Laatsaruse käsi: 10 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Alustuseks tahan öelda, et tänan teid huvi eest minu projekti vastu. Minu nimi on Chase Leach ja ma olen WBASD S. T. E. M. vanem. Akadeemia. See projekt on esitatud Butwin Eliase teadus- ja tehnoloogiaauhinnale 2019-2020. Lazarus Arm on ainulaadne proteesidisain, kuna see kasutab ainult maja ümber leiduvaid materjale, välja arvatud mootorid ja Arduino Uno, mis on võetud minu varasematest projektidest. Sel aastal ei ole mul juurdepääsu 3D -printerile, nii et käe kujundus oli pisut keeruline, kuna töötasin papiga paljude Lazarus Arm'i konstruktsiooniosade jaoks. Selle projekti eesmärk on teha toimiv mudel, mis demonstreerib minu disaini kontseptsiooni. Arvestades piiratud ressursse, tuli minu arvates lõplik disain päris hästi välja. Aitäh võimaluse eest sellel võistlusel kaasa lüüa. See on võimaldanud mul nii palju lõbutseda. See võistlus on tekitanud mulle väärt mälestusi. Lazaruse käe kujundamine ja selle väljakutsetest ülesaamine on mulle palju õpetanud. Tänan teid teie aja ja kaalutluse eest ning ilma edasiste hüvedeta loodan, et naudite.

Tarvikud

Kõik tarvikud, mida ma kasutasin, olid mulle juba kättesaadavad, kuid olen lisanud materjalide juurde teoreetiliste kulude loendi.

Tarvikud ja kulud

• Pappkarp 12 x 12 x 16 (0,82 dollarit)
• Kuum liimipüstol (4,99 dollarit)
• Kuuma liimipüstoli pulgad (3,97 dollarit)
• Šotilint (6,80 dollarit)
• 4 x paberrätikute rullid (9,98 dollarit)
• 2 x tualettpaberirullid (6,99 dollarit)
• (Summa: 8) MG90S Tower Pro servomootorid (kogukulu: 23,99 dollarit)
• 1 x Arduino MEGA 2560 R3 plaat (kogukulu: 12,95 dollarit)
• Traat (8,76 dollarit)
• ProtoBoard (5,99 dollarit)
• Õled (2 dollarit)
• Lint (3,29 dollarit)

Samm: ehitamiseks kuluv aeg

Selle projekti jaoks kulunud aeg lendas käe projekteerimise ja ehitamise kallal. Projekti osa, mis mulle eriti meeldis, oli küünarliigese disain, kuna see kasutab robootikas liigendite ehitamise meetodit, mis kasutab töömahu suurendamiseks rihmarataste süsteemi. The Lazarus Arm'i projekteerimine võttis kokku 63 tundi, mis hõlmasid uuringuid, et leida kõige tõhusam viis lõpliku disaini võimalikult kulutõhusaks muutmiseks. The Lazarus Arm'i kokkupanek võttis kokku 15 tundi ja palju kuuma liimi. Katsetamine oli huvitav, kuna proteesi esialgsel kujundusel oli kalduvus seiskuda küünarnuki rihmarataste süsteemis kasutatava hambaniidi tekitatud hõõrdumise tõttu. Kõik, mida ma tegin, oli rataste läbimõõdu vähendamine ja see töötas. Katseetapp kestis kokku 12 tundi. Projekti programmeerimise etapp võttis mul kokku 10 tundi, mis ei sisalda aega, mis kulus mul C ++ oskuste täiendamiseks.

2. samm: S. T. E. M. Rakendused

Teadus- Minu projektis osaleb teadus protoboard-konstruktsiooni kavandamises, mis võimaldas toite jaotada konstruktsioonis olevate servomootorite vahel. Samuti leiab see rolli füüsika osas, mis on seotud käe struktuuri kujundamisega. Veelgi enam, täpsemalt rihmaratta süsteemi konstruktsioon küünarnuki liigeses, mis annab käele märkimisväärse mehaanilise eelise, võimaldades käel tõsta rohkem, kui see muidu oleks võinud, Archimedese nõusolekul.

Tehnoloogia- minu projekti tehnoloogiline aspekt tuli mängu, kui kodeerisin proteesi käe liikumist C ++ abil. See tuli mängu ka siis, kui paigaldasin mootoreid ja Arduino plaati.

