготовлении, применяя сильный импульс магнитного поля для магнитного насыщения диспергированных частиц NdFeB. Это превратило ранее свободно текучую смесь в тиксотропную пасту (рис. 1D) со свойствами текучести при сдвиге (рис. S1B) и разжижения при сдвиге (рис. S1C) благодаря сильному взаимодействию между постоянно намагниченными микрочастицами NdFeB. Приобретенные реологические свойства после намагничивания были не только важны для производства, как подробно описано в следующем разделе, но также способствовали предотвращению фазового разделения наших композитных чернил из-за осаждения диспергированных частиц с течением времени (рис.S1, от D до F). Подавленное разделение фаз гарантировало микроструктурную однородность (рис. S2B), что позволило нам постулировать однородный континуум при моделировании макроскопического поведения нашего материала для количественного прогнозирования реакции нашего мягкого континуального робота на срабатывание магнитного поля (подробности см. В дополнительных материалах). .

Печать / литье под давлением

Основной корпус нашего робота из мягкого континуума состоял из магниточувствительного наконечника (рис. 1C), за которым следовал магнитно-неактивный сегмент (рис.4А). Робот из мягкого континуума может быть изготовлен путем печати или литья под давлением, причем оба эти метода требовали экструзии тиксотропных пастообразных чернил через микронасадку под давлением (рис. 1E). Техника печати отличается от традиционной экструзии расплавленных термопластичных полимеров тем, что не требует нагревания для плавления и псевдоожижения краски. Разжижение намагниченных чернил при сдвиге гарантирует, что композитные чернила могут быть легко выдавлены под давлением, а наличие напряжения текучести помогло нанесенным чернилам сохранять свою форму ( 30 ) вместо того, чтобы растекаться и становиться плоскими (рис.1D). Когда требовалась дополнительная механическая опора или функциональные возможности, функциональное ядро ​​могло быть встроено в тело робота посредством литья под давлением. Для этого процесса в качестве формы использовалась микропробирка, в которую мы впрыскивали тиксотропные композитные чернила, располагая концентрическое функциональное ядро ​​внутри формы. После завершения печати или впрыска печатные или формованные чернила подвергались термическому отверждению (композит на основе PDMS) или испарению растворителя (композит на основе TPU) при нагревании, чтобы затвердеть в теле робота.Во время процесса нагревания наличие предела текучести помогло незатвердевшим чернилам сохранять свою форму на печатной основе или оставаться стабильными в форме вместо того, чтобы течь и улетучиваться из-за снижения вязкости при повышенной температуре. После этого магнитно-активный наконечник снова был равномерно намагничен в осевом направлении, чтобы запрограммировать магнитную полярность, необходимую для создания отклонения при срабатывании магнитного поля (рис. 1С).

Кожа из гидрогеля

Кожа из гидрогеля на внешней поверхности робота (рис.1C) состоял из сшитых гидрофильных полимеров [полидиметилакриламид (PDMAA)], которые были привиты к цепям эластомера на поверхности робота. Для процедуры покрытия гидрогелем мы следовали ранее описанному протоколу ( 33 ). Сначала затвердевшее тело робота обрабатывали органическим раствором на основе этилового спирта, который содержит гидрофобные фотоинициаторы (бензофенон). Воздействие этого органического раствора вызвало поглощение фотоинициаторов поверхностью робота, вызванное набуханием.Обработанное тело затем погружали в раствор мономера гидрогеля (DMAA) (рис. 1F), содержащий гидрофильные фотоинициаторы (Irgacure 2959). Под воздействием ультрафиолетового (УФ) излучения (рис. 1F) мономеры гидрогеля полимеризовались гидрофильными инициаторами, в то время как они ковалентно прививались к поверхностно связанным эластомерам активированным бензофеноном, оставляя тонкий слой гидрогеля и полимера взаимопроникающий на поверхности. Толщина гидрогелевой оболочки составила от 10 до 25 мкм по изображениям флуоресцентного микроскопа, полученным с образцов с покрытием и без покрытия с плоской геометрией (лист толщиной 1 мм) (рис.2, от А до Г). Микроскопические изображения идентифицировали присутствие гидрогелевой кожи на покрытых образцах.

Рис. 2 Кожа гидрогеля как смазочный слой.

Поперечные сечения ( A ) покрытого образца PDMS + NdFeB (20 об.%) С гидрогелевой кожей, визуализируемые абсорбированным флуоресцеином, и ( B ) образца без покрытия без гидрогелевой кожи. Пунктирная линия в (B) указывает границу поперечного сечения образца без покрытия. Вид сверху ( C ) покрытого образца с гидрогелевой кожей и ( D ) образца без покрытия.Пятнышки флуоресценции, видимые в образце без покрытия, были вызваны остаточным флюоресцеином, адсорбированным на поверхности. ( E ) Схема испытательной установки для измерения коэффициентов трения с помощью реометра. ( F ) Схема испытательной установки для измерения силы, необходимой для вытягивания цилиндрического образца (диаметром 8 мм) с постоянной скоростью при приложении нормальной силы парой захватов. ( G ) Полулогарифмический график тянущего усилия, измеренного с течением времени во время испытания на вытягивание, выполненного при 200 мм мин. ^-1 для образцов с покрытием и без покрытия при двух различных условиях нормальной силы (2 и 5 Н).Коэффициенты трения измерены как для образцов с покрытием, так и для образцов без покрытия при различных скоростях сдвига ( H ) и нормальном давлении ( ± ). ( Дж ) Коэффициенты трения, измеренные при длительном сдвиге образцов с покрытием и без покрытия до 60 мин при скорости сдвига 0,5 с ^-1 при нормальном давлении 6 кПа. Планки погрешностей в (H) — (J) указывают SD средних значений, полученных из пяти различных измерений.

Полученная гидрогелевая пленка уменьшала поверхностное трение, которое характеризовалось коэффициентами трения, измеренными при испытании реометра при применении различных уровней скорости сдвига и нормального давления (рис.2E). Измерения показали 10-кратное снижение коэффициента трения (рис. 2, H и I) в результате смазывания гидрогелевой кожи во всех данных условиях. Кроме того, покрытая гидрогелевым покрытием кожа оставалась стабильной и неповрежденной даже после длительного стрижки в течение часа, демонстрируя достаточную механическую прочность (фиг. 2J). Мы также измерили силы, необходимые для вытягивания цилиндрических образцов с гидрогелевой оболочкой и без нее с постоянной скоростью (200 мм мин. ^-1 ) при различных нормальных силах (2 и 5 Н), приложенных парой захватов (рис.2F). Результаты показали существенное снижение тягового усилия из-за самосмазывающейся гидрогелевой кожи (рис. 2G). Когда приложенная нормальная сила составляла 2 Н, гидрогелевая кожа уменьшала тянущее усилие в 15 раз (с 2,65 до 0,18 Н). Когда нормальная сила была увеличена с 2 до 5 Н, сила, необходимая для вытягивания того же образца без покрытия с той же скоростью, увеличилась на 150%. По сравнению с этим усилие, необходимое для вытягивания образца с покрытием, увеличилось всего на 60%, что показывает, насколько эффективно самосмазывающаяся гидрогелевая пленка снижает поверхностное трение при повышенной нагрузке.

