ლაზარეს მკლავი: 10 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

მინდა დავიწყო მადლობით, რომ დაინტერესდით ჩემი პროექტით. მე მქვია Chase Leach და მე ვარ უფროსი WBASD S. T. E. M. აკადემია. ეს პროექტი არის წარდგენა Butwin Elias Science and Technology Award for 2019-2020. ლაზარეს მკლავი არის უნიკალური პროთეზირების დიზაინი იმდენად, რამდენადაც იგი იყენებს მხოლოდ მასალებს, რომლებიც შეიძლება მოიძებნოს სახლის ირგვლივ, ძრავებისა და არდუინო უნოს გამოკლებით, რომლებიც აღებულია წინა პროექტებიდან, რომლებიც მე შევიმუშავე. წელს არის ის, რომ მე არ მაქვს წვდომა 3D პრინტერზე, ამიტომ ხელის დიზაინი ცოტა რთული იყო, რადგან მე მუყაოსთან ვმუშაობდი Lazarus Arm– ის ბევრ სტრუქტურულ კომპონენტზე. ამ პროექტის მიზანია შექმნას სამუშაო მოდელი, რომელსაც შეუძლია წარმოაჩინოს ჩემი დიზაინის კონცეფცია. შეზღუდული რესურსების გათვალისწინებით, ვფიქრობ, რომ საბოლოო დიზაინი საკმაოდ კარგად გამოვიდა. გმადლობთ ამ კონკურსში ჩართვის შესაძლებლობისთვის. საშუალება მომცა ამდენი გართობა. ამ შეჯიბრმა ჩემთვის სანუკვარი მოგონებები შექმნა. Lazarus Arm– ის დიზაინმა და მის მიერ გამოწვეული გამოწვევების დაძლევამ ბევრი რამ მასწავლა. გმადლობთ დროისა და განხილვისთვის და ყოველგვარი adieu– ს გარეშე, ვიმედოვნებ, რომ ისიამოვნებთ.

მარაგები

ყველა მარაგი, რომელსაც ვიყენებდი უკვე ხელმისაწვდომი იყო ჩემთვის, თუმცა მასალების გვერდით შევიტანე თეორიული ხარჯების სია.

მასალები და ხარჯები

• მუყაოს ყუთი 12 x 12 x 16 ($ 0.82)
• ცხელი წებო იარაღი ($ 4.99)
• ცხელი წებოს იარაღის ჩხირები ($ 3.97)
• შოტლანდიური ლენტი ($ 6.80)
• 4 x ქაღალდის პირსახოცის რულეტი ($ 9.98)
• 2 x ტუალეტის ქაღალდის რულონები ($ 6.99)
• (თანხა: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (საერთო ღირებულება: $ 23.99)
• 1 x Arduino MEGA 2560 R3 დაფა (საერთო ღირებულება: $ 12.95)
• მავთული ($ 8.76)
• ProtoBoard ($ 5.99)
• ჩალა ($ 2)
• ლენტი ($ 3.29)

ნაბიჯი 1: მშენებლობისთვის საჭირო დრო

დრო, რომელიც დაიხარჯა ამ პროექტზე, გაფრინდა, როდესაც მუშაობდა დიზაინისა და კონსტრუქციის მუშაობაზე. პროექტის ნაწილი, რომელიც მე განსაკუთრებით მომეწონა, იყო იდაყვის სახსრის დიზაინი, რადგან ის იყენებს რობოტიკაში ერთობლივი კონსტრუქციის მეთოდს, რომელიც იყენებს პულეს სისტემას სამუშაოს მოცულობის გასაზრდელად. Lazarus Arm– ის დიზაინს სულ 63 საათი დასჭირდა, რომელიც მოიცავდა კვლევას, რათა დაედგინა ყველაზე ეფექტური გზა საბოლოო დიზაინის მაქსიმალურად ეფექტური. ლაზარეს მხარის შეკრებას სულ 15 საათი და ბევრი ცხელი წებო დასჭირდა. ტესტირება საინტერესო იყო, რადგან პროთეზის პირვანდელ დიზაინს ჰქონდა ტენდენცია შეჩერებულიყო იდაყვის პულტის სისტემაში გამოყენებული კბილის ძაფის მიერ შექმნილი ხახუნის შედეგად. ყველაფერი რაც მე გავაკეთე იყო ბორბლების დიამეტრის შემცირება და ის მუშაობდა. ტესტირების ეტაპი სულ 12 საათს გაგრძელდა. პროექტის პროგრამირების ფაზამ სულ 10 საათი დამჭირდა, რაც არ არის იმ დროის ჩათვლით, რაც დამჭირდა ჩემი C ++ უნარების ასამაღლებლად.

