Lazarjeva roka: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Za začetek bi se rad zahvalil, ker ste se zanimali za moj projekt. Moje ime je Chase Leach in sem višji v WBASD S. T. E. M. Akademijo. Ta projekt je prijavljen za nagrado Butwin Elias za znanost in tehnologijo 2019-2020. Roka Lazarus je edinstvena protetična zasnova, saj uporablja le materiale, ki jih je mogoče najti po hiši, razen motorjev in Arduino Uno, ki so bili vzeti iz prejšnjih projektov, ki sem jih oblikoval. Letos nimam dostopa do 3D tiskalnika, zato je bila zasnova roke nekoliko zapletena, ker sem delal s kartonom za veliko strukturnih sestavin Lazarjeve roke. Cilj tega projekta je izdelati delujoč model, ki lahko prikaže koncept mojega oblikovanja. Glede na omejene vire se mi zdi, da se je končna zasnova izkazala za zelo dobro. Hvala za priložnost, da sodelujete v tem natečaju. To mi je omogočilo, da sem se tako zabaval. To tekmovanje mi je ustvarilo drage spomine. Oblikovanje Lazarjeve roke in premagovanje izzivov, ki jih je predstavljala, me je veliko naučilo. Hvala za vaš čas in premislek in upam, da boste brez nadaljnjega poslovili uživali.

Zaloge

Vse zaloge, ki sem jih uporabil, so mi bile že na voljo, vendar sem poleg materialov vključil seznam teoretičnih stroškov.

Zaloge in stroški

• Kartonska škatla 12 x 12 x 16 (0,82 USD)
• Pištola za vroče lepilo (4,99 USD)
• Vroče lepilne pištole (3,97 USD)
• Škotski trak (6,80 USD)
• 4 x zvitki papirnatih brisač (9,98 USD)
• 2 x zvitki toaletnega papirja (6,99 USD)
• (Znesek: 8) Servo motorji MG90S Tower Pro (skupni stroški: 23,99 USD)
• 1 x plošča Arduino MEGA 2560 R3 (skupni stroški: 12,95 USD)
• Žica (8,76 USD)
• ProtoBoard (5,99 USD)
• Slamice (2 USD)
• Trak (3,29 USD)

Korak: Čas, potreben za gradnjo

Čas, ki je bil porabljen za ta projekt, je minil med delom pri načrtovanju in izdelavi roke. Del projekta, ki mi je bil še posebej všeč, je bila zasnova komolca, saj uporablja metodo konstrukcije sklepov v robotiki, ki uporablja sistem škripcev za povečanje obsega dela. Oblikovanje Lazarjeve roke je trajalo skupaj 63 ur, kar je vključevalo raziskave, da bi našli najučinkovitejši način, da bi bila končna zasnova čim bolj stroškovno učinkovita. Sestavljanje Lazarjeve roke je trajalo skupaj 15 ur in veliko vročega lepila. Testiranje je bilo zanimivo, saj se je prvotna zasnova protetike nagibala k zastoju zaradi trenja, ki ga je ustvarila zobna nit, uporabljena v sistemu škripcev v komolcu. Vse, kar sem naredil, je bil zmanjšati premer koles in je delovalo. Faza testiranja je skupaj trajala 12 ur. Faza programiranja projekta mi je vzela skupaj 10 ur, kar ne vključuje časa, ki sem ga potreboval, da sem izpopolnil svoje znanje C ++.

2. korak: S. T. E. M. Aplikacije

Znanost- V mojem projektu je znanost vključena v oblikovanje zasnove protoboarda, ki je omogočila porazdelitev moči med servo motorji v zasnovi. Prav tako ima vlogo pri fiziki, ki se ukvarja z oblikovanjem strukture roke. Natančneje, zasnova škripčevega sistema v komolčnem sklepu, ki daje roki precejšnjo mehansko prednost in omogoča roko, da se dvigne več, kot bi lahko drugače, zahvaljujoč Arhimedu.

Tehnologija- Tehnološki vidik mojega projekta je prišel v poštev, ko sem kodiral gibanje protetične roke s pomočjo C ++. To je prišlo tudi v poštev, ko sem nameščal motorje in ploščo Arduino.