Оболочки из кремнезема вокруг частиц

Ферромагнитные сплавы обладают высокой коррозионной активностью из-за высокого содержания железа. Чтобы предотвратить коррозию внедренных частиц NdFeB на гидратированной поверхности раздела с водосодержащей оболочкой гидрогеля, мы покрыли частицы тонкой оболочкой из диоксида кремния (рис. 1C) на основе реакции конденсации тетраэтилортосиликата (TEOS), который зародился вокруг частицы, чтобы сформировать слой сшитого диоксида кремния (рис. S2A). Полученная в результате оболочка из диоксида кремния была определена как толщина 10 нм по изображениям, полученным с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) (рис.S2D) и дополнительно подтвержден инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье, которая указала на присутствие связей Si─O─Si (рис. S2E). Эффективность оболочки из диоксида кремния в предотвращении коррозии частиц NdFeB может быть подтверждена путем проведения испытания на выщелачивание как покрытых, так и непокрытых частиц слабым кислотным раствором (0,2 мМ HCl, pH 3). Результаты показывают сильно окисленные частицы без покрытия, но без видимых изменений в частицах с покрытием из диоксида кремния, что иллюстрирует антикоррозионный эффект кремнеземной оболочки, образованной вокруг частиц NdFeB (рис.S2F). Из-за предельной толщины оболочки из диоксида кремния по сравнению с размером микрочастиц, покрытие из диоксида кремния приводило к небольшому увеличению объема, который, по приблизительным оценкам, составлял около 1%, если предположить, что слой диоксида кремния однороден вокруг сферической частицы.

Конструкция для оптимального срабатывания

Как магнитные, так и механические свойства тела робота, изготовленного из мягких ферромагнитных композитов, менялись в зависимости от концентрации частиц. Здесь мы описываем нашу стратегию проектирования материалов для оптимизации работы предлагаемого ферромагнитного робота из мягких сплошных сред.На основе нашей теоретической основы, разработанной для ферромагнитных мягких материалов ( 30 , 31 ), мы сначала предоставляем фундаментальные уравнения для количественного описания деформации ферромагнитных мягких материалов при срабатывании магнитного поля. Обозначим плотность магнитного момента (или намагниченность) в любой точке ферромагнитного мягкого материала в эталонной (недеформированной) конфигурации вектором M . Под действием приложенного магнитного поля, обозначенного вектором B , ферромагнитный мягкий материал может деформироваться.Деформация в любой точке материала характеризуется тензором градиента деформации F . Приложение магнитного поля к встроенному магнитному моменту в материал создает магнитное напряжение Коши σ ^{магнитное} = — B ⊗ FM , которое вызывает деформацию ( 30 , 31 ), где операция ⊗ обозначает диадическое произведение, которое принимает два вектора для получения тензора второго порядка. Между тем, деформация материала порождает упругое напряжение Коши σ ^{, упругое} , которое также является функцией F , определяемой гиперупругими конститутивными моделями, такими как модель нео-Гука ( 30 , 31 ).Общее напряжение Коши в материале σ = σ ^{, упругий} + σ ^{магнитный} затем подставляется в уравнение равновесия в формуле. S3, по которому можно оценить деформацию (т.е. F ) в любой точке материала, находящейся в состоянии равновесия. Хотя для расчета деформации ферромагнитных мягких материалов были предложены альтернативные подходы, основанные на силе и крутящем моменте магнитного тела ( 28 , 29 ), текущий подход, основанный на магнитном напряжении, может быть легко реализован в коммерческих пакетах программного обеспечения конечных элементов, таких как как Abaqus.Кроме того, магнитное напряжение может легко восстановить силу магнитного тела и плотности крутящего момента, используемые в других подходах (подробности см. В дополнительных материалах).

Поскольку магниточувствительный наконечник нашего робота из мягкого континуума намагничен в осевом направлении (т.е. M в осевом направлении), наконечник имеет тенденцию изгибаться вдоль приложенного магнитного поля B (рис. 1C) из-за магнитного тела крутящие моменты, создаваемые внедренными намагниченными частицами. Чтобы найти оптимальную концентрацию частиц, которая дает наибольший изгиб при заданных условиях и геометрии, без потери общности, мы рассмотрим пучок длиной L и диаметром D в однородном магнитном поле B , приложенном перпендикулярно к M (рис.3А). Кроме того, чтобы использовать гибкое аналитическое решение, мы также предполагаем, что магнитно-активный наконечник претерпевает небольшой изгиб, где отклонение (обозначенное δ на фиг. 3A) составляет менее 10% от длины наконечника L . Затем мы можем получить следующее аналитическое выражение для отклонения магнитоактивного наконечника (подробности доступны в дополнительных материалах) δL = 169 (MBG) (LD) 2 (1), где M и B — величины намагниченности и приложенного магнитного поля соответственно, а G обозначает модуль сдвига материала, который в текущем анализе рассматривается как неогуковское твердое тело.Уравнение 1 связывает свойства материала (намагниченность M и модуль сдвига G ), геометрию (длина балки L и диаметр D ) и напряженность рабочего поля B с нормализованным отклонением. Из уравнения. 1, мы замечаем, что при небольшом изгибе отклонение балки линейно пропорционально безразмерной величине, MB / G , а квадратично зависит от соотношения сторон L / D . Безразмерная величина MB / G может интерпретироваться как напряженность рабочего поля, нормированная на свойства материала.Учитывая, что и M , и G зависят от объемной доли частиц, уравнение. 1 означает, что, вероятно, будет оптимальная точка, в которой нормированный прогиб будет максимальным.

Рис. 3 Оптимальная конструкция ферромагнитного мягкого робота.

( A ) Схема ферромагнитного робота из мягкого континуума с однородной намагниченностью M в осевом направлении, отклоняющейся в направлении однородного магнитного поля B , приложенного перпендикулярно к телу.Свободная длина и внешний диаметр робота обозначены L и D соответственно. δ указывает отклонение свободного конца, а θ указывает угол отклонения. ( B ) Величина намагниченности, обозначенная M , линейно изменяется с объемной долей внедренных магнитных частиц. ( C ) Модуль сдвига (обозначенный G ) ферромагнитного композита при различных концентрациях частиц. ( D ) Прогнозирование изменения M / G , характеристической величины, которая определяет степень отклонения для небольшого изгиба, с объемной долей частиц при заданной напряженности приложенного поля для данной геометрии.Единица этой величины, Т ^-1 или эквивалентный А · м Н ^-1 , была намеренно опущена для простоты. ( E ) Угол срабатывания, спрогнозированный на основе моделирования методом конечных элементов и экспериментальных измерений, нанесенный на график в зависимости от напряженности приложенного поля, нормированной на свойства материала ( M и G ) для определенного состава (20 об.%) С различными пропорциями: L / D = 10, 15, 20. ( F ) Изменение угла срабатывания в зависимости от концентрации частиц при разной напряженности поля срабатывания: B = 10, 20, 40, 80 мТл, предсказано по результатам моделирования, когда L / D = 10.( G ) Прогнозирование изменения M ² / G , величины, которая характеризует плотность энергии в отклоненном теле для случая малого изгиба, с объемной долей частиц при данной напряженности приложенного поля для данной геометрия. Единица этого количества, A ² / N, была намеренно опущена для краткости. Средняя плотность энергии, предсказанная моделированием методом конечных элементов для ( H ) малых и ( I ) больших случаев изгиба, как функция концентрации частиц.

Намагниченность ферромагнитного мягкого композита линейно пропорциональна объемной доле частиц NdFeB (рис. 3B) и, следовательно, может быть выражена как M = Mpϕ (2), где M _p обозначает намагниченность магнитных частиц и ϕ обозначает объемную долю частиц. В отличие от намагниченности, модуль сдвига нелинейно увеличивается с увеличением концентрации частиц (рис. 3C). Эту нелинейную зависимость модуля сдвига можно предсказать с помощью простого аналитического выражения в формуле.3, так называемая модель Муни ( 34 ), в предположении, что увеличение модуля сдвига эластомерных композитов, наполненных частицами, аналогично увеличению вязкости суспензий частиц ( 35 ) G = Goexp ( 2.5ϕ1−1.35ϕ) (3) где G _o обозначает модуль сдвига чистого эластомера без частиц. Не наблюдалось значительных различий как в намагниченности (рис. 3B), так и в модуле сдвига (рис. 3C) между композитом на основе частиц без покрытия (PDMS + NdFeB) и композитом на основе частиц, покрытых диоксидом кремния (PDMS + NdFeB @ SiO _2). ), что может быть связано с незначительным изменением объема частиц из-за предельной толщины кремнеземной оболочки, как обсуждалось ранее.Небольшая разница в модуле сдвига между двумя типами композитов также означает, что сродство силиконовых эластомеров к поверхностям из оксида металла (частиц без покрытия) и оксида кремния (частиц, покрытых диоксидом кремния) существенно не различается.

