Cara Membuat Otot Udara !: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Saya perlu membuat beberapa penggerak untuk projek animatronik yang sedang saya jalankan. Otot udara adalah penggerak yang sangat kuat yang berfungsi sangat mirip dengan otot manusia dan mempunyai nisbah kekuatan dan berat yang luar biasa - mereka dapat melakukan daya tarikan hingga 400 kali berat badan mereka sendiri. Mereka akan berfungsi apabila dipintal atau dibengkokkan dan boleh bekerja di bawah air. Ia juga mudah dan murah untuk dibuat! Otot udara (juga dikenali sebagai otot buatan McKibben atau penggerak pneumatik jalinan) pada mulanya dikembangkan oleh J. L. McKibben pada tahun 1950-an sebagai alat ortotik untuk pesakit polio. Inilah cara mereka bekerja: Otot terdiri daripada tiub getah (pundi kencing atau inti) yang dikelilingi oleh sarung jaring gentian jaluran tubular. Apabila pundi kencing mengembang, mesh mengembang secara radial dan menguncup secara paksi (kerana gentian mesh tidak dapat dilihat), memendekkan panjang keseluruhan otot dan seterusnya menghasilkan daya tarikan. Otot udara mempunyai ciri-ciri prestasi yang sangat mirip dengan otot manusia - daya yang diberikan berkurang ketika otot berkontrak. Ini disebabkan oleh perubahan sudut jalinan dari jalinan jalinan ketika otot berkontrak - ketika jala mengembang secara radikal dalam gunting seperti gerakan, ia mengeluarkan daya yang lebih sedikit kerana sudut menenun menjadi semakin cetek ketika otot menguncup (lihat rajah di bawah - Gambar A menunjukkan bahawa otot akan menguncup pada tahap yang lebih besar daripada gambar C dengan peningkatan tekanan pundi kencing yang sama). Video menunjukkan kesan ini juga. Otot udara boleh menguncup hingga 40% dari panjangnya, bergantung pada kaedah dan bahan pembinaannya. Undang-undang gas menyatakan bahawa jika anda meningkatkan tekanan, anda juga akan meningkatkan jumlah silinder yang boleh diperluas (dengan syarat suhu tetap.) pundi kencing akhirnya dibatasi oleh sifat fizikal lengan jalinan jalinan sehingga untuk mewujudkan daya tarikan yang lebih besar, anda perlu dapat meningkatkan isipadu pundi kencing yang berkesan - daya tarikan otot adalah fungsi panjang dan diameter otot serta keupayaannya menguncup kerana sifat lengan jaring (bahan binaan, bilangan serat, sudut selang) dan bahan pundi kencing. Saya membina dua otot yang berlainan ukuran menggunakan bahan yang serupa untuk menunjukkan prinsip ini - mereka berdua dikendalikan pada tekanan udara yang sama (60psi) tetapi mempunyai diameter dan panjang yang berbeza. Otot kecil benar-benar mula bergelut ketika beberapa berat diletakkan di atasnya sementara otot yang lebih besar tidak mempunyai masalah sama sekali. Berikut adalah beberapa video yang menunjukkan kedua-dua otot udara yang dibina sedang beraksi.

Sekarang mari kita buat beberapa otot!

