Hogyan készítsünk légizmokat!: 4 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Létre kellett hoznom néhány hajtóművet egy animatronikai projekthez, amelyen dolgozom. A légizmok nagyon erős hajtóművek, amelyek nagyon hasonlóan működnek, mint egy emberi izom, és fenomenális erő / súly arányuk van- saját súlyuk akár 400-szoros húzóerőt is kifejthetnek. Csavarodva vagy hajlítva működnek, és víz alatt is működhetnek. Ezenkívül könnyű és olcsó az elkészítésük! A légizmokat (más néven McKibben mesterséges izom vagy fonott pneumatikus működtetőket) J. L. McKibben fejlesztette ki eredetileg az 1950 -es években, mint ortopédiai eszközt polio betegek számára. Így működnek: Az izom egy gumicsőből (hólyag vagy mag) áll, amelyet cső alakú fonott szálhálós hüvely vesz körül. Amikor a hólyagot felfújják, a háló sugárirányban kitágul és tengelyirányban összehúzódik (mivel a hálószálak nem nyújthatók), lerövidítve az izom teljes hosszát, majd húzóerőt kifejtve. A légizmok teljesítményjellemzői nagyon hasonlóak az emberi izmokhoz- a kifejtett erő az izom összehúzódásával csökken. Ez annak köszönhető, hogy az izom összehúzódásával megváltozik a fonott háló szövésszöge- mivel a háló sugárirányban kitágul egy ollóval, mint a mozgás, kevesebb erőt fejt ki, mivel a szövés szöge egyre sekélyebb lesz az izom összehúzódásával (lásd az alábbi ábrát) - az A ábra azt mutatja, hogy az izom nagyobb mértékben fog összehúzódni, mint a C ábra, ha a hólyagnyomás egyenlő mértékben nő). A videók ezt a hatást is mutatják. A légizmok a felépítés módjától és anyagaitól függően akár a hosszuk 40% -át is összehúzhatják. A gáztörvény kimondja, hogy ha növeli a nyomást, akkor növeli a tágítható henger térfogatát is (feltéve, hogy a hőmérséklet állandó.) a hólyagot végül a fonott hálóhüvely fizikai tulajdonságai korlátozzák, így a nagyobb húzóerő létrehozásához képesnek kell lennie a hólyag effektív térfogatának növelésére- az izom húzóereje a hossz és a függvény az izom átmérője, valamint összehúzódási képessége a hálóhüvely tulajdonságai (építőanyag, szálak száma, szövésszöge) és a hólyag anyaga miatt. Két különböző méretű izmot építettem hasonló anyagok felhasználásával ennek az elvnek a bemutatására- mindkettőt azonos légnyomással (60 psi) működtették, de különböző átmérőjűek és hosszúak voltak. A kicsi izom valóban küzdeni kezd, ha némi súlyt helyezünk rá, míg a nagyobb izomnak egyáltalán nincs problémája. Íme néhány videó, amely bemutatja mindkét épített légizom működését.

Most csináljunk izmokat!

1. lépés: Anyagok

Minden anyag könnyen elérhető az Amazon.com webhelyen, kivéve a 3/8 hüvelykes fonott nejlon hálót- az elektronikai szállítóktól kapható. Az Amazon értékesít egy fonott hüvelykészletet több méretű fonott hálóval, de a pontos anyag nincs megadva-Amazon Szüksége lesz egy légforrásra: egy kicsi légtartályt használtam nyomásszabályozóval, de használhat kerékpáros légszivattyút is (adaptert kell készítenie, hogy működjön az 1/4 hüvelykes poli tömlővel). Légtartály- Amazon Pressure szabályozó (1/8 "NPT hüvely- 1/4" NPT dugó adapterre lesz szükség)- Amazon 1/4 "nagynyomású poli cső- Amazonmultitool (csavarhúzó, olló, fogó, drótvágó)- Amazonlighter a kicsiknek izom: 1/4 "szilikon vagy latex cső- Amazon 3/8" fonott nylon hálós hüvely (lásd fent) 1/8 "kis tömlőrúd (sárgaréz vagy nejlon)- Amazonskicsi csavar (10-24 menet 3/8 hosszúságú Nos)- Amazonsteel biztonsági huzal- Amazon a nagy izmokhoz: 3/8 "szilikon vagy latex cső- Amazon 1/2" fonott nylon hálóhüvely- Amazon1/ 8 "vagy hasonló méretű fúró- Amazon21/64" fúrófej- Amazon1/8 "x 27 NPT csap- Amazon1/8" tömlőrúd x 1/8 "csőmenetes adapter- Amazonsmély tömlőbilincsek- Amazon3/4" alumínium vagy műanyag rúd az izomvégek felépítéséhez- AmazonSafety megjegyzés- ügyeljen arra, hogy viseljen védőszemüveget a légizmok tesztelésekor! A laza szerelvényről leugró nagynyomású tömlő súlyos sérülést okozhat!

