Lengan Lazarus: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Saya ingin memulakan dengan mengucapkan terima kasih kerana berminat dengan projek saya. Nama saya Chase Leach dan saya adalah senior di WBASD S. T. E. M. Akademi. Projek ini adalah penyerahan untuk Anugerah Sains dan Teknologi Butwin Elias 2019-2020. Lengan Lazarus adalah reka bentuk prostetik yang unik kerana hanya menggunakan bahan yang dapat dijumpai di sekitar rumah dengan pengecualian pada motor dan Arduino Uno yang diambil dari projek sebelumnya yang saya reka. Tahun ini adalah bahawa saya tidak mempunyai akses ke pencetak 3D jadi reka bentuk lengan agak rumit kerana saya menggunakan kadbod untuk banyak komponen struktur The Lazarus Arm. Matlamat projek ini adalah untuk membuat model kerja yang dapat menunjukkan konsep reka bentuk saya. Memandangkan sumber daya yang terhad, saya rasa reka bentuk akhir ternyata cukup baik. Terima kasih kerana berpeluang terlibat dalam pertandingan ini. Ini telah membolehkan saya bersenang-senang. Pertandingan ini telah mencipta kenangan dihargai bagi saya. Merancang Lengan Lazarus dan mengatasi cabaran yang dikemukakannya telah banyak mengajar saya. Terima kasih atas masa dan pertimbangan anda dan tanpa pertimbangan lagi, saya harap anda menikmati.

Bekalan

Semua bekalan yang saya gunakan sudah tersedia untuk saya, namun saya telah memasukkan senarai kos teori di sebelah bahan.

Bekalan & Kos

• Kotak kadbod 12 x 12 x 16 ($ 0.82)
• Senapang Panas ($ 4.99)
• Stik Senapang Panas ($ 3.97)
• Pita Scotch ($ 6.80)
• 4 x Gulungan Tuala Kertas ($ 9.98)
• 2 x Gulung Kertas Tandas ($ 6.99)
• (Jumlah: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Jumlah Kos: $ 23,99)
• 1 x Papan Arduino MEGA 2560 R3 (Jumlah Kos: $ 12.95)
• Kawat ($ 8.76)
• ProtoBoard ($ 5.99)
• Jerami ($ 2)
• Pita ($ 3.29)

Langkah 1: Masa yang diperlukan untuk Pembinaan

Masa yang dihabiskan untuk projek ini berlalu sambil mengusahakan reka bentuk dan pembinaan lengan. Bahagian projek yang sangat saya nikmati adalah reka bentuk sendi siku kerana ia menggunakan kaedah pembinaan sendi dalam robotik yang menggunakan sistem takal untuk meningkatkan jumlah hasil kerja. Reka bentuk The Lazarus Arm memerlukan masa selama 63 jam yang merangkumi penyelidikan untuk mencari kaedah yang paling berkesan untuk membuat reka bentuk akhir secepat mungkin. Pemasangan The Lazarus Arm memerlukan masa selama 15 jam dan banyak gam panas. Pengujiannya menarik kerana reka bentuk awal untuk prostetik mempunyai kecenderungan terhenti akibat geseran yang dibuat oleh benang gigi yang digunakan dalam sistem pulley di siku. Yang saya buat hanyalah mengurangkan diameter roda dan ia berjaya. Fasa ujian mengambil masa selama 12 jam. Fasa pengaturcaraan projek memerlukan saya 10 jam yang tidak termasuk masa yang diperlukan untuk meningkatkan kemahiran C ++ saya.

Langkah 2: S. T. E. M. Permohonan

Science- Dalam projek saya, sains terlibat dalam reka bentuk protoboard yang membolehkan kuasa diedarkan antara motor servo dalam reka bentuk. Ia juga menemui peranan dalam fizik yang terlibat dengan reka bentuk struktur lengan. Lebih-lebih lagi, secara khusus reka bentuk sistem takal pada sendi siku yang memberikan lengan kelebihan kelebihan mekanikal yang memungkinkan lengan untuk mengangkat lebih banyak daripada yang dapat dilakukan, berdasarkan ihsan Archimedes.

Teknologi - Aspek teknologi projek saya mula diperkenalkan ketika saya mengekod pergerakan lengan prostetik menggunakan C ++. Ini juga mula bermain ketika saya memasang motor dan papan Arduino.

Kejuruteraan- Kejuruteraan mula bermain ketika saya merancang tapak tangan, jari, ibu jari, sendi pergelangan tangan, lengan bawah, siku, dan lengan atas. Ini dimainkan dalam reka bentuk semula, pengenalpastian masalah ketika mereka muncul, dan penyelesaian yang saya cari untuk masalah tersebut.

