Havo mushaklarini qanday yasash mumkin ?: 4 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Men ishlayotgan animatronika loyihasi uchun ba'zi aktuatorlarni yaratishim kerak edi. Havo mushaklari- bu odam mushaklariga juda o'xshash va kuch-quvvat nisbati bo'yicha juda kuchli harakatlantiruvchi vositalar- ular o'z vaznining 400 barobarigacha tortish kuchini ishlatishi mumkin. Ular burishganda yoki egilganda ishlaydi va suv ostida ishlashi mumkin. Ularni ishlab chiqarish ham oson va arzon! Havo mushaklari (shuningdek, McKibben sun'iy mushaklari yoki o'ralgan pnevmatik aktuatorlar deb ham ataladi) 1950 -yillarda J. L. MKibben tomonidan poliomielit bilan og'rigan bemorlar uchun ortotik asbob sifatida ishlab chiqilgan. Mana, ular qanday ishlaydi: Mushak rezina naychadan (qovuq yoki yadro) iborat bo'lib, u quvurli o'ralgan tolali to'rli qisma bilan o'ralgan. Quviq puflaganida, to'r radial ravishda kengayadi va eksenel ravishda qisqaradi (to'r tolalari cho'zilmasligi sababli), mushakning umumiy uzunligini qisqartiradi va keyinchalik tortish kuchini hosil qiladi. Havo mushaklari odamning mushaklariga juda o'xshash ishlash xususiyatlariga ega- mushak qisqarganda kuch kamayadi. Bu mushaklarning qisqarishi bilan to'qilgan to'rning o'zaro bog'lanish burchagi o'zgarishi bilan bog'liq- to'rning harakatchanlik kabi qaychi ichida radial ravishda kengayishi, mushaklarning qisqarishi bilan to'quv burchagi tobora sayozlashib ketishi tufayli kamroq kuch sarflaydi (quyidagi diagramaga qarang) Quviq bosimining teng ravishda oshishi bilan A shakli mushaklar C shakliga qaraganda ko'proq qisqarishini ko'rsatadi. Havo mushaklari, ularning qurilish uslubi va materiallariga qarab, uzunligining 40% gacha qisqarishi mumkin. Gaz qonunida aytilishicha, agar siz bosimni oshirsangiz, kengaytiriladigan silindrning hajmini ham oshirasiz (agar harorat doimiy bo'lsa). Quviq, oxir-oqibat, ortiqcha oro bermay gilzaning fizik xususiyatlari bilan cheklangan, shuning uchun katta tortish kuchini yaratish uchun siz siydik pufagining samarali hajmini oshira olishingiz kerak- mushakning tortish kuchi uzunlik va mushakning diametri, shuningdek, to'rli qisma (qurilish materiali, tolalar soni, to'qima burchagi) va siydik pufagi materialining xususiyatlari tufayli qisqarish qobiliyati. Men bu printsipni namoyish qilish uchun shunga o'xshash materiallardan foydalanib, ikki xil o'lchamdagi mushaklar qurdim- ular bir xil havo bosimida (60psi) ishlagan, lekin diametri va uzunligi har xil edi. Kichkina mushak, albatta, og'irlik qila boshlaganda kurasha boshlaydi, katta mushakda esa hech qanday muammo yo'q. Bu erda ikkita havo mushaklari harakatda ekanligini ko'rsatadigan bir nechta video.

Keling, mushaklar yasaymiz!