Путем замены Ур. 2 и 3 в уравнение. 1, мы можем определить критическую концентрацию ϕ _c , при которой отклонение максимально для данных условий (напряженность поля B и геометрический фактор L / D ).Расчетная объемная доля составляет 0,207 (или 20,7 об.%), Независимо от M _p и G _o (Рис. 3D). Обратите внимание, что эта критическая концентрация получена для сценариев небольших изгибов, как описано выше. Для большого изгиба результаты моделирования и экспериментов на фиг. 3E показывают, что угол срабатывания θ (определенный на фиг. 3A) монотонно увеличивается как функция нормированной напряженности поля MB / G для различных соотношений сторон L / Д .Следовательно, мы можем ожидать, что критическая концентрация, предсказанная на основе анализа малых прогибов, останется эффективной и для случаев больших изгибов. Это дополнительно подтверждается результатами моделирования для большого изгиба, представленными на рис. 3F, которые показывают, что угол срабатывания изменяется в зависимости от состава материала и напряженности приложенного поля для фиксированной геометрии. Результаты показывают, что угол срабатывания достигает своего максимума для данной напряженности приложенного поля при критической объемной доле (20.7 об.%), Предсказанное выше для случая малого изгиба. Однако по мере увеличения напряженности приложенного поля угол срабатывания начинает насыщаться, приближаясь к 90 °, делая кривые вокруг пика плоскими (рис. 3F).

Когда производство механической работы из-за магнитного срабатывания имеет большее значение, чем большое отклонение, мы можем оптимизировать характеристики срабатывания с точки зрения плотности энергии, которая соответствует количеству работы (на единицу объема), которую можно извлечь из континуальный робот.Для небольшого изгиба эквивалентная сила, создаваемая на свободном конце балки, может быть рассчитана как F = MBA (см. Дополнительные материалы), где A обозначает площадь поперечного сечения балки. Комбинируя это с формулой. 1, мы можем найти аналитическое выражение для плотности энергии u следующим образом: su = 169 (M2B2G) (LD) 2 (4)

. 2 и 3 в уравнение. 4, мы находим, что плотность энергии достигает максимума, когда объемная доля частиц равна 29.3 об.% При данных условиях с точки зрения приложенной напряженности поля B и геометрии L / D (рис. 3G). Этот аналитический прогноз подтверждается нашим моделированием для небольшого изгиба (рис. 3H), которое показывает, как плотность энергии изменяется в зависимости от объемной доли частиц, когда B = 5 мТл и L / D = 10. Однако по мере увеличения изгиба пик, при котором плотность энергии максимальна, смещается вправо в сторону более высоких объемных долей (рис.3I). Пик в конечном итоге исчезает, когда угол срабатывания достигает насыщения, после чего плотность энергии продолжает увеличиваться с увеличением объемной доли частиц. Качественно это можно понять, рассматривая экспоненциально увеличивающуюся жесткость (рис. 3C), которая вносит основной вклад в плотность энергии, когда уровень деформации остается почти неизменным (рис. 3F).

Когда свойства материала M и G фиксированы из-за заданной объемной доли частиц, характеристики срабатывания нашего ферромагнитного робота с мягким континуумом при заданной напряженности приложенного поля все еще можно оптимизировать, регулируя соотношение сторон в соответствии с уравнениями .1 и 4 вместе с результатами моделирования на рис. 3. Это подразумевает, что мелкие особенности с высоким соотношением сторон, такие как ресничные роботы с мягким континуумом, потребовали бы значительно более низкой напряженности поля, чтобы вызвать срабатывание изгиба. Учитывая, что метод, основанный на печати, может легко создавать очень мелкие детали диаметром до 80 мкм, как показано в предыдущем исследовании ( 30 ), такие чрезвычайно тонкие, похожие на реснички роботы из мягкого континуума также могут быть разработаны для приложений, требующих манипулирование очень деликатными структурами.Однако, несмотря на эти возможности изготовления и миниатюризации, мы больше сосредоточились на проектировании, изготовлении и демонстрации наших ферромагнитных роботов с мягким континуумом в контексте функциональных проблем и требований к обычным роботам континуума, чтобы ограничить объем данного исследования. Следовательно, наши демонстрации в основном сосредоточены на функциональных возможностях, достигаемых с помощью предлагаемой концепции ферромагнитных роботов с мягким континуумом, таких как активная управляемость, навигация и маневренность, при этом предлагаются дополнительные возможные функции, обеспечиваемые встроенными функциональными ядрами.

Активное рулевое управление и навигация

Далее мы демонстрируем основные возможности наших ферромагнитных роботов с мягким континуумом, разработанных для навигации в сложных и ограниченных средах, таких как сосудистая сеть, на основе активного рулевого управления при срабатывании магнитного поля и дополнительных функций, обеспечиваемых встроенным функциональным ядром. в теле робота. На рис. 4А показана предлагаемая концепция ферромагнитного робота из мягкого континуума, проходящего через набор колец с помощью своего магниточувствительного наконечника, который следует за направлением приложения рабочего поля.Для экспериментальной демонстрации мы использовали цилиндрический постоянный магнит (диаметр и высота 50 мм) для приложения управляющих магнитных полей на расстоянии. Основной принцип срабатывания магнита и управления состоял в том, чтобы выровнять центральную ось (обозначенную осью z на рис. S5A) магнита в желаемом направлении, чтобы вызвать изгиб кончика робота в желаемом направлении (рис. S5B). Хотя приведение в действие изгиба в целом осуществляется за счет крутящих моментов магнитного тела, как обсуждалось ранее, пространственные градиенты приложенных магнитных полей также могут вызывать силы магнитного тела, которые дополнительно побуждают кончик робота выровняться вдоль центральной оси магнита (рис.S6), как описано в дополнительных материалах.

Рис. 4 Демонстрация возможностей активного рулевого управления и навигации.

( A ) Схема продемонстрированного ферромагнитного робота из мягкого континуума с магниточувствительным наконечником (с однородной намагниченностью M ) и коническим нитиноловым сердечником, необходимым для активного рулевого управления и навигации при магнитном срабатывании. ( B ) Экспериментальная демонстрация сконструированного ферромагнитного робота из мягкого континуума (на основе композита PDMS + NdFeB), избирательно перемещающегося через набор колец на основе магнитного срабатывания и управления.Магнитные поля для срабатывания (от 20 до 80 мТл) создавались цилиндрическим постоянным магнитом (диаметр и высота 50 мм) на расстоянии (от 40 до 80 мм). Проксимальный конец толкали, чтобы продвинуть управляемый магнитом дистальный конец робота во время навигации. Внешний диаметр продемонстрированного прототипа составлял 600 мкм. Подробные размеры демонстрационной установки представлены на рис. S4A.