Inženiring- Inženiring se je začel igrati, ko sem oblikoval dlan, prste, palec, zapestni sklep, podlaket, komolec in nadlaket. To je prišlo pri prenovi, identifikaciji težav, ko so se pojavile, in rešitvah, ki sem jih pripravila za težave.

Matematika- Matematika pri ustvarjanju roke je prišla v poštev, ko sem iskal pravilne anatomske deleže segmentov rok. Prav tako je prišel v poštev, ko sem iskal sprejemljive prilagoditve velikosti za premere koles v sklepu sistema jermenic. Pri izračunih števila koles, ki sem jih uporabil v komolcu, sem uporabil matematiko, da sem lahko roko premikal pod težo skodelice za kavo. Prav tako je prišel v poštev izračun z uporabo Ohmovega zakona za zasnovo vezja in zahtevano vhodno napetost.

3. korak: Skice inženirskega oblikovanja

Skice, ki sem jih posredoval, vključujejo mojo začetno zasnovo za Lazarjevo roko. Verjamem, da dizajn uspe ostati dovolj trden za vsakodnevno uporabo, hkrati pa ostati precej stroškovno učinkovit.

4. korak: Konstrukcija podlakti

V videu, ki sem ga priložil, omenjam količino in dimenzije kartonskih kosov, vendar bom tukaj vključil tudi seznam kosov, dimenzij in količin. Seznam, ki sem ga vključil spodaj, je bil napisan po izdelavi podlakti, zato bi uporabil seznam, če obstajajo razlike med njim in videoposnetkom.

• 2 x zvitki papirnatih brisač
• 4 x ročica jermenice
• 2 x krogi s premerom 3 palcev
• 8 x krogov z luknjo in premerom 2 in 3/16 palcev
• 4 x spremenjeni zvitki papirnatih brisač dolžine 1 in 7/8 palcev
• 12 x krogov z luknjo in premerom 1 in 6/8 palcev
• 1 x leseni moznik s premerom 3/8 palca in dolžino 4 palca
• 2 x pravokotnik dolžine 7 in 3/16 palcev in širine 3 palcev
• 2 x pravokotnik dolžine 7 in 3/16 palcev ter širine 1 in 7/16 palcev
• 9 x kvadrat dolžine in širine 1 in 1/2 palca
• 12 x desni trikotniki z bazo in višino 1 in 1/2 palca

5. korak: Konstrukcija zgornjega dela roke

Konstrukcija nadlahti je precej preprosta, a trpežna. Za izdelavo tega dela Lazarjeve roke boste potrebovali nekaj delov. Vključil sem video pojasnilo vseh potrebnih kosov, vendar sem se želel prepričati, da je razlaga dovolj obsežna, da jo lahko spremljamo doma, zato sem vključil spodaj spisek.

• 4 x pravokotnik (5 cm v dolžino in 3 cm v širino)
• 4 x pravokotnik (5 palcev v dolžino in 1 in 1/2 palca v širino)
• 2 x krog (3 palca v premeru)
• 2 x spremenjen zvitek papirnatih brisač (1 cm v premeru in 1/2 palca v dolžino)
• 9 x kvadrat (1 in 1/2 palca na obeh straneh)
• 8 x desni trikotniki (1 in 1/2 palca za podlago in višino)
• 2 x velika oblika loka z dvema luknjama
• 4 x pravokotnik z luknjo (3 in 1/2 palca v dolžino in 3 palce v širino)
• 4 x krog z luknjo v sredini (1 in 1/2 palca v premeru)
• 6 x krog z luknjo v sredini (premer 1 palca)
• 2 x 1/2 palca krajši zvitki papirnatih brisač skrajšajo dolžino na sredini ene strani
• 1 x leseni moznik (4 cm v dolžino in premer 3/8 palca)

Korak 6: Konstrukcija zapestja/dlani

Zapestje/dlan Lazarjeve roke je bil pravzaprav eden najtežjih delov zasnove, razen sistema škripcev v komolcu. Del zasnove, s katerim sem se najbolj boril, je bil, kako ustvariti obliko, ki bi se lahko vrtela, ne da bi pri tem žrtvovala strukturno stabilnost zasnove. Ko sem prišel do rešitve svojega problema, sem sprva mislil, da bi bil preveč poenostavljen za delo, ko pa sem ga uresničil, je zdržal teste, ki sem jih opravil. Deli za gradnjo tega dela Lazarjeve roke so navedeni spodaj.