Tehnika- Inseneriteadus hakkas mängima, kui kavandasin peopesa, sõrmi, pöialt, randmeliiget, küünarvarre, küünarnukki ja õlavarre. See tuli mängu ümberkujundamisel, probleemide tuvastamisel nende tekkimisel ja lahendustel, mille ma probleemidele välja pakkusin.

Matemaatika- käe loomisega seotud matemaatika tuli mängu siis, kui otsisin käe segmentide õigeid anatoomilisi proportsioone. See tuli mängu ka siis, kui otsisin rihmaratta süsteemi liigendis olevate rataste läbimõõtude jaoks vastuvõetavaid suuruse kohandusi. Kasutasin matemaatikat ka arvutuste tegemisel, mida tegin küünarnuki liigeste rataste arvu jaoks, et muuta käsi kohvikruusi raskuse all liikuma. See tuli mängu ka arvutusega, mis tehti vooluahela konstruktsiooni ja nõutava pingesisendi jaoks Ohmi seaduse kohaldamise kaudu.

3. samm: projekteerimisjoonised

Esitatud visandid sisaldavad minu Lazarusi käsivarre esialgset kujundust. Usun, et disain suudab jääda igapäevaseks kasutamiseks piisavalt tugevaks, jäädes samas märkimisväärselt kulutõhusaks.

4. samm: küünarvarre ehitus

Ma mainin lisatud videos papist tükkide kogust ja mõõtmeid, kuid lisan siia ka tükkide, mõõtmete ja koguste loendi. Loend, mille olen lisanud, on kirjutatud pärast küünarvarre ehitamist, nii et kui selle ja video vahel on lahknevusi, kasutaksin seda loendit.

• 2 x paberrätikute rullid
• 4 x rihmaratta vars
• 2 x ringid läbimõõduga 3 tolli
• 8 x ringi, mille auk ja läbimõõt on 2 ja 3/16 tolli
• 4 x modifitseeritud paberrätikute rullid pikkusega 1 ja 7/8 tolli
• 12 x auku ja läbimõõduga 1 ja 6/8 tolli
• 1 x puidust tüübli läbimõõt 3/8 tolli ja pikkus 4 tolli
• 2 x ristkülik pikkusega 7 ja 3/16 tolli ning laius 3 tolli
• 2 x ristkülik pikkusega 7 ja 3/16 tolli ning laius 1 ja 7/16 tolli
• 9 x ruut 1 ja 1/2 tolli pikkuse ja laiusega
• 12 x parempoolset kolmnurka 1 ja 1/2 tolli aluse ja kõrgusega

5. samm: õlavarre ehitus

Õlavarre konstruktsioon on üsna lihtne, kuid vastupidav. Selle Laatsaruse käe selle osa ehitamiseks vajate mõnda osa. Olen lisanud videoseletuse kõigi nõutavate osade kohta, kuid tahtsin veenduda, et selgitus on piisavalt põhjalik, et seda kodus järgida, nii et lisasin allpool oleva loendi.

• 4 x ristkülik (5 tolli pikk ja 3 tolli lai)
• 4 x ristkülik (5 tolli pikk ja 1 ja 1/2 tolli lai)
• 2 x ring (läbimõõduga 3 tolli)
• 2 x modifitseeritud paberist rätikurull (1 tolli läbimõõduga ja 1/2 tolli pikk)
• 9 x ruut (1 ja 1/2 tolli mõlemal küljel)
• 8 x parempoolset kolmnurka (1 ja 1/2 tolli aluse ja kõrguse jaoks)
• 2 x suur kahe kujuga kaarekuju
• 4 x aukuga ristkülik (3 ja 1/2 tolli pikk ja 3 tolli lai)
• 4 x ring, mille keskel on auk (läbimõõt 1 ja 1/2 tolli)
• 6 x ring, mille keskel on auk (läbimõõt 1 tolli)
• 2 x 1/2 tolli lühemad paberrätikute rullid vähendavad pikkust ühe külje keskel
• 1 x puidust tüübel (4 tolli pikk ja 3/8 tolli läbimõõt)

6. samm: randme/peopesa ehitus

Laatsaruse käe randmeosa/peopesa oli tegelikult disaini üks raskemaid osi, välja arvatud küünarnuki rihmarataste süsteem. Disaini osa, millega ma kõige rohkem vaeva nägin, oli see, kuidas luua disain, mis oleks võimeline pöörlema, ohverdamata konstruktsiooni stabiilsust. Kui ma oma probleemile lahenduse pakkusin, arvasin esialgu, et olen töötamiseks liiga lihtsameelne, kuid praktikas rakendades pidas see vastu minu poolt läbiviidud testidele. Laatsaruse käsivarre selle osa ehituse osad on loetletud allpool.

