Lozoriaus ranka: 10 žingsnių

2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-23 14:58

Pirmiausia norėčiau padėkoti, kad domitės mano projektu. Mano vardas Chase Leach ir esu WBASD S. T. E. M. vyresnysis. Akademija. Šis projektas yra „Butwin Elias“mokslo ir technologijų apdovanojimo 2019–2020 m. „Lazarus Arm“yra unikalus protezavimo dizainas, nes jame naudojamos tik medžiagos, kurias galima rasti aplink namą, išskyrus variklius ir „Arduino Uno“, kurios buvo paimtos iš ankstesnių mano sukurtų projektų. Šiais metais neturiu prieigos prie 3D spausdintuvo, todėl rankos dizainas buvo šiek tiek sudėtingas, nes dirbau su kartonu daugeliui „The Lazarus Arm“konstrukcinių komponentų. Šio projekto tikslas yra sukurti veikiantį modelį, kuris galėtų parodyti mano dizaino koncepciją. Atsižvelgiant į ribotus išteklius, manau, kad galutinis dizainas pasirodė gana geras. Dėkoju už galimybę dalyvauti šiame konkurse. Tai leido man taip smagiai praleisti laiką. Šis konkursas man paliko brangius prisiminimus. „Lazarus Arm“dizainas ir įveikti joje iškeltus iššūkius mane daug ko išmokė. Dėkojame už jūsų laiką ir dėmesį, be to, tikiuosi, kad jums patiks.

Prekės

Visi mano naudojami reikmenys jau buvo prieinami, tačiau prie medžiagų įtraukiau teorinių išlaidų sąrašą.

Tiekimas ir išlaidos

• Kartoninė dėžutė 12 x 12 x 16 (0,82 USD)
• Karštas klijų pistoletas (4,99 USD)
• Karšto klijų pistoleto lazdelės (3,97 USD)
• Škotiška juosta (6,80 USD)
• 4 x popierinių rankšluosčių ritinėliai (9,98 USD)
• 2 x tualetinio popieriaus ritinėliai (6,99 USD)
• (Kiekis: 8) „MG90S Tower Pro Servo Motors“(bendra kaina: 23,99 USD)
• 1 x „Arduino MEGA 2560 R3“lenta (bendra kaina: 12,95 USD)
• Viela (8,76 USD)
• „ProtoBoard“(5,99 USD)
• Šiaudai (2 USD)
• Juostelė (3,29 USD)

1 žingsnis: Statybai reikalingas laikas

Laikas, praleistas šiam projektui, prabėgo dirbant tiesiant ranką. Projekto dalis, kuri man ypač patiko, buvo alkūnės sąnario dizainas, nes jame naudojamas sąnarių konstrukcijos metodas robotikoje, kuris naudoja skriemulio sistemą, kad padidėtų darbo apimtis. „The Lazarus Arm“dizainas iš viso truko 63 valandas, įskaitant tyrimus, siekiant rasti efektyviausią būdą, kaip padaryti galutinį dizainą kuo ekonomiškesnį. „The Lazarus Arm“surinkimas iš viso užtruko 15 valandų ir daug karštų klijų. Bandymai buvo įdomūs, nes pradinis protezo dizainas turėjo tendenciją sustoti dėl trinties, kurią sukėlė alkūnės skriemulių sistemoje naudojamas dantų siūlas. Viskas, ką aš padariau, buvo sumažinti ratų skersmenį ir tai pavyko. Bandymo etapas iš viso truko 12 valandų. Projekto programavimo etapas man iš viso užtruko 10 valandų, neįskaitant laiko, kurio prireikė norint patobulinti savo C ++ įgūdžius.

2 žingsnis: S. T. E. M. Programos

Mokslas- Mano projekte mokslas dalyvauja kuriant protoboard dizainą, kuris leido paskirstyti galią tarp dizaino servo variklių. Ji taip pat atlieka vaidmenį fizikoje, susijusioje su rankos struktūros projektavimu. Konkrečiai, skriemulių sistemos konstrukcija alkūnės sąnaryje, suteikianti rankai daug mechaninio pranašumo, leidžianti rankai pakelti daugiau, nei būtų galėjusi, sutikdama su Archimedu.

Technologija- mano projekto technologinis aspektas atsirado, kai kodavau protezo rankos judesį naudodami C ++. Tai taip pat pasirodė, kai įdiegiau variklius ir „Arduino“plokštę.

Inžinerija- inžinerija atsirado tada, kai kūriau delną, pirštus, nykštį, riešo sąnarį, dilbį, alkūnę ir viršutinę ranką. Tai atsirado pertvarkant, nustatant problemas, kai jos iškilo, ir sprendimų, kuriuos sugalvojau problemoms spręsti.