ნაბიჯი 2: S. T. E. M. პროგრამები

მეცნიერება- ჩემს პროექტში მეცნიერება ჩართულია პროტობორდის დიზაინის დიზაინში, რამაც შესაძლებელი გახადა ენერგიის განაწილება სერვო ძრავებს შორის დიზაინში. ის ასევე პოულობს როლს ფიზიკაში, რომელიც მონაწილეობს მკლავის სტრუქტურის დიზაინში. უფრო კონკრეტულად, იდაყვის სახსარში ჭურჭლის სისტემის დიზაინი, რომელიც მკლავს აძლევს მნიშვნელოვან მექანიკურ უპირატესობას, რაც საშუალებას აძლევს მკლავს აწიოს იმაზე მეტი, ვიდრე სხვაგვარად შეეძლო, არქიმედეს თავაზიანობით.

ტექნოლოგია- ჩემი პროექტის ტექნოლოგიური ასპექტი ამოქმედდა მაშინ, როდესაც კოდირებას ვაკეთებდი პროთეზის მკლავის C ++ გამოყენებით. ის ასევე შემოვიდა თამაშში, როდესაც მე ვაყენებდი ძრავებს და არდუინოს დაფას.

ინჟინერია- ინჟინერია შემოვიდა, როდესაც მე ვგეგმავდი პალმის, თითების, ცერა თითის, მაჯის სახსრის, წინამხრის, იდაყვის და ზედა მკლავის დიზაინს. ის ამოქმედდა რედიზაინებში, პრობლემების იდენტიფიცირება მათ წარმოქმნისას და ამ პრობლემის გადაჭრის გზები.

მათემატიკა- ხელის შექმნაში ჩართული მათემატიკა ამოქმედდა, როდესაც მკლავის სეგმენტების სწორ ანატომიურ პროპორციებს ვეძებდი. ის ასევე ამოქმედდა, როდესაც ვეძებდი დასაშვები ზომის კორექტირებას ბორბლების სისტემის სახსარში. მე ასევე გამოვიყენე მათემატიკა იმ გამოთვლების დროს, რაც მე გავაკეთე იმ ბორბლების რაოდენობისთვის, რომელსაც მე ვიყენებდი იდაყვის სახსარში, რათა მკლავი შეძლებდეს ყავის ჭიქის წონის ქვეშ მოძრაობას. იგი ასევე გაითამაშა გაანგარიშებით, რომელიც განხორციელდა Ohm- ის კანონის გამოყენებით წრიული დიზაინისთვის და საჭირო ძაბვის შეყვანისთვის.

ნაბიჯი 3: საინჟინრო დიზაინის ესკიზები

ესკიზები, რომლებიც მე მოვიტანე, მოიცავს ჩემს თავდაპირველ დიზაინს Lazarus Arm- ისთვის. მე მჯერა, რომ დიზაინი ახერხებს დარჩეს საკმარისად მტკიცე ყოველდღიური გამოყენებისთვის, ხოლო რჩება საკმაოდ ეფექტური.

ნაბიჯი 4: წინამხრის მშენებლობა

მე აღვნიშნავ მუყაოს ნაჭრების რაოდენობას და ზომებს ვიდეოში, რომელიც მე დავამატე, თუმცა აქ ასევე შევიტან ცალი, ზომები და რაოდენობა. სია, რომელიც ქვემოთ მოვიყვანე, დაიწერა წინამხრის მშენებლობის შემდეგ, ასე რომ, თუ რაიმე შეუსაბამობაა მასსა და ვიდეოს შორის, მე გამოვიყენებ სიას.

• 2 x ქაღალდის პირსახოცის რულონები
• 4 x Pulley Arm
• 2 x წრე დიამეტრით 3 ინჩი
• 8 x წრეები ხვრელითა და დიამეტრით 2 და 3/16 ინჩი
• 4 x მოდიფიცირებული ქაღალდის პირსახოცები Rolls სიგრძით 1 და 7/8 დუიმი
• 12 x წრეები ხვრელითა და დიამეტრით 1 და 6/8 ინჩი
• 1 x ხის დუელის დიამეტრი 3/8 ინჩი და სიგრძე 4 ინჩი
• 2 x მართკუთხედი 7 და 3/16 ინჩის სიგრძე და 3 ინჩი სიგანე
• 2 x მართკუთხედი 7 და 3/16 დუიმი სიგრძისა და 1 და 7/16 ინჩი სიგანე
• 9 x კვადრატი 1 და 1/2 ინჩი სიგრძისა და სიგანის
• 12 x მართკუთხა სამკუთხედი 1 და 1/2 დუიმიანი ბაზით და სიმაღლით