Matematik - Matematik yang terlibat dalam penciptaan tangan mula digunakan ketika saya mencari bahagian anatomi yang betul dari segmen lengan. Ini juga mula bermain ketika saya mencari penyesuaian ukuran yang dapat diterima untuk diameter roda pada sendi sistem takal. Saya juga menggunakan matematik semasa pengiraan yang saya buat untuk jumlah roda yang akan saya gunakan pada sendi siku untuk membuat lengan mampu bergerak di bawah berat cawan kopi. Ini juga mulai dilakukan dengan perhitungan yang dibuat melalui penerapan Hukum Ohm untuk reka bentuk litar dan input voltan yang diperlukan.

Langkah 3: Lakaran Reka Bentuk Kejuruteraan

Sketsa yang saya sediakan termasuk reka bentuk awal saya untuk The Lazarus Arm. Saya percaya bahawa reka bentuknya dapat kekal cukup kukuh untuk kegunaan seharian dan tetap menjimatkan kos.

Langkah 4: Pembinaan Lengan Lengan

Saya menyebutkan kuantiti dan dimensi kepingan kadbod dalam video yang telah saya lampirkan, namun saya juga akan menyertakan senarai kepingan, dimensi, dan kuantiti di sini. Senarai yang saya sertakan di bawah ini ditulis setelah pembinaan lengan bawah jadi jika ada perbezaan antara itu dan video, saya akan menggunakan senarai tersebut.

• 2 x Gulungan Tuala Kertas
• 4 x Lengan Pulley
• 2 x Bulatan Dengan Diameter 3 inci
• 8 x Bulatan Dengan Lubang Dan Diameter 2 dan 3/16 inci
• 4 x Gulung Tuala Kertas yang Diubahsuai Dengan Panjang 1 dan 7/8 inci
• 12 x Bulatan Dengan Lubang Dan Diameter 1 dan 6/8 inci
• 1 x Diameter Dowel Kayu 3/8 inci dan Panjang 4 inci
• 2 x Persegi Panjang 7 dan 3/16 inci Panjang dan 3 inci Lebar
• 2 x segiempat panjang 7 dan 3/16 inci panjang dan 1 dan 7/16 inci lebar
• 9 x Persegi 1 dan 1/2 inci Panjang dan Lebar
• 12 x Segi Tiga Kanan Dengan Pangkal dan Tinggi 1 dan 1/2 inci

Langkah 5: Pembinaan Lengan Atas

Pembinaan lengan atas agak sederhana namun kukuh. Untuk membina bahagian Lengan Lazarus ini, anda memerlukan beberapa bahagian. Saya telah memasukkan penjelasan video mengenai semua bahagian yang diperlukan, namun saya ingin memastikan bahawa penjelasannya cukup komprehensif untuk diikuti di rumah jadi saya memasukkan senarai di bawah.

• 4 x segi empat tepat (panjang 5 inci dan lebar 3 inci)
• 4 x segi empat tepat (panjang 5 inci dan lebar 1 dan 1/2 inci)
• 2 x Bulatan (diameter 3 inci)
• 2 x Gulung Tuala Kertas yang Diubahsuai (berdiameter 1 inci dan panjang 1/2 inci)
• 9 x Square (1 dan 1/2 inci di kedua-dua belah pihak)
• 8 x Segi Tiga Kanan (1 dan 1/2 inci untuk pangkal dan tinggi)
• 2 x Bentuk Lengkungan Besar Dengan Dua Lubang
• 4 x segi empat tepat dengan lubang (panjang 3 dan 1/2 inci dan lebar 3 inci)
• 4 x Lingkaran Dengan Lubang Di Pusat (diameter 1 dan 1/2 inci)
• Lingkaran 6 x Dengan Lubang Di Pusat (diameter 1 inci)
• Gulungan Tuala Kertas Lebih pendek 2 x 1/2 inci Memotong Panjang Di Pusat Satu Sisi
• 1 x Dowel Kayu (panjang 4 inci dan diameter 3/8 inci)

Langkah 6: Pembinaan Pergelangan Tangan / Telapak Tangan

Pergelangan tangan / tapak tangan The Lazarus Arm sebenarnya adalah salah satu bahagian paling sukar dalam reka bentuk, selain sistem takal di siku. Bahagian reka bentuk yang paling saya hadapi adalah bagaimana membuat reka bentuk yang mampu berputar tanpa mengorbankan kestabilan struktur reka bentuk. Ketika saya mencari jalan keluar untuk masalah saya, saya pada mulanya beranggapan bahawa saya terlalu sederhana untuk bekerja, namun ketika saya mempraktikkannya, ia bertahan dengan ujian yang saya jalankan. Bahagian-bahagian untuk pembinaan bahagian The Lazarus Arm ini disenaraikan di bawah.

