Лазардын колу: 10 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Менин долбоорума кызыгып жатканыңыз үчүн рахмат айткым келет. Менин атым Чейс Лич, мен WBASD S. T. E. M. Академия. Бул долбоор Butwin Elias Science and Technology Award 2019-2020 үчүн тапшыруу болуп саналат. Lazarus Arm - бул уникалдуу протездик дизайн, анткени ал мен иштеп чыккан мурунку долбоорлордон алынган моторлорду жана Arduino Uno кошпогондо, үйдүн тегерегиндеги материалдарды гана колдонот. Бул жылы менде 3D принтер жок, андыктан колунун дизайны бир аз татаал болчу, анткени мен Lazarus Armдун структуралык компоненттеринин көбү үчүн картон менен иштечүмүн. Бул долбоордун максаты - менин дизайнымдын концепциясын көрсөтө ала турган жумушчу моделин түзүү. Чектелген ресурстарды эске алганда, акыркы дизайн абдан жакшы чыкты деп ойлойм. Бул конкурска катышуу мүмкүнчүлүгү үчүн рахмат. Бул мага ушунчалык көңүл ачууга мүмкүнчүлүк берди. Бул конкурс мен үчүн эсте каларлык окуяларды жаратты. Лазардын колун долбоорлоо жана ал сунуштаган кыйынчылыктарды жеңүү мага көп нерсени үйрөттү. Убактыңызды жана көңүл бурганыңыз үчүн рахмат жана эч нерсе кылбастан сизге жагат деп ишенем.

Жабдуулар

Мен колдонгон бардык жабдыктар мага мурунтан эле жеткиликтүү болчу, бирок мен материалдардын жанына теориялык чыгымдардын тизмесин киргиздим.

Берилиштер жана чыгымдар

• Картон кутусу 12 x 12 x 16 ($ 0.82)
• Hot Glue Gun ($ 4.99)
• Hot Glue Gun Sticks ($ 3.97)
• Скотч тасмасы ($ 6.80)
• 4 х Кагаз сүлгү Rolls ($ 9.98)
• 2 х ажаткана кагазы түрмөгү ($ 6.99)
• (Суммасы: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Жалпы баасы: $ 23.99)
• 1 x Arduino MEGA 2560 R3 Board (Жалпы баасы: $ 12.95)
• Зым ($ 8.76)
• ProtoBoard ($ 5.99)
• Саман ($ 2)
• Тасма ($ 3.29)

1 -кадам: Курулуш үчүн талап кылынган убакыт

Бул долбоорго сарпталган убакыт колунун дизайнын жана конструкциясын иштеп жатканда учуп кетти. Долбоордун мага өзгөчө жаккан бөлүгү - чыканак муунунун дизайны, анткени ал робототехникада биргелешкен курулуш ыкмасын колдонот, ал иштин көлөмүн көбөйтүү үчүн чыгырык системасын колдонот. The Lazarus Armдун дизайны акыркы дизайнды мүмкүн болушунча үнөмдүү кылуунун эң эффективдүү жолун табуу үчүн изилдөөлөрдү камтыган жалпы 63 саатты алды. The Lazarus Armдун жыйналышы жалпысынан 15 саатты жана көп ысык клейди алды. Тестирлөө кызыктуу болду, анткени протездин баштапкы дизайны чыканак системасында колдонулган стоматологиялык жиптен пайда болгон сүрүлүүнүн натыйжасында токтоп калышкан. Мен болгону дөңгөлөктөрдүн диаметрин азайтуу менен ал иштеди. Тестирлөө фазасы жалпысынан 12 саатка созулду. Долбоордун программалоо фазасы мага жалпы 10 саатты алды, бул менин C ++ көндүмдөрүмдү өркүндөтүү убактысын кошпогондо.

2 -кадам: S. T. E. M. Колдонмолор

Илим- Менин долбоорумда илим протобоардын дизайнын иштеп чыгууга катышат, бул дизайндагы сервоприводдуу кыймылдаткычтардын ортосунда энергияны бөлүштүрүүгө мүмкүндүк берди. Ал ошондой эле колдун түзүлүшүнүн дизайны менен алектенген физикада роль табат. Тагыраак айтканда, чыканак муунундагы чыгырык системасынын дизайны, бул колго бир топ механикалык артыкчылыктарды берет, бул колго башка нерсеге караганда көтөрүүгө мүмкүндүк берет, Архимеддин уруксаты менен.

Технология- Менин долбоорумдун технологиялык аспектиси C ++ аркылуу протездик колдун кыймылын коддогондо ишке кирди. Бул дагы моторлорду жана Arduino тактасын орнотуп жатканда пайда болду.