2. lépés: A kis izomzat elkészítése

Először vágjon egy kis hosszúságot az 1/4 hüvelykes szilikoncsőből. Most helyezze be a kis csavart a cső egyik végébe, és a tömlőrúdat a másik végébe. Most vágja le a 3/8 hüvelykes fonott hüvelyet, amely körülbelül két hüvelykkel hosszabb, mint a szilikon csövet, és öngyújtóval olvassza fel a fonott hüvely végeit, hogy ne törjön szét. Csúsztassa a fonott hüvelyt a szilikoncsőre, és tekerje be a cső mindkét végét a biztonsági huzallal, és húzza meg. Most készítsen néhány huzal hurkot, és tekerje körbe a fonott hüvely mindkét végén. Alternatívaként dróthurkok használatához az izom végein, meghosszabbíthatja a hüvelyét, majd visszahajthatja az izom végére, hurkot képezve (át kell tolnia a légszerelvényt)- majd húzza meg a huzalt körül. Most csatlakoztassa az 1/4 hüvelykes nagynyomású csövet, és szivattyúzzon egy kis levegőt az izomba, hogy megbizonyosodjon arról, hogy szivárgás nélkül felfújódik. A légizom teszteléséhez teljes hosszában meg kell nyújtania, terhelve- ez lehetővé teszi maximális összehúzódást okoz, ha nyomás alatt van.

3. lépés: A nagy légizom készítése

Ahhoz, hogy a nagy izmot megcsavarjam, néhány szögesdrótot 3/4 "-os alumínium rúdból forgattam- műanyag is működni fog. Az egyik vége szilárd. A másik végén egy 1/8" -os lyuk van fúrva, majd egy 1 /8 "-os tömlőkanalas csőmenetes adapter. Ezt úgy lehet megtenni, hogy fúr egy 21/64" -os lyukat, amely merőleges az 1/8 "-os légnyílásra. Ezután 1/8" -os csőmenetes csappal érintse meg a 21/64 "-os lyukat most vágjon egy 8 "hosszú 3/8" gumi csövet a léghólyaghoz, és csúsztassa egyik végét az egyik megmunkált szerelvényre. Ezután vágjon le egy 1/2 "fonott hüvelyet 10" hosszúsággal (ne felejtse el megolvasztani a végeket öngyújtóval), és csúsztassa át a gumicsövön. Ezután csúsztassa a gumi cső másik végét a megmunkált légszerelvényre. Most szorosan rögzítse a cső mindkét végét tömlőbilincsekkel. A nagyobb izom ugyanúgy működik, mint a kisebb változat- csak adjon hozzá levegőt, és nézze meg, hogy összehúzódik. Ha terhelés alá helyezi, azonnal rájön, hogy ez a nagyobb izom sokkal erősebb!