На рисунке 4B и видеоролике S1 показана экспериментальная демонстрация изготовленного прототипа, который выборочно перемещается по набору свободно расположенных колец (см. Рис.S4A для подробностей) на основе рулевого управления, достигаемого путем ручного управления одним магнитом. Продемонстрированный прототип был изготовлен методом литья под давлением (рис. 1E) композитных чернил PDMS + NdFeB и имел диаметр 600 мкм. Чтобы обеспечить механическую поддержку и толкание, необходимые для продемонстрированной задачи, мы включили сердечник из никель-титанового сплава (нитинола) в корпус робота (рис. 4A). Поскольку нитиноловая сердцевина была получена от наконечника коммерческого проводника, магниточувствительный наконечник естественным образом соединялся с промышленным проводником (подробности см. В разделе «Материалы и методы»).Мы также изготовили еще один прототип на основе напечатанного композита TPU + NdFeB без сердечника. Печатный сегмент также был подключен к коммерческому проводнику. Как показано на рис. S3 и фильм S2, прототип на основе TPU выполнял те же функциональные задачи, которые показаны с прототипом на основе PDMS на фиг. 4B и фильмом S1. Поскольку напечатанный сегмент не содержит сердцевины для дополнительной поддержки, этот прототип был спроектирован так, чтобы иметь больший диаметр (810 мкм), чтобы обеспечить достаточную жесткость на изгиб, необходимую для демонстрируемых задач.Навигационные характеристики двух прототипов сопоставимы, если учесть среднее время, необходимое для выполнения продемонстрированной задачи: 50 ± 1,58 с для первого прототипа и 54 ± 1,87 с для второго прототипа. Учитывая более высокие степени свободы с точки зрения дизайна и изготовления, мы решили использовать композит на основе PDMS для дальнейшего изучения возможных конструкций и функций предлагаемых ферромагнитных роботов с мягким континуумом с функциональными ядрами.

Чтобы сделать крутые повороты и, следовательно, двигаться по извилистому пути, мы ввели изменение жесткости на изгиб магниточувствительной части нашего мягкого континуального робота.Теперь континуальный робот (диаметр 600 мкм) имеет короткий (длиной 3 мм) более мягкий сегмент на дальнем конце магнитоактивной части. Этот более мягкий сегмент состоял только из композита PDMS + NdFeB и, таким образом, был значительно мягче, чем остальной сегмент, который содержал жесткое нитиноловое ядро ​​(диаметр 80 мкм). Рассчитанный эффективный модуль Юнга более жесткого сегмента (14 МПа) в 10 раз больше, чем у более мягкого сегмента (1,4 МПа) из уравнения. 5 в материалах и методах. Оба сегмента имеют равномерную намагниченность ( M = 128 кА · м ^-1 ) в осевом направлении.Более мягкий и, следовательно, более отзывчивый наконечник позволяет использовать несколько режимов и степеней изгиба в зависимости от направления и силы приложенного исполнительного поля, а также неограниченной длины магнитно-активного сегмента, как это было предсказано на основе моделирования на основе нашей модели на рис. (От А до С). Когда неограниченная длина жесткого сегмента равнялась длине мягкого сегмента, только самый конец континуального робота эффективно реагировал на приложенные магнитные поля, создавая J-образный наконечник (рис.5А). Это связано с тем, что короткий свободный сегмент имеет большую жесткость на изгиб из-за небольшого удлинения, как показано на фиг. 3E. По мере увеличения длины без ограничений жесткость на изгиб более жесткого сегмента уменьшалась, что увеличивало радиус кривизны общего изгиба при срабатывании магнитного поля (рис. 5, B и C). На рисунке 5D и видеоролике S3 показана экспериментальная демонстрация нашего изготовленного прототипа, движущегося по извилистому пути, образованному серией тесно расположенных колец (см.рис.S4B), основанный на способности делать крутые повороты, что было предусмотрено конструкцией, описанной выше.

Рис. 5 Несколько режимов и степеней изгиба для навигации по извилистой дороге.

( A от до C ) Результаты моделирования, определяющие несколько различных режимов и степеней отклонения, в зависимости от неограниченной длины магниточувствительного наконечника (состоящего из жестких и мягких сегментов), а также напряженности и направления приложенного поля, которые помощь в создании крутых поворотов при движении по извилистым дорогам.( D ) Экспериментальная демонстрация навигации по сильно нелинейному пути, образованному набором тесно расположенных нескольких колец. Магнитные поля для срабатывания (от 20 до 80 мТл) создавались цилиндрическим постоянным магнитом (диаметр и высота 50 мм) на расстоянии (от 40 до 80 мм). Проксимальный конец толкали, чтобы продвигать управляемый магнитом дистальный конец робота во время навигации. Внешний диаметр продемонстрированного прототипа составлял 600 мкм. Подробный размер демонстрационной установки представлен на рис.S4B.

Чтобы проиллюстрировать потенциальное влияние предлагаемых ферромагнитных роботов с мягким континуумом на медицинские приложения, мы расширили продемонстрированные возможности управления и навигации наших роботов с мягким континуумом на более реалистичную, клинически значимую среду. С этой целью мы использовали силиконовый сосудистый фантом реального размера, который воспроизводит определенную анатомию сосудов головного мозга, называемую Уиллисовским кругом, а также окружающие артерии с множественными аневризмами (локализованная дилатация) в разных местах.Как видно на рис. S7, сосудистые структуры очень сложные и извилистые, с несколькими остроугольными углами. Внутренний диаметр силиконовых сосудов вдоль целевого пути (от сонной артерии до средней мозговой артерии на рис. S7B), по которому должен перемещаться наш континуальный робот, составлял от 2,5 до 7,5 мм, а аневризмы, которые нужно было охватить по пути, составляли 9 мм ( первый), 7,5 мм (второй) и 5 ​​мм (третий) диаметром (рис. S7A). Общее расстояние, пройденное роботом по заданной траектории, составляло около 250 мм (рис.S7, B и C). Требуемая задача для нашего ферромагнитного робота из мягкого континуума заключалась в том, чтобы достичь всех аневризм на заданном пути, демонстрируя при этом способность определять местонахождение дистального конца робота внутри каждой аневризмы на основе возможностей магнитного срабатывания и управления. Кроме того, следует избегать прямого контакта робота с внутренней стенкой аневризмы, поскольку аневризмы имеют высокий риск разрыва, что может привести к геморрагическому инсульту.

С того же прототипа, представленного ранее (рис.5 и фильм S3), мы экспериментально демонстрируем способность нашего ферромагнитного робота с мягким континуумом успешно выполнять требуемые задачи в сосудистом фантоме, который был заполнен аналогом крови, который имитирует трение между коммерческими проводниками и реальными кровеносными сосудами. Как видно на рис. 6 и видеоролике S4, предложенный робот с ферромагнитным мягким континуумом был способен плавно перемещаться по заданному пути, выполняя все требуемые задачи без каких-либо заметных трудностей или непреднамеренного движения.Важность и эффективность самосмазывающейся гидрогелевой кожи стали очевидны при сравнении навигационных характеристик роботов из ферромагнитного мягкого континуума с гидрогелевой кожей и без нее. Как показано в фильме S5, прототип без покрытия пострадал от значительного трения, действующего на робота при прохождении первого остроугольного угла, демонстрируя нежелательные рывки. Несмотря на возможность всенаправленного управления, которая позволяла роботу ориентировать свой дистальный конец в желаемом направлении, значительное трение не позволяло телу робота двигаться дальше.При дальнейшем толчке с последующим рывком робот ударил внутреннюю стенку первой аневризмы. После непредсказуемого поражения второй аневризмы продемонстрированный прототип без гидрогелевой кожи в конечном итоге не смог пройти дальше через третий острый и узкий угол.

Рис. 6. Демонстрация навигации по трехмерной цереброваскулярной фантомной сети.

Робот из мягкого континуума сначала прошел через острый угол с острым углом (между t = 0 с и t = 5 с).Робот сделал еще один крутой поворот после достижения первой аневризмы ( t = 11 с) на основании способности магнитного управления для достижения второй аневризмы ( t = 15 с). Затем он сделал еще один резкий поворот в остроугольном углу под второй аневризмой ( t = 18 с), чтобы достичь третьей аневризмы ( t = 25 с) и продвинулся дальше вниз по потоку ( t = 36 с). . Магнитные поля для приведения в действие (от 20 до 80 мТл) создавались цилиндрическим (диаметр и высота 50 мм) постоянным магнитом на расстоянии (от 40 до 80 мм).Проксимальный конец толкали, чтобы продвигать управляемый магнитом дистальный конец робота во время навигации. Внешний диаметр продемонстрированного прототипа составлял 600 мкм. Обратите внимание, что робот из континуума может выглядеть толще своего реального размера из-за увеличивающего эффекта круглого толстостенного силиконового сосуда. Подробная анатомия и размеры модели фантома представлены на рис. S7.