1 -qadam: materiallar

3/8 dyuymli neylon to'rdan tashqari, barcha materiallar Amazon.com saytida mavjud, uni elektronika etkazib beruvchilardan sotib olish mumkin. Amazon bir nechta o'lchamdagi to'rli o'ralgan o'rash to'plamini sotadi, lekin aniq material Sizga havo manbai kerak bo'ladi: men bosim regulyatori bo'lgan kichik havo tankidan foydalanardim, lekin siz ham velosipedli havo nasosidan foydalanishingiz mumkin (uni 1/4 dyuymli poli shlang bilan ishlash uchun adapter yasashingiz kerak bo'ladi). Havo tanki- AmazonPressure bosim regulyatori (1/8 "NPT- 1/4" NPT erkak adapteri)- Amazon1/4 "yuqori bosimli poli quvurlar- Amazonmultitool (tornavida, qaychi, penseler, sim kesgichlar) mushak: 1/4 dyuymli silikon yoki lateks trubkasi- Amazon3/8 "o'rab qo'yilgan neylon to'rli qisma (yuqoriga qarang) 1/8" kichik shlangli tikan (guruch yoki neylon)- Amazonsmall bolt (uzunligi 10/24 dan 3/8 gacha) quduq)- Amazonsteel xavfsizlik simlari- Amazon katta mushak uchun: 3/8 "silikon yoki lateks quvurlari- Amazon1/2" o'ralgan neylon to'rli qisma- Amazon1/ 8 dyuymli yoki shunga o'xshash o'lchamdagi matkap uchi- Amazon21/64 "burg'ulash uchi- Amazon1/8" x 27 NPT kran- Amazon1/8 "shlang tikan x 1/8" quvurli ip adapteri- Amazonsmall shlang qisqichlari- Amazon3/4 "alyuminiy yoki plastmassa mushak uchlarini qurish uchun tayoq- AmazonSafety eslatmasi- havo mushaklaringizni sinovdan o'tkazishda xavfsizlik ko'zoynak taqing. Bo'shashib ketadigan yuqori bosimli shlang jiddiy shikastlanishga olib kelishi mumkin!

2 -qadam: Kichik mushakni yasash

Avval 1/4 dyuymli silikon trubaning kichik uzunligini kesib oling. Endi kichik murvatni trubaning bir uchiga, shlangni esa boshqa uchiga joylashtiring. Endi silikondan ikki dyuym uzunroq 3/8 dyuymli qisqichni kesib oling. trubka va yengilroqdan foydalanib, o'ralgan qisma uchlarini eritib oling, shunda u parchalanmaydi. O'rnatilgan qisqichni silikon trubka ustiga siljiting va trubaning har bir uchini xavfsizlik simlari bilan o'rab oling va mahkamlang. Endi bir nechta simli halqa yasang va ularni o'ralgan yengning har bir uchiga o'rab qo'ying. Mushaklar uchida simli halqalarni ishlatishga alternativa sifatida siz yengni uzunroq qilib, so'ngra mushakning uchidan orqaga burab, pastadir hosil qilib (havo o'tkazgichni ichkariga o'tkazishingiz kerak), keyin simni torting. uning atrofida. Endi 1/4 dyuymli yuqori bosimli naychangizni ulang va mushak ichiga havo kirgizib oling, shunda u sizib chiqmasligiga ishonch hosil qiladi. Havo mushaklarini sinab ko'rish uchun yukni yuklab uni to'liq uzunligiga cho'zish kerak. u bosim o'tkazilganda maksimal qisqaradi. Havoni qo'shishni boshlang (taxminan 60psi gacha) va mushaklarning qisqarishini ko'ring!

3 -qadam: Katta havo muskulini yasash

Katta mushakni yasash uchun men 3/4 dyuymli alyuminiy tayoqchadan tikanli uchlarini burdim- plastik ham ishlaydi. Bir uchi qattiq. Boshqa uchida 1/8 dyuymli havo teshigi bor, keyin 1 ga tegib turadi. /8 "shlangli tikanli quvur iplari adapteri. Bu 1/8" havo teshigiga perpendikulyar bo'lgan 21/64 "teshikni burg'ilash orqali amalga oshiriladi. Keyin 1/8" quvurli tishli muslukdan foydalanib, 21/64 "teshikka teging. shlangga tikuv. Endi havo pufagi uchun 8 dyuym uzunlikdagi 3/8 dyuymli rezina naychani kesib oling va bir uchini ishlov berilgan armatura ustiga siljiting. Keyin 1/2 uzunlikdagi 10 dyuymli qisqichni kesib oling (uchlarini eritishni unutmang) zanglagich bilan) va rezina naychaning ustiga siljiting. Keyin rezina naychaning qarama-qarshi uchini qolgan ishlangan havo o'tkazgich ustidan siljiting. Endi trubaning har bir uchini shlang qisqichlari bilan mahkamlang. Katta mushak xuddi kichikroq versiya kabi ishlaydi. havo qo'shib, uning qisqarishini kuzatib turing. Agar siz uni yuklasangiz, bu mushakning kuchliroq ekanligini darhol sezasiz!