• 6 x Reka bentuk Templat Sawit yang harus bersaiz atas atau bawah bergantung kepada Pengguna (panjangnya sekitar 3 dan 1/2 inci dan lebar 3 inci)
• Persegi Panjang 2 x (panjang 3 inci dan lebar 2 dan 1/2 inci)
• Persegi Panjang 2 x (panjang 3 inci dan lebar 1 inci)
• 6 x Segi Tiga Sudut Kanan (tinggi dan pangkal 1 inci)
• 1 x Bulatan (diameter 2 dan 5/16 inci)
• 2 x Bulatan Dengan Potongan Persegi Panjang Kecil (diameter 2 dan 5/16 inci)
• 1 x Dowel Kayu (panjang 3 inci dan diameter 3/8 inci)
• 10 x Reka Bentuk Lengkungan Dengan Lubang (panjangnya sekitar 1 dan 1/2 inci dan lebar 1 inci)
• 2 x Gulung Kertas Tandas Dengan Potongan Notch Untuk Templat Tangan

Langkah 7: Pembinaan Jari / Jempol

Reka bentuk jari dan ibu jari hampir sama untuk kesederhanaan. Perbezaan utama adalah bahawa ibu jari hanya pada sendi sementara jari mempunyai tiga dan ibu jari bersudut serupa dengan tangan manusia dalam kedudukan anatomi. Saya telah melampirkan video yang menjelaskan pembinaan jari dan ibu jari. Potongan yang dipamerkan agak mudah dibuat, namun perlu dibuat beberapa bahagian tersebut.

• 48 x Lengkungan Lebih Besar Dengan Lubang (panjang 1 dan 1/2 inci dan lebar 1 dan 1/4 inci dengan lubang yang terletak 1 inci dari kanan dan 1/4 inci ke bawah)
• 13 x Lengkungan Lebih Kecil Dengan Lubang (panjang 1 dan 1/2 inci dan lebar 1 dan 1/2 inci dengan lubang yang terletak 1/2 inci dari kanan dan 1/4 inci ke bawah)
• 13 x Lengkung (panjang 3/4 inci dan lebar 1/2 inci)
• Straw 6 x (panjang 3/4 inci)
• 5 x Sedotan (panjang 1/2 inci)
• 4 x Sedotan (panjang 1/4 inci)
• 4 x Sedotan (panjang 1 dan 1/2 inci)
• Pita 5 x (panjang 12 inci)

Langkah 8: Menguji

Matlamat fasa pengujian Lazarus Arm adalah membuktikan konsep itu layak. Saya telah melampirkan video yang saya percaya membuktikan konsep reka bentuk saya. Saya rasa The Lazarus Arm berfungsi dengan baik, memandangkan bahan yang digunakan untuk membuatnya.

Langkah 9: Kemungkinan Penambahbaikan Masa Depan

Melihat keseluruhan projek, saya cukup gembira dengan produk akhir. Satu-satunya perkara yang ingin saya lakukan ialah melihat apakah saya dapat membuat cetakan 3D bahagian-bahagian yang saya buat dari kadbod untuk melihat bagaimana ia tahan di bawah tekanan yang lebih besar. Selain daripada itu, saya ingin meluangkan masa untuk meningkatkan estetika lengan. Saya juga ingin melihat apakah saya dapat terus mengusahakan reka bentuk lengan prostetik ini untuk melihat apakah saya dapat menguji reka bentuk dalam beberapa keadaan sehari-hari.

Langkah 10: Ucapan Penutup

Saya ingin menyatakan betapa gembira saya dengan reka bentuk akhir The Lazarus Arm. Ia terbukti dapat digunakan dalam beberapa tugas sehari-hari dan sangat mengejutkan apabila mempertimbangkan bahan-bahan yang dihasilkannya. Saya ingin meluangkan masa sejenak untuk mengucapkan terima kasih kepada Iseman Foundation kerana berkesempatan mengerjakan projek seperti ini selama empat tahun terakhir. Ia sangat mendidik dan menyeronokkan. Pertandingan ini adalah salah satu sebab mengapa saya mengikuti jurusan kejuruteraan mekanikal. Sudah semestinya menjadi sebahagian daripada ini selama bertahun-tahun dan saya tidak pernah dapat menyatakan betapa saya bersyukur, terima kasih.