Matematika- matematika, susijusi su rankos kūrimu, atsirado tada, kai ieškojau teisingų rankų segmentų anatominių proporcijų. Tai taip pat atsirado, kai ieškojau priimtinų dydžių koregavimų skriemulių sistemos jungties ratų skersmenims. Taip pat skaičiavimuose, kuriuos padariau skaičiuojant ratus, kuriuos naudosiu alkūnės sąnaryje, aš panaudojau matematiką, kad ranka galėtų judėti esant kavos puodelio svoriui. Tai taip pat buvo taikoma skaičiavimams, atliktiems taikant Ohmo įstatymą grandinės projektavimui ir reikiamai įtampos įėjimui.

3 žingsnis: inžineriniai projektavimo eskizai

Į mano pateiktus eskizus įtrauktas mano pradinis „Lozoriaus rankos“dizainas. Manau, kad dizainas sugeba išlikti pakankamai tvirtas kasdieniam naudojimui, tačiau yra labai ekonomiškas.

4 žingsnis: dilbio konstrukcija

Pridedamame vaizdo įraše paminėju kartono gabalų kiekį ir matmenis, tačiau čia taip pat pateiksiu gabalų, matmenų ir kiekių sąrašą. Sąrašas, kurį įtraukiau žemiau, buvo parašytas po dilbio konstrukcijos, taigi, jei yra kokių nors neatitikimų tarp jo ir vaizdo įrašo, naudočiau sąrašą.

• 2 x popierinių rankšluosčių ritinėliai
• 4 x skriemulio svirtis
• 2 x apskritimai, kurių skersmuo 3 coliai
• 8 x apskritimai, kurių skylė ir skersmuo 2 ir 3/16 colių
• 4 x modifikuoti popieriniai rankšluosčiai, kurių ilgis 1 ir 7/8 colio
• 12 x apskritimai, kurių skylė ir skersmuo 1 ir 6/8 colių
• 1 x medinio kaiščio skersmuo 3/8 colio ir ilgis 4 coliai
• 2 x 7 ir 3/16 colių stačiakampio ilgis ir 3 colių plotis
• 2 x 7 ir 3/16 colių stačiakampis, ilgis ir 1 ir 7/16 colių plotis
• 9 x kvadratas 1 ir 1/2 colio ilgio ir pločio
• 12 x dešinieji trikampiai su 1 ir 1/2 colio pagrindu ir aukščiu

5 žingsnis: viršutinės rankos konstrukcija

Viršutinės rankos konstrukcija yra gana paprasta, bet tvirta. Norint sukurti šią „Lozoriaus rankos“dalį, jums reikės kai kurių dalių. Įtraukiau visų reikalingų dalių vaizdo paaiškinimą, tačiau norėjau įsitikinti, kad paaiškinimas yra pakankamai išsamus, kad jį būtų galima sekti namuose, todėl įtraukiau žemiau esantį sąrašą.

• 4 x stačiakampis (5 colių ilgio ir 3 colių pločio)
• 4 x stačiakampis (5 colių ilgio ir 1 ir 1/2 colio pločio)
• 2 x apskritimas (3 colių skersmens)
• 2 x modifikuotas popierinis rankšluosčių ritinys (1 colio skersmens ir 1/2 colio ilgio)
• 9 x kvadratas (1 ir 1/2 colio iš abiejų pusių)
• 8 x dešinieji trikampiai (1 ir 1/2 colio pagrindui ir aukščiui)
• 2 x didelė arkos forma su dviem skylėmis
• 4 x stačiakampis su skylute (3 ir 1/2 colio ilgio ir 3 colių pločio)
• 4 x apskritimas su skylute centre (1 ir 1/2 colio skersmens)
• 6 x apskritimas su skylute centre (1 colio skersmens)
• 2 x 1/2 colio trumpesnių popierinių rankšluosčių ritinėliai sumažina ilgį vienos pusės centre
• 1 x medinis kaištis (4 colių ilgio ir 3/8 colio skersmens)

6 žingsnis: riešo/delno konstrukcija

„The Lazarus Arm“riešas/delnas iš tikrųjų buvo viena sunkiausių dizaino dalių, išskyrus skriemulio sistemą alkūnėje. Dizaino dalis, su kuria aš labiausiai kovojau, buvo tai, kaip sukurti dizainą, galintį suktis, neprarandant jokio konstrukcinio dizaino stabilumo. Kai aš sugalvojau savo problemos sprendimą, iš pradžių maniau, kad būsiu pernelyg supaprastintas, kad galėčiau dirbti, tačiau kai tai įgyvendinau, tai atlaikė mano atliktus testus. Šios „Lozoriaus rankos“dalies konstrukcijos dalys yra išvardytos žemiau.