4 -qadam: Sinov va qo'shimcha ma'lumotlar

Mushaklarni cho'zing, shunda ular og'irlik qo'shib maksimal kengayishiga erishadilar. Yaxshi sinov qurilmasi osilgan tarozidan foydalanish bo'lar edi- afsuski, men unga kira olmadim, shuning uchun ba'zi og'irliklardan foydalanishim kerak edi. Endi asta -sekin 60psiga yetguncha 20psi bilan havo qo'shishni boshlang. Siz sezgan birinchi narsa shundaki, mushak to'liq qisqarguncha havo bosimining har bir bosqichma -bosqich oshishi bilan progressiv ravishda qisqaradi. Keyinchalik, yuk oshgani sayin, mushaklarning qisqarish qobiliyati ortib borayotgan yukni ko'tara olmaguncha ortadi. Mushaklar hajmining o'zgarishi mushaklarning ishlashiga katta ta'sir ko'rsatishi darhol seziladi. 22 funtda. @60psi, kichik mushak hali ham ko'tarilishi mumkin, lekin hech qachon to'liq qisqarish bo'lmaydi, katta mushak esa to'liq qisqarishni osonlikcha oladi. Havo mushaklarining dinamikasini, ayniqsa ularning qurilishidagi o'zgaruvchilar sonini hisobga olgan holda, matematik modellashtirish juda qiyin.. Qo'shimcha o'qish uchun men bu erga qarashni maslahat beraman: https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htm Havo mushaklarining bir nechta ilovalariga robototexnika (ayniqsa biorobotika), animatronika, ortez/reabilitatsiya va protez kiradi. Ularni uch tomonlama solenoidli havo klapanlari yordamida mikrokontrollerlar yoki kalitlar yoki servo bilan ishlaydigan valflar yordamida radio boshqaruv orqali boshqarish mumkin. Uch tomonlama valf avval siydik pufagini to'ldirish, siydik pufagidagi havo bosimini ushlab turish, so'ngra pufakni shamollatish uchun shamollatish orqali ishlaydi. Shuni esda tutish kerakki, havo mushaklari to'g'ri ishlashi uchun kuchlanish ostida bo'lishi kerak. Misol tariqasida, robot qo'lini harakatlantirish uchun bir -birini muvozanatlash uchun ko'pincha ikkita mushak ishlatiladi. Bir mushak bicep, ikkinchisi tricep mushaklari vazifasini bajaradi. Umuman olganda, havo mushaklari har xil uzunlik va diametrlarda qurilishi mumkin, bunda yuqori kuch va engil vazn juda muhim. Ularning ishlash muddati va umr ko'rish davomiyligi bir qancha parametrlarga qarab o'zgaradi: 1) mushak uzunligi 2) mushak diametri 3) siydik pufagi silikon siydik pufagiga qaraganda ko'proq xizmat qilish muddatiga ega ekanligini o'qiganman. Ammo ba'zi silikonlarning kengayish tezligi yuqori (1000%gacha) va ular lateksga qaraganda yuqori bosim o'tkaza oladi (bularning ko'pchiligi quvurlarning aniq spetsifikatsiyasiga bog'liq bo'ladi.) 4) Qo'llaniladigan to'r turi- ba'zi o'ralgan to'rlar boshqalarga qaraganda kamroq aşındırıcı, siydik pufagining umrini yaxshilash. Ba'zi kompaniyalar aşınmayı kamaytirish uchun qovuq va to'r o'rtasida spandeks yengini ishlatgan. Qattiqroq to'r to'r pufagiga bosimni teng taqsimlashga imkon beradi, bu esa siydik pufagidagi stressni kamaytiradi. 5) Quviqni oldindan tortish (siydik pufagi to'qilgan to'rga qaraganda qisqaroq)- bu mushak dam olganda, qovuq va o'ralgan qisma orasidagi aloqa maydonining qisqarishiga olib keladi qisqarish davrlari orasidagi islohotlar, uning charchash muddatini yaxshilash. Quviqqa oldindan stress qo'yish, shuningdek, qovuqning pastki hajmi tufayli mushaklarning qisqarishini yaxshilaydi. Umuman olganda, ularning kuch -quvvat nisbati, qurilishning soddaligi/arzonligi va inson mushaklarining dinamikasini taqlid qilish qobiliyatini hisobga olgan holda, havo mushaklari mexanik qurilmalar uchun an'anaviy harakatlanish vositalariga jozibali alternativa taklif qiladi.: D