Как обсуждалось ранее, коммерческие роботы континуума с навигационными возможностями в основном ограничиваются кардиологическими и легочными вмешательствами, в основном из-за относительно большого размера (несколько миллиметров в диаметре).В отличие от этих громоздких устройств, коммерческие проволочные направители могут достигать меньших и более узких участков при тщательной манипуляции квалифицированными специалистами по вмешательству и, следовательно, широко используются в цереброваскулярной и эндоваскулярной нейрохирургии ( 6 ). Для этих управляемых вручную пассивных проволочных направителей дистальный конец устройства обычно имеет предварительно заданную форму с фиксированной кривизной или форму изогнутой или изогнутой формы, вместо того, чтобы быть прямым, для целей управления ( 36 , 37 ). Этот предварительно согнутый дистальный конец можно сориентировать, вручную повернув проксимальный конец устройства.После ориентации кончика в желаемом направлении посредством скручивания проксимальный конец толкают, чтобы продвинуть вперед все устройство. При этой толкающей манипуляции кончик гибкого диска приспосабливается к окружающей среде и пассивно следует по непрерывному пути, когда проволочный направитель движется вперед.

Чтобы проиллюстрировать важность активного рулевого управления предлагаемых ферромагнитных роботов с мягким континуумом, мы также сравнили навигационные характеристики нашего прототипа с таковыми из коммерческого проводника сопоставимого диаметра в фильме S6.Мы выбрали предварительно сформированный гидрофильный проводник с фиксированной кривизной, достаточно большой, чтобы пересечь большой промежуток внутри первой аневризмы. Обратите внимание, что, однако, эта демонстрация с определенным предварительно сформированным устройством не представляет собой манипуляции с проводником, выполняемые квалифицированными интервенционистами, и поэтому ее следует рассматривать просто как иллюстративный пример. Из демонстрации мы сначала замечаем, что даже несмотря на то, что предварительно изогнутая форма с большой кривизной позволила устройству почти без усилий пройти большую (первую) аневризму благодаря поворотному управлению, самый конец устройства мог действовать как якорь, вызывающий сильное трение и, следовательно, резкие движения при навигации на узком судне.Кроме того, фиксированная кривизна предварительно сформированного наконечника не использовалась для управления на основе поворота в сильно ограничивающих условиях, таких как область около третьей (самой маленькой) аневризмы. Хотя использование формируемых проволочных направителей может решить эту проблему, дополнительное время, необходимое для повторяющихся маневров по изменению формы и регулировок, вероятно, будет неизбежным ( 36 ). В связи с этим мы ожидаем, что предлагаемый робот с мягким континуумом сможет преодолеть текущие ограничения ручных проводников, присущие их пассивным механизмам рулевого управления.

Управляемая доставка лазера

Продолжая расширять продемонстрированные возможности предложенной концепции ферромагнитных роботов с мягким континуумом, мы демонстрируем дополнительные функции, обеспечиваемые функциональным ядром. В качестве иллюстративного примера, имеющего отношение к потенциальным медицинским приложениям, мы включили оптическое волокно в тело робота, чтобы продемонстрировать концепцию доставки лазера с магнитным управлением (рис. 7A). На рисунке 7B показаны экспериментальные установки для демонстрации и изготовленный прототип, внешний диаметр которого (обозначенный D на фиг.7A) был рассчитан на 500 мкм. Встроенное оптическое волокно с внешним диаметром (обозначенным d на фиг. 7A) 245 мкм состоит из кремнеземной сердцевины, оболочки и защитного акрилатного покрытия. Данная задача заключалась в точном наведении лазерного луча на маленькие цели (точки размером 2 мм) в желаемом порядке, основанном на срабатывании магнитного поля (рис. 7C). Как показано в фильме S7, всенаправленное рулевое управление и гибкое движение позволили роботу с мягким континуумом успешно выполнить желаемую задачу.

Рис. 7 Демонстрация управляемой доставки лазера.

( A ) Схематическое изображение робота из ферромагнитного мягкого континуума с оптическим волокном в качестве функционального ядра, встроенного в тело робота, через которое доставляется лазер. ( B ) Экспериментальная установка для демонстрации управляемой доставки лазера. ( C ) Крупным планом вид лазерного излучающего наконечника, который точно наводит лазерный луч на маленькие цели (2-миллиметровые точки) в заданном порядке на основе всенаправленного магнитного управления.Магнитные поля для манипуляций (от 20 до 80 мТл) создавались цилиндрическим (диаметр и высота 50 мм) постоянным магнитом на расстоянии (от 40 до 80 мм). Внешний диаметр продемонстрированного прототипа составляет 500 мкм.

Одним из возможных примеров потенциальных медицинских применений этой продемонстрированной возможности может быть лечение с помощью лазера стеноза сосудов (или атеросклероза; сужение артерии из-за накопления бляшек на внутренних стенках, как показано на рис. 1A), которое обычно происходит в сонной артерии, по которой кровь поступает в мозг от сердца.В качестве иллюстративного примера в этом контексте мы демонстрируем предлагаемую концепцию и функциональные возможности нашего робота, доставляющего лазерный мягкий континуум, в секции сонной артерии сосудистого фантома (рис. S7B), как показано на рис. 8 и видеоролике S8. В демонстрации континуальный робот сначала достиг целевого места в сонной артерии, а затем испустил зеленый лазерный луч возле внутренней стенки. Затем он изменил направление и положение излучающего лазерный луч наконечника с помощью магнитного управления (рис.8А). После этого он выключил лазер и двинулся вниз по сонной артерии (рис. 8B). Тот же прототип на рис. 7 диаметром 500 мкм использовался для текущей демонстрации, а внутренний диаметр навигационной сонной артерии составлял от 5 до 7,5 мм.

Рис. 8 Демонстрация управляемой доставки лазера в фантомную сонную артерию.

Робот с ферромагнитным мягким континуумом ( A ), излучающий лазерный луч на различные целевые участки фантомной внутренней сонной артерии (рис.S7B) на основе магнитного управления и ( B ) навигации вниз по потоку после выключения лазера. Магнитные поля для манипуляции (от 20 до 50 мТл) создавались цилиндрическим (диаметр и высота 50 мм) постоянным магнитом на расстоянии (от 50 до 80 мм). Проксимальный конец толкали для продвижения робота во время навигации. Внешний диаметр продемонстрированного прототипа составляет 500 мкм. Опять же, прототип может выглядеть больше, чем фактический размер из-за увеличивающего эффекта круглого толстостенного имитационного кровеносного сосуда.

Однако включение оптического волокна, если оно неправильно спроектировано, может значительно увеличить жесткость на изгиб и, следовательно, может ограничить угол изгиба при заданных приложенных магнитных полях. Доказанный прототип, продемонстрированный выше, содержал немодифицированное оптическое волокно с относительно толстым защитным акрилатным покрытием. Чтобы уменьшить или исключить ненужную часть повышенной жесткости на изгиб, этот защитный слой может быть заменен оболочкой из ферромагнитного мягкого полимера для дальнейшей разработки.После выполнения такой оптимизации конструкции продемонстрированная способность удерживать наконечник, излучающий лазерный луч, в положении на основе магнитного управления, может помочь предотвратить нежелательное движение или смещение наконечника из желаемого места во время лазерной абляции, тем самым повышая точность и безопасность. , которые имеют первостепенное значение на протяжении всей процедуры. Возможных приложений может быть больше. Например, при оснащении миниатюрным дополнительным металлооксидным полупроводниковым датчиком (CMOS) и наличием нескольких функциональных ядер как для освещения, так и для визуализации, наши роботы с мягким континуумом могут дополнительно выполнять эндоскопические процедуры субмиллиметрового масштаба, такие как ангиоскопия ( 38 ). лучше диагностировать эмболию (окклюзию тромбом на рис.1А) в нейроваскулярной сети, которая гораздо менее доступна из-за значительно меньшего размера.