• 6 x Palmimalli kujundust, mida tuleks sõltuvalt kasutajast üles või alla mõõta (umbes 3 ja 1/2 tolli pikk ja 3 tolli lai)
• 2 x ristkülik (3 tolli pikk ja 2 ja 1/2 tolli lai)
• 2 x ristkülik (3 tolli pikk ja 1 tolli lai)
• 6 x täisnurkset kolmnurka (kõrgus ja alus 1 tolli)
• 1 x ring (läbimõõduga 2 ja 5/16 tolli)
• 2 x ring väikese ristkülikukujulise väljalõikega (läbimõõt 2 ja 5/16 tolli)
• 1 x puidust tüübel (3 tolli pikk ja 3/8 tolli läbimõõduga)
• 10 x kaarekujundus auguga (umbes 1 ja 1/2 tolli pikk ja 1 tolli lai)
• 2 x tualettpaberirullid sälgu väljalõikega käsimalli jaoks

7. samm: sõrme/pöidla ehitus

Sõrmed ja pöidlad on lihtsuse huvides peaaegu täpselt samad. Peamised erinevused on selles, et pöial on ainult liigestega, samal ajal kui sõrmedel on kolm ja pöial on anatoomilises asendis sarnaselt inimese käega. Lisasin video, mis selgitab sõrmede ja pöidla ehitust. Kuvatavaid tükke on üsna lihtne luua, kuid nende osade jaoks tuleb teha üsna vähe.

• 48 x suuremad aukudega kaared (1 ja 1/2 tolli pikkused ja 1 ja 1/4 tolli laiad, auk asub 1 tolli paremal ja 1/4 tolli all)
• 13 x väiksemad auguga kaared (1 ja 1/2 tolli pikkused ja 1 ja 1/2 tolli laiad, auk asub 1/2 tolli paremalt ja 1/4 tolli alla)
• 13 x kaar (3/4 tolli pikk ja 1/2 tolli lai)
• 6 x õled (3/4 tolli pikk)
• 5 x õled (1/2 tolli pikk)
• 4 x õled (1/4 tolli pikk)
• 4 x õled (1 ja 1/2 tolli pikkused)
• 5 x lint (12 tolli pikk)

8. etapp: testimine

Lazarus Arm'i testimise etapi eesmärk on tõestada kontseptsiooni teostatavust. Olen lisanud video, mis minu arvates kinnitab minu disaini kontseptsiooni. Arvan, et Lazarus Arm töötab selle loomiseks kasutatud materjale arvestades päris hästi.

9. samm: võimalikud edasised parandused

Projekti tervikuna vaadates olen lõpptootega päris rahul. Ainus asi, mida ma tahaksin teha, on näha, kas suudan papist valmistatud osadest 3D -väljatrükki luua, et näha, kuidas see veelgi suurema surve all vastu peab. Peale selle tahaksin võtta aega käe esteetika parandamiseks. Tahaksin ka näha, kas saan selle proteesitud käe disainiga edasi töötada, et näha, kas saan disaini mõnes igapäevases olukorras testida.

Samm 10: Lõppmärkused

Tahaksin väljendada, kui õnnelik ma olen Lazarus Arm'i lõpliku kujunduse üle. See on osutunud elujõuliseks kasutamiseks igapäevaste ülesannete täitmisel ja on üllatavalt funktsionaalne, arvestades materjale, millest see on valmistatud. Tahaksin hetkeks tänada sihtasutust Iseman võimaluse eest töötada selliste projektidega viimased neli aastat. See on olnud uskumatult hariv ja lõbus. See konkurss on üks põhjus, miks ma jätkan masinaehituse eriala. Aastate jooksul on sellest osa saamine olnud uskumatu ja ma ei suutnud kunagi väljendada, kui tänulik ma olen, aitäh.