Инженерия- Инженерлик мен алаканды, манжаларды, бармакты, билек муунун, билекти, чыканакты жана жогорку колду иштеп жатканда ойноп келди. Бул кайра иштеп чыгууда, көйгөйлөр пайда болгондо аларды аныктоодо жана көйгөйлөрдү чечүү жолдорунда ишке кирди.

Математика- Кол сегментинин туура анатомиялык пропорциясын издеп жүргөндө, кол жаратууга катышкан математика ишке кирди. Бул ошондой эле мен чыгырык системасынын бириктирүүчү дөңгөлөктөрүнүн диаметри үчүн алгылыктуу өлчөм тууралоолорун издеп жүргөндө ишке кирди. Мен ошондой эле колду кофе кружкасынын салмагы астында кыймылга келтирүү үчүн чыканак муунунда колдоно турган дөңгөлөктөрдүн санын эсептөө учурунда математиканы колдондум. Бул ошондой эле Омдун мыйзамынын схемасы жана керектүү чыңалуу киргизүү үчүн колдонулган эсептөө менен ойногон.

3 -кадам: Инженердик дизайн эскиздери

Мен берген эскиздер The Lazarus Arm үчүн алгачкы дизайнымды камтыйт. Мен дизайн кыйла үнөмдүү бойдон калып, күнүмдүк колдонуу үчүн жетишерлик бышык бойдон кала алат деп ишенем.

4 -кадам: Билек куруу

Мен тиркелген видеодогу картон кесимдеринин санын жана өлчөмдөрүн айтып жатам, бирок бул жерде даана, өлчөм жана өлчөмдүн тизмесин кошом. Төмөндө мен киргизген тизме билекти кургандан кийин жазылган, андыктан ал менен видеонун ортосунда айырмачылыктар болсо, мен тизмени колдонмокмун.

• 2 х Кагаз сүлгү Rolls
• 4 x Pulley Arm
• Диаметри 3 дюйм болгон 2 х чөйрөлөр
• 2 жана 3/16 дюймдук тешиги жана диаметри менен 8 х чөйрөлөр
• 4 х Өзгөртүлгөн кагаз сүлгү узундугу 1 жана 7/8 дюйм
• 1 жана 6/8 дюймдук тешиги жана диаметри менен 12 х чөйрөлөр
• 1 х жыгач дубелдин диаметри 3/8 дюйм жана узундугу 4 дюйм
• 2 x 7 жана 3/16 дюйм узундугу жана 3 дюйм туурасы
• 2 x 7 жана 3/16 дюйм узундугу жана 1 жана 7/16 дюйм туурасы
• 9 х Square 1 жана 1/2 дюйм узундугу жана туурасы
• 12 х Оң үч бурчтуктар 1 жана 1/2 дюймдук базасы жана бийиктиги менен

5 -кадам: Жогорку кол курулушу

Колдун үстүнкү конструкциясы өтө жөнөкөй, бирок бекем. The Lazarus Armдун бул бөлүгүн куруу үчүн сизге кээ бир бөлүктөр керек болот. Мен талап кылынган бардык бөлүктөрдүн видео түшүндүрмөсүн коштум, бирок мен түшүндүрмө үйдө ээрчиш үчүн жетишерлик кеңири экенине ынангым келди, ошондуктан мен төмөндөгү тизмеге коштум.

• 4 x Тик бурчтук (узундугу 5 дюйм жана туурасы 3 дюйм)
• 4 x Тик бурчтук (узундугу 5 дюйм жана туурасы 1 жана 1/2 дюйм)
• 2 х Circle (диаметри 3 дюйм)
• 2 х өзгөртүлгөн кагаз сүлгү Roll (1 дюйм диаметри жана 1/2 дюйм узундугу)
• 9 x Square (эки тарапта 1 жана 1/2 дюйм)
• 8 x Right Triangles (1 жана 1/2 дюймдук база жана бийиктик үчүн)
• 2 тешиги бар чоң арка формасы
• Тешик менен 4 х тик бурчтук (узундугу 3 жана 1/2 дюйм жана туурасы 3 дюйм)
• 4 х Circle борбору тешик менен (1 жана 1/2 дюйм диаметри)
• 6 х Circle борбору тешик менен (диаметри 1 дюйм)
• 2 х 1/2 дюймдук кыска кагаз сүлгү роллдору бир тараптын борборундагы узундукту кесип салышат
• 1 х жыгач дубель (узундугу 4 дюйм жана диаметри 3/8 дюйм)

6 -кадам: Билек/Курма куруу

The Lazarus Arm билеги/алаканы чындыгында чыгырык системасынан башкача айтканда дизайндын эң оор бөлүктөрүнүн бири болгон. Дизайндын мен эң көп күрөшкөн бөлүгү - бул дизайндын структуралык стабилдүүлүгүн жоготпостон, айлануу жөндөмүнө ээ болгон дизайнды кантип түзүү. Мен көйгөйүмдүн чечимин ойлоп тапканымда, мен башында иштөө үчүн өтө эле жөнөкөй болом деп ойлогом, бирок мен аны практикага киргизгенде, ал мен башкарган тесттерге туруштук берди. The Lazarus Armдун бул бөлүгүн куруу үчүн бөлүктөр төмөндө келтирилген.