4. lépés: Tesztelés és további információk

Most, hogy elkészített néhány légizmot, itt az ideje használni őket. Nyújtsa ki az izmokat, hogy súlyuk hozzáadásával elérjék maximális kiterjedésüket. Egy jó tesztberendezés az lenne, ha függő mérleget használnánk- sajnos nem volt hozzáférésem hozzá, ezért néhány súlyt kellett használnom. Lassan kezdje el hozzáadni a levegőt 20 psi -es lépésekben, amíg el nem éri a 60 psi -t. Az első dolog, amit észrevesz, az, hogy az izom fokozatosan kisebb összegeket húz össze a légnyomás minden egyes fokozatos növekedésével, amíg teljesen össze nem húzódik. Ezután azt tapasztalja, hogy a terhelés növekedésével az izom összehúzódási képessége egyre gyorsabban csökken, amíg már nem tudja emelni a megnövekedett terhelést. Ez nagyon hasonlít az emberi izom teljesítményéhez. Azonnal észrevehető, hogy az izom méretének megváltozása hatalmas hatással van az izom teljesítményére. 22 fontnál. @60psi, a kisebb izom még mindig képes felemelkedni, de közel sincs teljes összehúzódáshoz, míg a nagyobb izom nagyon könnyen elérheti a teljes összehúzódást. A légizmok dinamikáját meglehetősen nehéz matematikailag modellezni, különösen, ha figyelembe vesszük a szerkezetük változóinak számát. További olvasáshoz azt javaslom, hogy nézzen meg itt: https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htmA légizmok számos alkalmazási területe a robotika (különösen a biorobotika), az animatronika, az ortotika/rehabilitáció és a protetika. Ezeket mikrovezérlőkkel vagy kapcsolókkal lehet vezérelni háromutas mágnesszelepekkel, vagy rádióvezérléssel szervók által működtetett szelepekkel. A háromutas szelep úgy működik, hogy először kitölti a hólyagot, tartja a légnyomást a hólyagban, majd kiszellőzteti a hólyagot, hogy leeresztse azt. Ne feledje, hogy a légizmoknak feszültség alatt kell lenniük, hogy megfelelően működjenek. Példaként gyakran két izmot használnak együtt, hogy kiegyensúlyozzák egymást egy robotkar mozgatásához. Az egyik izom a bicepszként, a másik a tricepsz izomként fog működni. Összességében a lég izmokat mindenféle hosszúságban és átmérőben lehet kialakítani, hogy megfeleljen a legkülönfélébb alkalmazásoknak, ahol a nagy szilárdság és könnyű súly kritikus. Teljesítményük és élettartamuk az építésükre vonatkozó számos paraméter függvényében változik: 1) az izom hossza 2) az izom átmérője 3) a hólyagvizsgálathoz használt cső típusa Olvastam, hogy a latex hólyagok élettartama általában hosszabb, mint a szilikon hólyagoké, egyes szilikonok azonban nagyobb tágulási sebességgel (akár 1000%-ig) rendelkeznek, és nagyobb nyomást képesek tartani, mint a latex (ennek nagy része a cső specifikációjától függ.) 4) A használt fonott háló típusa- néhány fonott háló kevésbé koptató, mint mások javítja a hólyag élettartamát. Néhány vállalat spandex hüvelyet használt a hólyag és a háló között a kopás csökkentése érdekében. A szorosabb szövött háló egyenletesebb nyomáselosztást tesz lehetővé a hólyagon, csökkentve a húgyhólyagra nehezedő feszültséget. 5) A húgyhólyag előfeszítése (a hólyag rövidebb, mint a fonott háló)- ez csökkenti az érintkezési területet (és ezáltal a kopást) a hólyag és a fonott hálóhüvely között, amikor az izom nyugalomban van, és lehetővé teszi a fonott háló teljes kiürülését. reform az összehúzódási ciklusok között, javítva a fáradtság élettartamát. A húgyhólyag előfeszítése javítja az izom kezdeti összehúzódását is a kezdeti alacsonyabb hólyagtérfogat miatt. Mindent összevetve, tekintettel erejük és súlyuk arányára, könnyű/alacsony építési költségükre és az emberi izmok dinamikáját utánzó képességükre, a légizmok vonzó alternatívát kínálnak a hagyományos mechanikai eszközök számára. Jó szórakozást az építéshez!: D