ОБСУЖДЕНИЕ

Здесь мы представили класс роботов из мягкого континуума субмиллиметрового масштаба с возможностью всенаправленного управления при срабатывании магнитного поля на основе ферромагнитных мягких материалов с запрограммированной магнитной полярностью в теле робота. Используя простую, но эффективную теоретическую основу, основанную на механике сплошных сред, поддерживаемую нашим моделированием методом конечных элементов, мы разработали стратегию проектирования для оптимизации характеристик срабатывания предлагаемого ферромагнитного робота с мягким континуумом.Кожа из гидрогеля, наросшая на поверхность робота, существенно уменьшила трение и, следовательно, обеспечила навигацию в сложных и ограниченных условиях, таких как извилистая и узкая фантомная сосудистая сеть. В сочетании с этими возможностями управления и навигации были продемонстрированы дополнительные функции, такие как управляемая доставка лазера, благодаря включению оптического волокна в качестве функционального ядра в корпус робота. Продемонстрировав эти возможности в реалистичных, клинически значимых средах in vitro, мы продемонстрировали применимость ферромагнитных роботов с мягким континуумом для потенциальных медицинских приложений.

Однако для доклинических исследований и клинического перевода в будущем потребуются дальнейшие исследования для оценки биосовместимости наших устройств, таких как устройства для внешней коммуникации, для контакта с кровью и устройства кратковременного действия (<24 часов), в соответствии с применимыми стандартами, такими как как Международная организация по стандартизации (ISO) 10993-1 (Биологическая оценка медицинских устройств: Часть 1). Хотя эти тесты не проводились в текущей работе, есть достаточно доказательств того, что материалы, используемые для предлагаемых устройств, вероятно, будут биосовместимы.Во-первых, как PDMS, так и TPU, как известно, биосовместимы без острой цитотоксичности, как сообщается в большом объеме литературы ( 39 ). Кожа из гидрогеля, в которую заключено тело робота, также считается биосовместимой, учитывая, что как полимеры PDMAA, так и гидрогели не обладают цитотоксичностью ( 40 , 41 ). Хотя чистые материалы NdFeB в целом считаются умеренно цитотоксичными в основном из-за их высокой коррозионной природы, магниты NdFeB, покрытые некоррозионными металлами или металлическими сплавами (например,g., олово, титан и никель-медь) известны своей биосовместимостью и поэтому широко используются в ортодонтических и ортопедических приспособлениях ( 42 — 44 ). Чтобы предотвратить коррозию, мы покрыли наши микрочастицы NdFeB кремнеземом, который также известен как биосовместимый и нецитотоксический ( 45 , 46 ). Поскольку частицы были инкапсулированы в оболочку из диоксида кремния, матрицы PDMS или TPU и гидрогелевую кожу, мы полагаем, что предложенные ферромагнитные роботы с мягким континуумом, вероятно, будут биосовместимы без острой цитотоксичности; однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы сделать более твердые выводы.

В текущем исследовании есть несколько ограничений. Во-первых, управление магнитным рулевым управлением и навигацией, представленное в наборе демонстраций, было достигнуто с помощью визуальной обратной связи с прямым наблюдением за состояниями глазами оператора, что недоступно при навигации глубоко внутри человеческого тела. В реальных клинических условиях наблюдение состояния обеспечивается с помощью рентгеноскопической визуализации, которая визуализирует рентгеноконтрастные компоненты или маркеры проводников / катетеров в режиме реального времени во время навигации ( 36 ).Поскольку наш робот из мягкого континуума содержит достаточный объем рентгеноконтрастных частиц, которые видны под рентгеновскими лучами, стандартная система рентгеноскопической визуализации будет непосредственно применима для обеспечения визуализации робота в реальных клинических условиях, что будет дополнительно изучено в будущих исследованиях. Затем магнитное управление, продемонстрированное в статье, было достигнуто вручную путем регулировки положения и ориентации одного постоянного магнита. Для повышения точности и точности существующие системы магнитного манипулирования ( 15 , 47 — 50 ) или более поздние разработки в области всенаправленного и / или пространственно-селективного управления магнитным полем ( 17 , 18 , 21 , 51 — 53 ) необходимо будет принять для дальнейшего перевода предлагаемой концепции ферромагнитных роботов с мягким континуумом.

В сочетании с этими технологиями наши ферромагнитные роботы с мягким континуумом могут позволить выполнить ряд минимально инвазивных интервенционных процедур, которые в настоящее время недоступны при существующих технологиях. В частности, возможность миниатюризировать наших роботов с мягким континуумом до субмиллиметрового масштаба, которая обеспечивается нашими материалами и схемами изготовления, может обеспечить минимально инвазивный доступ к труднодоступным областям, таким как дистальный отдел нервно-сосудистой сети ( 36 ). В целом, предложенная концепция ферромагнитных роботов с мягким континуумом может открыть возможности для дистанционно управляемой, малоинвазивной роботизированной хирургии для ранее недоступных поражений, тем самым решая проблемы и неудовлетворенные потребности в здравоохранении.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Подготовка ферромагнитных композитных чернил

Ферромагнитные композитные чернила были приготовлены путем гомогенного смешивания микрочастиц NdFeB со средним размером 5 мкм (MQFP-B-2007609-089, Magnequench) с неотвержденной смолой PDMS (Sylgard 184, Dow Corning) или TPU (Elastollan Soft 35A 12P, BASF), растворенные [50 мас.% (Мас.%)] В N , N ‘-диметилформамиде (Sigma-Aldrich) в заданной объемной доле с использованием планетарного смесителя (AR- 100, Thinky) при 2000 об / мин в течение 2 мин.Для чернил на основе PDMS добавляли 5 мас.% Отвердителя, содержащего платиновый катализатор, при последующем перемешивании в течение 45 с в тех же условиях после охлаждения при комнатной температуре в течение 1 мин. Затем смесь намагничивали импульсными магнитными полями (около 2,7 Тл), создаваемыми импульсным намагничивателем (IM-10-30, ASC Scientific), для придания магнитной полярности частицам NdFeB, внедренным в неуплотненную эластомерную смолу.

Магнитная характеристика

Плотность магнитного момента ферромагнитных мягких композитов на основе PDMS + NdFeB с различными концентрациями частиц измеряли с помощью магнитометра с вибрирующим образцом (DMS 1660, ADE Technologies).Образцы были приготовлены из тонких листов композитных материалов, полученных в результате формования, путем разрезания их на круги диаметром 6 мм с помощью пробойника для биопсии (Miltex Inc.), который поместился в держатель образца магнитометра. Остаточные магнитные моменты образцов измеряли, когда приложенное внешнее поле было равным нулю, а затем делили на объем образца, чтобы получить намагниченность или плотность магнитного момента.

Механические испытания

Прямоугольные плоские листы (12 мм на 35 мм на 1 мм) ферромагнитных мягких композитов на основе PDMS + NdFeB с различными концентрациями частиц были приготовлены путем формования и затем разрезаны на образцы в форме собачьей кости с известными размерами (шириной , 4 мм; измерительная длина 17 мм) для испытаний на растяжение.Образцы были испытаны на механической испытательной машине (Z2.5, Zwick / Roell) с датчиком нагрузки 20 Н при скорости деформации 0,01 с ^-1 . Для каждого образца была построена номинальная кривая напряжения-растяжения, а модуль сдвига был определен путем подгонки экспериментальной кривой к неогуковской модели. По сравнению с эластомерами, наполненными частицами, гидрогели были на несколько порядков мягче с точки зрения модуля Юнга. Из-за этого значительно более низкого модуля гидрогелевая пленка не влияет на объемные механические свойства покрытого образца, как сообщается в литературе ( 33 ).Поэтому для простоты механические свойства ферромагнитных мягких композитов были измерены на образцах без покрытия без гидрогелевой оболочки.