• 6 x Palm Template дизайны Колдонуучусуна жараша өйдө же төмөн болушу керек (болжол менен 3 жана 1/2 дюйм жана туурасы 3 дюйм)
• 2 x Тик бурчтук (узундугу 3 дюйм жана туурасы 2 жана 1/2 дюйм)
• 2 x Тик бурчтук (узундугу 3 дюйм жана туурасы 1 дюйм)
• 6 х Оң бурчтук үч бурчтуктар (бийиктиги жана базасы 1 дюйм)
• 1 х Circle (диаметри 2 жана 5/16 дюйм)
• Чакан тик бурчтуу 2 х Circle (диаметри 2 жана 5/16 дюйм)
• 1 х жыгач дубель (узундугу 3 дюйм жана диаметри 3/8 дюйм)
• 10 х Арка Дизайн тешик менен (болжол менен 1 жана 1/2 дюйм узундугу жана 1 дюйм туурасы)
• 2 х ажаткана кагаз роликтери кол шаблону үчүн оюк менен кесилген

7 -кадам: Манжа/Бармактын Курулушу

Манжа менен бармактын дизайны жөнөкөйлүк үчүн дээрлик бирдей. Негизги айырмачылыктар - бармактын муундары гана, ал эми манжалары үчөө жана бармактары анатомиялык абалдагы адам колуна окшош бурчтуу. Мен манжалардын жана бармактын түзүлүшүн түшүндүргөн видеону тиркедим. Көрсөтүлгөн бөлүктөрдү түзүү өтө жөнөкөй, бирок бул бөлүктөр үчүн бир аз жасалышы керек.

• 48 х Чоң Арка менен тешик (узундугу 1 жана 1/2 дюйм жана туурасы 1 жана 1/4 дюйм оң менен 1 дюйм жана 1/4 дюймдан ылдый жайгашкан тешиги бар)
• Тешиги бар 13 х кичинекей аркалар (узундугу 1 жана 1/2 дюйм жана туурасы 1 жана 1/2 дюйм, тешиги оңдон 1/2 дюйм жана 1/4 дюйм ылдый)
• 13 x Arch (узундугу 3/4 дюйм жана туурасы 1/2 дюйм)
• 6 х Саман (3/4 дюйм узундугу)
• 5 х Саман (1/2 дюйм узундугу)
• 4 х Саман (1/4 дюйм узундугу)
• 4 х Саман (узундугу 1 жана 1/2 дюйм)
• 5 х Тасма (узундугу 12 дюйм)

8 -кадам: Тестирлөө

Lazarus Armдун сыноо этабынын максаты - бул концепцияны ишке ашыруу мүмкүн экенин далилдөө. Мен дизайнымдын концепциясын далилдей турган видеону тиркеп койдум. Мен ойлойм, Lazarus Arm аны түзүү үчүн колдонулган материалдарды эске алганда, абдан жакшы иштейт.

9 -кадам: Келечектеги мүмкүн болгон жакшыртуулар

Долбоорду жалпысынан карасам, акыркы продуктуна абдан кубанычтамын. Мен эмне кылгым келген жалгыз нерсе, мен андан да чоңураак кысымга кантип туруштук берүү үчүн картондон жасаган бөлүктөрүмдүн 3D басылмасын түзө алаарымды көрүү. Мындан тышкары, мен кол эстетикасын жакшыртуу үчүн убакыт бөлгүм келет. Дизайнды кээ бир күнүмдүк шарттарда текшере аламбы же жокпу, билүү үчүн, бул протездик кол менен иштөөнү уланта аламбы же жокпу көргүм келет.

10 -кадам: Жыйынтыктоочу сөздөр

Мен Lazarus Armдун акыркы дизайнына канчалык бактылуу экенимди билдиргим келет. Ал кээ бир күнүмдүк иштерде колдонууга жөндөмдүү экени далилденди жана ал жасалган материалдарды эске алганда таң калыштуу. Мен Исман Фондуна акыркы төрт жылда ушундай долбоорлордо иштөө мүмкүнчүлүгү үчүн ыраазычылык билдиргим келет. Бул укмуштуудай билим берүүчү жана кызыктуу болду. Бул сынак менин машина куруу адистигине умтулуумдун себептеринин бири. Бул жылдар ичинде анын бир бөлүгү болуу укмуштуудай болду жана мен эч качан ыраазычылыгымды билдире албадым, рахмат.