Langkah 1: Bahan

Semua bahan mudah didapati di Amazon.com, kecuali jalinan nilon jalinan 3/8 "- ia boleh didapati dari pembekal elektronik. Amazon memang menjual alat pelikat braided dengan beberapa ukuran jalinan jalinan tetapi bahan yang tepat adalah tidak dinyatakan-AmazonAnda akan memerlukan sumber udara: Saya menggunakan tangki udara kecil dengan pengatur tekanan tetapi anda juga boleh menggunakan pam udara basikal (anda perlu membuat penyesuai untuk membuatnya berfungsi dengan selang poli 1/4 " Tangki udara- AmazonPressure regulator (akan memerlukan 1/8 "NPT perempuan hingga 1/4" NPT lelaki penyesuai) - Amazon1 / 4 "tiub poli tekanan tinggi- Amazonmultitool (pemutar skru, gunting, tang, pemotong wayar) - Amazonlighter untuk yang kecil otot: 1/4 "tiub silikon atau lateks- lengan jalinan nilon jalinan Amazon3 / 8" (lihat di atas) 1/8 "bar selang kecil (tembaga atau nilon) - Baut Amazonsmall (10-24 utas dengan 3/8 panjangnya berfungsi dengan baik) - Kawat keselamatan Amazonsteel- Amazon untuk otot besar: tiub silikon 3/8 "atau tiub lateks- Amazon1 / 2" lengan jalinan nilon jalinan- Amazon1 / Bit gerudi berukuran 8 "atau serupa- bit gerudi Amazon21 / 64 "- Ketuk Amazon1 / 8" x 27 NPT- penyadur selang paip Amazon1 / 8 "x 1/8" - Pengapit selang Amazon Amazon- aluminium atau plastik Amazon3 / 4 " batang untuk membina hujung otot- Nota AmazonSafety- pastikan anda memakai cermin mata keselamatan semasa menguji otot udara anda! Selang tekanan tinggi yang keluar dari pemasangan yang longgar boleh menyebabkan kecederaan serius!

Langkah 2: Membuat Otot Kecil

Pertama potong panjang kecil tiub silikon 1/4 ". Sekarang masukkan bolt kecil ke salah satu hujung tiub dan batang selang ke hujung yang lain. Sekarang potong lengan jalinan 3/8" kira-kira dua inci lebih panjang daripada silikon tiub dan gunakan pemetik api untuk mencairkan hujung lengan jalinan supaya tidak pecah. Geser lengan jalinan ke atas tiub silikon dan bungkus setiap hujung tiub dengan wayar keselamatan dan ketatkan. Sekarang buat beberapa gelung wayar dan bungkus di setiap hujung lengan jalinan. Sebagai alternatif untuk menggunakan gelung wayar pada hujung otot, anda boleh membuat lengan lebih panjang dan kemudian melipatnya kembali ke hujung otot, membentuk gelung (anda harus mendorong udara masuk) - kemudian ketatkan wayar di sekelilingnya. Sekarang sambungkan tiub tekanan tinggi 1/4 "anda dan pam sedikit udara ke otot untuk memastikan ia mengembang tanpa bocor. Untuk menguji otot udara, anda harus meregangkannya dengan panjang penuh dengan meletakkan beban di atasnya - ini akan memungkinkan ia berkontraksi maksimum apabila ditekan. Mulailah menambah udara (sehingga kira-kira 60psi) dan perhatikan ototnya!

Langkah 3: Membuat Otot Udara Besar

Untuk membuat otot besar saya memutar beberapa hujung berduri dari beberapa batang aluminium 3/4 "- plastik juga akan berfungsi. Satu hujungnya padat. Hujung yang lain mempunyai lubang udara 1/8" yang digerudi di dalamnya dan kemudian diketuk untuk 1 / 8 "penyesuai benang paip hos barb. Ini dilakukan dengan menggerudi lubang 21/64" tegak lurus dengan lubang udara 1/8 ". Kemudian gunakan paip benang paip 1/8" untuk mengetuk lubang 21/64 "untuk pemasangan hos barb. Sekarang potong tiub getah sepanjang 8 "3/8" untuk pundi udara dan geser salah satu hujungnya di atas salah satu kelengkapan mesin. Kemudian potong kira-kira 1/2 "lengan jalinan 10" panjang (ingat untuk mencairkan hujungnya dengan lebih ringan) dan geserkannya ke atas tiub getah. Kemudian luncurkan hujung tiub getah yang berlawanan di atas pemasangan udara mesin yang tinggal. Sekarang jepit dengan selamat setiap hujung tiub menggunakan pengapit hos. Otot yang lebih besar berfungsi sama seperti versi yang lebih kecil - hanya tambah udara dan menontonnya berkontrak. Sebaik sahaja anda meletakkannya di bawah beban, anda akan segera menyedari otot yang lebih besar ini jauh lebih kuat!