Покрытие магнитных частиц диоксидом кремния

Микрочастицы NdFeB были покрыты слоем диоксида кремния (SiO ₂ ) посредством гидролиза и поликонденсации TEOS (Sigma-Aldrich), широко известного как метод Штёбера, с последующим зарождением зародышей кремнезем вокруг частицы (рис. S1A). Сначала 40 г микрочастиц NdFeB диспергировали в 1000 мл этанола при интенсивном перемешивании во избежание седиментации при 1500 об / мин с использованием цифрового миксера (Cole-Parmer).Затем к смеси медленно добавляли 60 мл 29% гидроксида аммония с последующим медленным добавлением 2 мл TEOS. Смесь перемешивали в течение 12 часов при комнатной температуре, а затем после реакции несколько раз промывали ацетоном. Затем суспензию фильтровали под вакуумом, чтобы получить частицы, покрытые диоксидом кремния.

Изготовление ферромагнитных роботов с мягким континуумом

Прототип на базе ТПУ, показанный на рис. S3 и фильм S2 были изготовлены путем присоединения печатного сегмента к коммерческому проводнику с оболочкой из ТПУ и нитиноловым сердечником.Для процесса печати подготовленные композитные чернила на основе TPU + NdFeB (30 об.%) Сначала загружали в цилиндр шприца, а затем устанавливали на специально разработанный трехмерный (3D) принтер на основе декартовой портальной системы (AGS1000, Аэротек). Коническое сопло (выходной диаметр 838 мкм, SmoothFlow Tapered Tip, Nordson EFD) использовалось для экструзии красок путем приложения давления. Напечатанное композитное волокно из ТПУ было термически сварено с коммерческим проводником с оболочкой из ТПУ (гидрофильный проводник ZIPwire; диаметр 810 мкм, Boston Scientific) с использованием термоусадочной трубки (внутренний диаметр 1 мкм).02 мм; Nordson Medical), в котором два сегмента были помещены и локально нагреты до 190 ° C. Во время нагрева, локализованного на стыке, композиты TPU обоих сегментов частично расплавлялись, а затем соединялись вместе при охлаждении, создавая бесшовное соединение двух сегментов.

Роботы из ферромагнитного мягкого континуума с функциональными сердечниками, представленные на рис. 4-8 были изготовлены методом литья под давлением, для чего в качестве форм использовались микропробирки из термостойких полимеров, таких как политетрафторэтилен или полиимид (Nordson Medical).Для прототипов, представленных на рис. 4-6, в которые были включены конические нитиноловые ядра, в качестве шаблонов использовались коммерческие проволочные проводники (гидрофильный проводник Headliner; диаметр 300 мкм, Terumo). Для указанной длины коммерческого проводника (25 см от дистального конца) полимерная оболочка на основе ТПУ сначала была частично расплавлена ​​и снята путем локального нагрева (от 250 до 300 ° C), чтобы обнажить коническую нитиноловую проволоку (дистальный диаметр 80 мкм). Затем приготовленные ферромагнитные композитные краски на основе ПДМС + NdFeB (20 об.%) Впрыскивали в полиимидную микропробирку толщиной 610 мкм через коническое сопло (выходной диаметр 120 мкм), помещая коническую нитиноловую проволоку внутрь формы (рис.1E). После отверждения при нагревании при температуре от 160 до 190 ° C в течение 5 минут трубка формы была снята бритвенным лезвием для извлечения затвердевшего тела изготовленного ферромагнитного робота из мягкого континуума. Для прототипа, представленного на рис. 7 и 8, одномодовое оптическое волокно (диаметр 245 мкм, включая сердцевину 3 мкм, оболочку 125 мкм и защитное акриловое полимерное покрытие; Thorlabs Inc.) было использовано в качестве функциональной сердцевины с последующим таким же литьем под давлением. процедуры с полиимидной формой 510 мкм, описанной выше.После выращивания гидрогелевой кожи на внешней поверхности (см. Ниже) все продемонстрированные прототипы были равномерно намагничены в осевом направлении путем приложения импульсного магнитного поля (около 2,7 Тл), создаваемого импульсным намагничивателем (IM-10-30, ASC Scientific), к магнитно насыщают внедренные частицы NdFeB.

Образование гидрогелевой пленки

Следуя ранее описанному протоколу ( 33 ), образцы без покрытия сначала очищали этанолом и изопропанолом, а затем сушили в токе азота.Чтобы улучшить смачиваемость полимера без покрытия, мы обрабатывали образцы плазменным очистителем (PDC-001, Harrick Plasma) в течение 1,5 мин. Затем обработанные плазмой образцы погружали в органический раствор этанола, содержащий 10 мас.% Бензофенона, на 10-15 мин. После удаления излишка раствора с поверхности салфетками образцы затем погружали в раствор, содержащий 30 мас.% Мономеров гидрогеля ( N , N ‘-диметилакриламид; DMAA, Sigma-Aldrich) и 1 мас.% Irgacure. 2959 (Sigma-Aldrich) на основе деионизированной воды, которую дегазировали в течение 5 мин перед приготовлением раствора для предварительного геля.Для УФ-отверждения ванну с предварительным гелевым раствором подвергали УФ-облучению (CL-1000, UVP) в течение 60 мин. Затем непрореагировавшие регенты удаляли промыванием деионизированной водой с использованием орбитального шейкера (Microplate Shaker, VWR) в течение 24 часов. Для визуализации кожи гидрогеля (рис. 2, от A до D) образцы с покрытием и без покрытия (20 мм на 20 мм на 1 мм) на основе PDMS + NdFeB (20 об.%), Приготовленные путем формования, были погружены в водный раствор флуоресцеина перед визуализация для визуализации слоя гидрогеля.

Измерение коэффициента трения

Для измерения коэффициента трения были приготовлены образцы как с покрытием, так и без покрытия (20 мм на 20 мм на 1 мм) на основе композитов PDMS + NdFeB (20 об.%).Чтобы количественно определить коэффициенты трения, мы измерили крутящий момент, необходимый для сдвига образцов при заданных скоростях сдвига (от 0,1 до 1,0 с ^-1 ) при заданном нормальном давлении (от 3 до 9 кПа) с помощью ротационного реометра (AR-G2, TA Instruments) в режиме управления нормальным усилием со стальной пластиной диаметром 20 мм. Деионизированная вода смазывалась как покрытые, так и непокрытые поверхности перед тем, как сдвигать образцы. Коэффициенты трения были рассчитаны в соответствии с ранее опубликованным протоколом ( 54 ).

Испытание на вытягивание

Для испытания на вытягивание была принята цилиндрическая геометрия, имеющая отношение к реальной форме континуального робота. Однако для простоты измерения испытание на растяжение было проведено на крупномасштабном прототипе диаметром 8 мм. И покрытые, и непокрытые листы композитов PDMS + NdFeB (20 об.%) Толщиной 1 мм были обернуты вокруг стеклянного стержня с силиконовыми клеями (Sil-Poxy, Smooth-On Inc.), нанесенными для надежного соединения. Нормальное усилие прикладывалось парой полуцилиндрических захватов из PDMS, где верхний захват был соединен с датчиком нагрузки механической испытательной машины (Z2.5, Zwick / Roell), чтобы приложить предписанную нормальную силу (2 или 5 Н) к образцу, удерживаемому между зажимами. Образцы вытягивались линейным приводом, снабженным датчиком нагрузки, с постоянной скоростью (200 мм мин. ^-1 ) при погружении в ванну с деионизированной водой. Датчик веса, прикрепленный к тяговому захвату, измерял силы, необходимые для вытягивания образцов с заданной скоростью.