• 6 x „Palm Template“modeliai, kurių dydis turėtų būti padidintas arba sumažintas priklausomai nuo vartotojo (apie 3 ir 1/2 colio ilgio ir 3 colių pločio)
• 2 x stačiakampis (3 colių ilgio ir 2 ir 1/2 colio pločio)
• 2 x stačiakampis (3 colių ilgio ir 1 colio pločio)
• 6 x stačiakampiai trikampiai (aukštis ir pagrindas 1 colio)
• 1 x apskritimas (2 ir 5/16 colių skersmens)
• 2 x apskritimas su mažu stačiakampiu iškirpimu (2 ir 5/16 colių skersmens)
• 1 x medinis kaištis (3 colių ilgio ir 3/8 colio skersmens)
• 10 x arkos dizainas su skylute (apie 1 ir 1/2 colio ilgio ir 1 colio pločio)
• 2 x tualetinio popieriaus ritinėliai su išpjovos išpjova rankoms

7 žingsnis: pirštų/nykščių konstrukcija

Piršto ir nykščio dizainas dėl paprastumo yra beveik tas pats. Pagrindiniai skirtumai yra tai, kad nykštys turi tik sąnarius, o pirštai turi tris, o nykštys yra pakreiptas panašiai kaip žmogaus ranka anatominėje padėtyje. Pridedu vaizdo įrašą, kuriame paaiškinama pirštų ir nykščio konstrukcija. Rodomus kūrinius yra gana paprasta sukurti, tačiau šioms dalims reikia padaryti nemažai.

• 48 x didesnės arkos su skyle (1 ir 1/2 colio ilgio ir 1 ir 1/4 colio pločio su skylute, esančia 1 colio atstumu nuo dešinės ir 1/4 colio žemyn)
• 13 x mažesnės arkos su skyle (1 ir 1/2 colio ilgio ir 1 ir 1/2 colio pločio su skylute, esančia 1/2 colio iš dešinės ir 1/4 colio žemyn)
• 13 x arkos (3/4 colio ilgio ir 1/2 colio pločio)
• 6 x šiaudeliai (3/4 colio ilgio)
• 5 x šiaudeliai (1/2 colio ilgio)
• 4 x šiaudeliai (1/4 colio ilgio)
• 4 x šiaudeliai (1 ir 1/2 colio ilgio)
• 5 x juostelė (12 colių ilgio)

8 žingsnis: bandymas

„Lazarus Arm“bandymo etapo tikslas yra įrodyti koncepciją kaip įgyvendinamą. Pridedu vaizdo įrašą, kuris, manau, patvirtina mano dizaino koncepciją. Manau, kad „Lazarus Arm“veikia gana gerai, atsižvelgiant į medžiagas, naudojamas jo sukūrimui.

9 žingsnis: galimi patobulinimai ateityje

Žvelgiant į visą projektą, esu labai patenkintas galutiniu produktu. Vienintelis dalykas, kurį norėčiau padaryti, tai pažiūrėti, ar galiu sukurti 3D spausdinimą iš dalių, kurias padariau iš kartono, kad pamatyčiau, kaip jis atlaiko dar didesnį spaudimą. Išskyrus tai, norėčiau skirti laiko rankos estetikai pagerinti. Taip pat norėčiau sužinoti, ar galiu tęsti darbą su šiuo protezuojamu rankos dizainu, ar galiu išbandyti dizainą tam tikromis kasdieninėmis aplinkybėmis.

10 žingsnis: Baigiamosios pastabos

Norėčiau išreikšti, kaip džiaugiuosi galutiniu „The Lazarus Arm“dizainu. Įrodyta, kad jis yra perspektyvus naudoti atliekant kai kurias kasdienes užduotis ir yra stebėtinai funkcionalus, atsižvelgiant į medžiagas, iš kurių jis pagamintas. Norėčiau šiek tiek padėkoti „Iseman Foundation“už galimybę pastaruosius ketverius metus dirbti su tokiais projektais. Tai buvo neįtikėtinai lavinanti ir linksma. Šis konkursas yra viena iš priežasčių, kodėl aš siekiu mechanikos inžinerijos specialybės. Per daugelį metų buvo neįtikėtina būti to dalimi ir niekada negalėjau išreikšti, kokia esu dėkinga, ačiū.