• 6 x modelov dlani, ki jih je treba povečati ali zmanjšati glede na uporabnika (približno 3 in 1/2 palca v dolžino in 3 palce v širino)
• 2 x pravokotnik (3 cm v dolžino in 2 in 1/2 palca v širino)
• 2 x pravokotnik (3 cm v dolžino in 1 cm v širino)
• 6 x pravokotni trikotniki (višina in osnova 1 palca)
• 1 x krog (premera 2 in 5/16 palcev)
• 2 x krog z majhnim pravokotnim izrezom (premera 2 in 5/16 palcev)
• 1 x leseni moznik (3 cm v dolžino in 3/8 palca v premeru)
• 10 x Arch Design z luknjo (približno 1 in 1/2 palca v dolžino in 1 palca v širino)
• 2 x zvitki toaletnega papirja z izrezom za zapestnico

7. korak: Konstrukcija prstov/palcev

Modeli prstov in palcev so zaradi enostavnosti skoraj popolnoma enaki. Ključne razlike so, da ima palec le sklepe, medtem ko imajo prsti tri, palec pa je pod kotom podoben človeški roki v anatomskem položaju. Priložil sem videoposnetek, ki pojasnjuje konstrukcijo prstov in palca. Kosi, ki so prikazani, so precej preprosti za ustvarjanje, vendar jih je za te dele treba narediti kar nekaj.

• 48 x večji loki z luknjo (1 in 1/2 palca v dolžino in 1 in 1/4 palca v širino z luknjo 1 cm od desne in 1/4 palca navzdol)
• 13 x manjši loki z luknjo (1 in 1/2 palca v dolžino in 1 in 1/2 palca v širino z luknjo 1/2 palca od desne in 1/4 palca navzdol)
• 13 x Arch (3/4 palca v dolžino in 1/2 palca v širino)
• 6 x slamice (dolžine 3/4 palca)
• 5 x slamice (1/2 palca v dolžino)
• 4 x slamice (1/4 palca po dolžini)
• 4 x slamice (dolžine 1 in 1/2 palca)
• 5 x trak (12 palcev v dolžino)

8. korak: Testiranje

Cilj preizkusne faze Lazarusove roke je dokazati koncept kot izvedljiv. Priložil sem video, za katerega verjamem, da dokazuje koncept moje zasnove. Mislim, da Lazarus Arm deluje zelo dobro, glede na materiale, ki so bili uporabljeni za njegovo izdelavo.

9. korak: Možne prihodnje izboljšave

Če pogledam projekt kot celoto, sem zelo zadovoljen s končnim izdelkom. Edino, kar bi rad naredil, je, da vidim, ali lahko ustvarim 3D tisk delov, ki sem jih naredil iz kartona, da vidim, kako zdrži pod še večjim pritiskom. Razen tega bi si rad vzel čas za izboljšanje estetike roke. Prav tako bi rad videl, ali lahko še naprej delam na tej zasnovi protetične roke, da vidim, ali lahko zasnovo preizkusim v nekaterih vsakdanjih okoliščinah.

10. korak: Zaključek opomb

Rad bi izrazil, kako sem zadovoljen s končno zasnovo Lazarjeve roke. Izkazalo se je, da se lahko uporablja pri nekaterih vsakodnevnih opravilih in je presenetljivo funkcionalen glede na materiale, iz katerih je izdelan. Rada bi se vzela za trenutek in se zahvalila fundaciji Iseman za priložnost, da v zadnjih štirih letih dela na takšnih projektih. Bilo je neverjetno poučno in zabavno. To tekmovanje je eden od razlogov, zakaj se izobražujem za strojništvo. Neverjetno je bilo biti del tega v preteklih letih in nikoli ne bi mogel izraziti, kako hvaležen sem, hvala.