Анализ методом конечных элементов

Для результатов моделирования, представленных на рис. 3 и 5, мы использовали подпрограмму определяемых пользователем элементов с коммерческой программой анализа конечных элементов Abaqus.Для параметрических исследований, представленных на рис. 3 (F, H и I), уравнения. 2 и 3 были реализованы как входные параметры для свойств материала. Во всех моделях объемный модуль упругости был установлен в 1000 раз больше модуля сдвига для аппроксимации несжимаемости, а направление и сила однородного магнитного поля были определены как дополнительные входные параметры. Для моделирования нескольких режимов и степеней изгиба, представленных на рис.5 (от A до C), параметр намагничивания был определен как M = 128 кА · м ⁻¹ , что было экспериментально измерено для образцов PDMS + NdFeB (20 объемов %) композит.Для механических свойств более мягкого сегмента, который состоит только из ферромагнитного эластомерного композита, использовалось значение модуля сдвига ( G = 455,6 кПа), измеренное для PDMS + NdFeB (20 об.%). В предположении несжимаемых твердых тел, для которых E 3 G , это значение модуля сдвига переводится в модуль Юнга 1366,8 кПа. Для более жесткого сегмента, который содержит нитиноловую проволоку 80 мкм, эффективный модуль Юнга ( E _eff = 14,008 кПа) был рассчитан из следующего соотношения Eeff = (Ecore (dD) 4 + Ejacket (1− (dD) 4)) (5) где E _{сердечник} и E _{рубашка} обозначают модули Юнга нитинолового сердечника и ферромагнитной мягкой полимерной оболочки соответственно, тогда как d и D обозначают сердечник и оболочку диаметр.Для ядра из нитинола для расчета использовался модуль Юнга мартенситной фазы (40 ГПа). Этот расчет подтвержден хорошим соответствием результатов моделирования и экспериментов, представленных на рис. 3Е.

Экспериментальная проверка результатов моделирования

Для экспериментальной проверки результатов моделирования на основе модели, представленных на рис. 3E, мы измерили углы отклонения от круглых образцов пучка (диаметр 600 мкм) с различным соотношением сторон ( L / D = 10, 15, 20) в однородных магнитных полях от 5 до 60 мТл, создаваемых парой катушек Гельмгольца (диаметром 10 см; MicroMagnetics).Для каждого образца нитиноловая сердцевина (диаметр 80 мкм) была встроена в ферромагнитную оболочку из мягкого полимера на основе PDMS + NdFeB (20 об.%) Посредством процесса литья под давлением, описанного ранее, чтобы обеспечить достаточную механическую жесткость, необходимую для предотвращения провисания под действием силы тяжести во время измерение. Включение жесткого сердечника привело к 10-кратному увеличению модуля Юнга (и, следовательно, жесткости на изгиб), как описано выше. Обратите внимание, что данные были собраны в ограниченном диапазоне, потому что максимальная напряженность поля (60 мТл), создаваемая катушкой Гельмгольца, используемой в эксперименте, не была достаточной для создания полного отклонения.Также стоит отметить, что ограниченный диапазон экспериментальных данных не означает возможного отклонения или расхождения между экспериментальными результатами и результатами моделирования при более высоких значениях напряженности поля. Обширная проверка нашей модели в предыдущем исследовании ( 31 ) показала хорошее соответствие между результатами моделирования и эксперимента во всем диапазоне.

Магнитное срабатывание и демонстрация

Для всех демонстраций, представленных в документе, цилиндрический магнит NdFeB (диаметр и высота 50 мм; DY0Y0-N52, K&J Magnetic Inc.) использовался для приложения магнитных полей, необходимых для срабатывания на расстоянии. Для магнитного управления и навигации направление и сила приложенных магнитных полей изменялись путем ручного манипулирования магнитом для изменения его положения и ориентации при продвижении проксимального конца шаблонного проводника, подключенного к продемонстрированному ферромагнитному роботу с мягким континуумом. Подробные размеры демонстрационных установок на рис. 4 и 5 и видеоролики от S1 до S3, такие как расположение, высота и угол наклона колец, представлены на фиг.S4. Для навигационных задач, продемонстрированных в фильмах с S1 по S4, каждый эксперимент повторяли пять раз, чтобы оценить среднее время, затрачиваемое на выполнение, и стандартное отклонение. Чтобы избежать межоператорских ошибок, один из авторов (Ю.К.) проводил эксперименты. Для демонстраций, представленных на рис. 6 и 8 и видеоролики S4 и S8, использовалась коммерчески доступная модель цереброваскулярного фантома из силикона (Trandomed 3D) вместе с имитирующей кровь жидкостью (Replicator Fluid, Vascular Simulations Inc.), который имитирует трение между коммерческими гидрофильными поверхностями проводника / катетера и реальными кровеносными сосудами при использовании силиконовой модели сосудов. Более подробная информация о модели цереброваскулярного фантома представлена ​​на рис. S7. В этих сериях демонстраций задачи рулевого управления и навигации управлялись с помощью визуальной обратной связи путем ручного манипулирования положением и ориентацией одного постоянного магнита, продвигая все тело, толкая проксимальный конец. Магнитная манипуляция в пространственно неоднородных полях использовала крутящие моменты магнитного тела в качестве основного источника приведения в действие, а также силы магнитного тела, которые в дальнейшем помогли наконечнику робота более эффективно выровняться в желаемом направлении (более подробное обсуждение механизмов приведения в действие доступны в дополнительном тексте).Для демонстрации управляемой лазерной доставки, представленной на рис. 7 и 8, мы использовали зеленый светодиод мощностью 3100 мВт (длина волны 530 нм; Thorlabs Inc.) в качестве источника света.

Благодарности: Мы благодарим М. Ситти за обсуждения роботов континуума, Ю. Мао за обсуждения моделирования методом конечных элементов и нейрохирурга А. Пателя за консультации о потенциальных возможностях использования ферромагнитных роботов мягкого континуума в эндоваскулярной нейрохирургии. Финансирование: Эта работа была поддержана NSF (CMMI-1661627) и Управлением военно-морских исследований (N00014-17-1-2920) и U.Отдел исследований армии США через Институт солдатских нанотехнологий Массачусетского технологического института (W911NF-13-D-0001). Ю.К. благодарит за финансовую поддержку в виде стипендии от Академии ILJU и Фонда культуры. Автор: Ю.К. и X.Z. задумал и спроектировал исследование. Ю.К. разработаны материалы и методы изготовления, а также проведена характеристика материалов. ЗАЗОР. и Ю.К. проводил эксперименты на гидрогелевой коже. Ю.К. и X.Z. разработал теорию оптимального проектирования и аналитические модели, а С.Л. и Ю.К. выполнил моделирование. Ю.К. спроектировали и изготовили роботов из мягкого континуума, продемонстрировали их функции, а также создали рисунки и видеоролики. Ю.К. и X.Z. написал рукопись при участии всех авторов. X.Z. руководил исследованием. Конкурирующие интересы: Y.K. и X.Z. имеют предварительную заявку на патент по фундаментальным принципам и конструкции ферромагнитных роботов с мягким континуумом. Другие авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов. Доступность данных и материалов: Все данные указаны в рукописи и дополнительных материалах.

Фабрика Йельского университета

Понимание возможностей печати дисперсий жидких металлов для аддитивного производства

1. Спонсор: NSF CAREER



Морфинг конечностей с распределенным срабатыванием, восприятием и переменной жесткостью для передвижения земноводных, вдохновленных черепахами и черепахами

2. Спонсор: Программа молодых исследователей Управления военно-морских исследований
3. Соавтор: Фрэнк Фиш (Университет Вест-Честера)



Мягкая робототехника для расширения трубопровода STEM

4. Спонсор: NSF ITEST
5. Соавтор: Натан Ментцер (Purdue, руководитель проекта)



Роботизированные ткани: многофункциональные ткани для реконфигурируемых и переносных мягких систем

6. Спонсор: Программа молодых исследователей ВВС



Багботы: использование роботов-скинов для развертывания самонастраиваемых мягких роботов

7. Спонсор: NASA CT Space Grant Consortium



Intelligent Activewear: компьютерная проприоцепция для улучшения осанки и производительности

8. Спонсор: Intel Corp.