ნაბიჯი 5: მკლავის მშენებლობა

ზედა მკლავის კონსტრუქცია საკმაოდ მარტივი, მაგრამ მყარია. ლაზარეს მკლავის ამ ნაწილის ასაშენებლად, დაგჭირდებათ გარკვეული ნაწილები. მე ჩავრთე ყველა საჭირო ნაწილის ვიდეო ახსნა, თუმცა მინდოდა დავრწმუნებულიყავი, რომ ახსნა საკმარისად ყოვლისმომცველია იმისათვის, რომ სახლში მოყვეს, ამიტომ ქვემოთ მოვიყვანე სია.

• 4 x მართკუთხედი (5 ინჩი სიგრძისა და 3 ინჩი სიგანე)
• 4 x მართკუთხედი (5 ინჩი სიგრძეში და 1 და 1/2 ინჩი სიგანეში)
• 2 x წრე (დიამეტრი 3 ინჩი)
• 2 x მოდიფიცირებული ქაღალდის პირსახოცის რულეტი (1 ინჩი დიამეტრით და 1/2 ინჩი სიგრძით)
• 9 x კვადრატი (1 და 1/2 ინჩი ორივე მხრიდან)
• 8 x მართკუთხა სამკუთხედი (1 და 1/2 ინჩი ფუძისა და სიმაღლისთვის)
• 2 x დიდი თაღოვანი ფორმა ორი ხვრელით
• 4 x მართკუთხედი ხვრელით (3 და 1/2 ინჩი სიგრძისა და 3 ინჩი სიგანე)
• 4 x წრე ხვრელით ცენტრში (დიამეტრის 1 და 1/2 ინჩი)
• 6 x წრე ხვრელით ცენტრში (1 ინჩი დიამეტრის)
• 2 x 1/2 ინჩიანი მოკლე ქაღალდის პირსახოცის რულონები აჭრიან სიგრძეს ერთი მხარის ცენტრში
• 1 x ხის ბუდე (4 ინჩი სიგრძისა და 3/8 ინჩი დიამეტრი)

ნაბიჯი 6: მაჯის/პალმის კონსტრუქცია

ლაზარეს მკლავის მაჯა/პალმა იყო რეალურად დიზაინის ერთ -ერთი უმძიმესი ნაწილი, გარდა იდაყვის ტალღოვანი სისტემისა. დიზაინის ნაწილი, რომელსაც ყველაზე მეტად ვებრძოდი, იყო ის, თუ როგორ უნდა შემექმნა დიზაინი, რომელსაც შეეძლო ბრუნვა, დიზაინის რაიმე სტრუქტურული სტაბილურობის შეწირვის გარეშე. როდესაც მე აღმოვაჩინე ჩემი პრობლემის გადაწყვეტა, თავდაპირველად ვფიქრობდი, რომ მე ძალიან გამარტივებული ვიქნებოდი სამუშაოდ, მაგრამ როდესაც ეს პრაქტიკაში გამოვიყენე, მან გაართვა თავი ჩემს მიერ ჩატარებულ ტესტებს. ლაზარეს მხრის ამ ნაწილის მშენებლობის ნაწილები ჩამოთვლილია ქვემოთ.

• 6 x პალმის შაბლონის დიზაინი, რომელიც უნდა იყოს გაზრდილი ან შემცირებული მომხმარებლის მიხედვით (დაახლოებით 3 და 1/2 ინჩი სიგრძისა და 3 ინჩი სიგანე)
• 2 x მართკუთხედი (3 ინჩი სიგრძისა და 2 და 1/2 ინჩი სიგანე)
• 2 x მართკუთხედი (3 ინჩი სიგრძისა და 1 ინჩი სიგანე)
• 6 x მარჯვენა კუთხის სამკუთხედი (სიმაღლე და ფუძე 1 ინჩი)
• 1 x წრე (დიამეტრის 2 და 5/16 ინჩი)
• 2 x წრე მცირე მართკუთხა ჭრილით (დიამეტრის 2 და 5/16 ინჩი)
• 1 x ხის ბუდე (3 ინჩი სიგრძისა და 3/8 ინჩი დიამეტრი)
• 10 x თაღოვანი დიზაინი ხვრელით (დაახლოებით 1 და 1/2 ინჩი სიგრძისა და 1 ინჩი სიგანე)
• 2 x ტუალეტის ქაღალდის რულონები Notch Cutout ხელის შაბლონისთვის

ნაბიჯი 7: თითის/ცერის კონსტრუქცია

თითისა და ცერის დიზაინი თითქმის ერთნაირია სიმარტივის გამო. მთავარი განსხვავებები ისაა, რომ ცერა თითს მხოლოდ სახსრები აქვს, თითებს სამი აქვს და ცერა თითი ანალოგიურ მდგომარეობაში ადამიანის ხელის მსგავსია. მე დავურთე ვიდეო, რომელიც განმარტავს თითების და ცერის კონსტრუქციას. ნაჭრები, რომლებიც ნაჩვენებია, საკმაოდ მარტივია შესაქმნელად, თუმცა საკმაოდ ბევრი უნდა გაკეთდეს ამ ნაწილებისთვის.

• 48 x უფრო დიდი თაღები ხვრელით (1 და 1/2 ინჩი სიგრძით და 1 და 1/4 ინჩი სიგანით, ხვრელი მდებარეობს 1 ინჩიდან მარჯვნივ და 1/4 ინჩიდან ქვემოთ)
• 13 x პატარა თაღები ხვრელით (1 და 1/2 ინჩი სიგრძით და 1 და 1/2 ინჩი სიგანით, ხვრელი მდებარეობს 1/2 ინჩიდან მარჯვნივ და 1/4 ინჩიდან ქვემოთ)
• 13 x თაღი (3/4 დიუმი სიგრძისა და 1/2 ინჩი სიგანე)
• 6 x Straws (3/4 დუიმი სიგრძეში)
• 5 x Straws (1/2 დუიმი სიგრძეში)
• 4 x Straws (1/4 დუიმი სიგრძეში)
• 4 x ჩალა (1 და 1/2 დუიმი სიგრძეში)
• 5 x ლენტი (სიგრძე 12 ინჩი)

ნაბიჯი 8: ტესტირება

ლაზარეს მხარის ტესტირების ფაზის მიზანია დაამტკიცოს კონცეფცია, როგორც შესაძლებელია. მე დავურთე ვიდეო, რომელიც, ჩემი აზრით, ადასტურებს ჩემი დიზაინის კონცეფციას. ვფიქრობ, Lazarus Arm მუშაობს საკმაოდ კარგად, იმის გათვალისწინებით, თუ რა მასალები გამოიყენება მის შესაქმნელად.

ნაბიჯი 9: შესაძლო მომავალი გაუმჯობესება

მთლიანად პროექტს რომ ვუყურებ, საკმაოდ კმაყოფილი ვარ საბოლოო პროდუქტით. ერთადერთი, რისი გაკეთებაც სიამოვნებით გავაკეთებ, არის იმის ნახვა, შევძლებ თუ არა მუყაოსგან დამზადებული ნაწილების 3D ბეჭდვას, რათა დავინახო, როგორ იტანს ის კიდევ უფრო დიდი წნევის ქვეშ. ამის გარდა, მინდა დრო გამოვყო მკლავის ესთეტიკის გასაუმჯობესებლად. მე ასევე მსურს ვნახო, შემიძლია თუ არა გავაგრძელო მუშაობა ხელების ამ პროთეზირების დიზაინზე, ვნახო შემიძლია თუ არა შევამოწმო დიზაინი ყოველდღიურ სიტუაციებში.

ნაბიჯი 10: დასკვნითი შენიშვნები

მინდა გამოვხატო რამდენად ბედნიერი ვარ ლაზარეს მკლავის საბოლოო დიზაინით. ის დადასტურდა, რომ სიცოცხლისუნარიანია ზოგიერთი ყოველდღიური ამოცანისთვის და გასაკვირია, რომ ფუნქციონალურია მასალისგან, რომლისგანაც მზადდება. მინდა მომენტით გამოვხატო მადლობა, რომ მადლობა გადავუხადო ისმენის ფონდს ბოლო ოთხი წლის განმავლობაში მსგავს პროექტებზე მუშაობის შესაძლებლობისთვის. ეს იყო წარმოუდგენლად საგანმანათლებლო და სახალისო. ეს კონკურსი არის ერთ -ერთი მიზეზი იმისა, თუ რატომ ვაგრძელებ მექანიკური ინჟინერიის სპეციალობას. წარმოუდგენელი იყო წლების განმავლობაში ამის ნაწილი და მე ვერასდროს გამოვხატავდი, რამდენად მადლიერი ვარ, მადლობა.