Langkah 4: Ujian dan Maklumat Tambahan

Sekarang anda telah membuat beberapa otot udara, sudah tiba masanya untuk menggunakannya. Regangkan otot sehingga mencapai tahap maksimum dengan menambahkan berat badan. Rig ujian yang baik adalah menggunakan skala gantung - sayangnya saya tidak dapat mengaksesnya, jadi saya harus menggunakan beberapa berat. Sekarang perlahan-lahan mulailah menambahkan udara dengan kenaikan 20psi sehingga anda mencapai 60psi. Perkara pertama yang anda perhatikan ialah otot menguncup dengan jumlah yang lebih kecil secara progresif dengan setiap kenaikan tekanan udara sehingga ia berkontrak sepenuhnya. Seterusnya anda akan dapati bahawa ketika beban meningkat, keupayaan otot untuk berkurang menurun pada kadar yang meningkat sehingga tidak dapat lagi mengangkat beban yang meningkat. Ini sangat serupa dengan bagaimana otot manusia berfungsi. Segera diperhatikan bahawa perubahan ukuran otot mempunyai pengaruh besar terhadap prestasi otot. Dengan berat 22lbs. @ 60psi, otot yang lebih kecil masih dapat diangkat, tetapi hampir tidak dapat memperoleh kontraksi penuh sementara otot yang lebih besar dapat dengan mudah memperoleh pengecutan penuh. Dinamika otot udara agak sukar untuk dimodelkan secara matematik, terutamanya memandangkan jumlah pemboleh ubah dalam pembinaannya. Untuk bacaan lebih lanjut, saya cadangkan untuk melihat di sini: https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htmBeberapa aplikasi otot udara merangkumi robotik (terutamanya biorobotik), animatronik, ortotik / pemulihan dan prostetik. Mereka boleh dikawal oleh mikrokontroler atau suis menggunakan injap udara solenoid tiga arah atau dengan kawalan radio menggunakan injap yang dikendalikan oleh servos. Injap tiga arah berfungsi dengan terlebih dahulu mengisi pundi kencing, menahan tekanan udara di dalam pundi kencing dan kemudian mengosongkan pundi kencing untuk mengempisnya. Perkara yang perlu diingat adalah bahawa otot udara mesti berada dalam keadaan tegang untuk berfungsi dengan baik. Sebagai contoh dua otot sering digunakan bersama untuk mengimbangi antara satu sama lain untuk menggerakkan lengan robot. Satu otot akan berfungsi sebagai bisep dan yang lain sebagai otot trisep. Secara keseluruhan, otot udara boleh dibina dalam pelbagai panjang dan diameter agar sesuai dengan pelbagai aplikasi di mana kekuatan tinggi dan berat ringan sangat penting. Prestasi dan umur panjangnya berbeza-beza mengikut beberapa parameter mengenai pembinaannya: 1) Panjang otot2) Diameter otot3) Jenis tiub yang digunakan untuk ujian pundi kencing Saya telah membaca menyatakan bahawa pundi kencing lateks cenderung mempunyai hayat perkhidmatan yang lebih lama daripada silikon, namun beberapa silikon mempunyai kadar pengembangan yang lebih besar (hingga 1000%) dan dapat menahan tekanan yang lebih tinggi daripada getah (banyak dari ini bergantung pada spesifikasi tabung yang tepat.) meningkatkan jangka hayat pundi kencing. Beberapa syarikat telah menggunakan sarung spandeks antara pundi kencing dan mesh untuk mengurangkan lelasan. Jaring anyaman yang lebih ketat memungkinkan pengedaran tekanan yang lebih rata pada pundi kencing, mengurangkan tekanan pada pundi kencing. 5) Pra penekanan pundi kencing (pundi kencing lebih pendek daripada jalinan jalinan) - ini menyebabkan pengurangan kawasan hubungan (dan dengan itu lelasan) antara lengan pundi kencing dan jalinan jalinan ketika otot dalam keadaan rehat dan membiarkan jalinan jalinan sepenuhnya pembaharuan antara kitaran penguncupan, meningkatkan kehidupan keletihannya. Pra menegangkan pundi kencing juga meningkatkan pengecutan awal otot kerana jumlah pundi kencing yang lebih rendah.6) Pembinaan perumahan hujung otot - tepi yang dipancarkan mengurangkan kepekatan tekanan pada pundi kencing. Secara keseluruhan, memandangkan nisbah kekuatan dan berat badan mereka, kemudahan / kos pembinaan yang rendah dan kemampuan untuk meniru dinamika otot manusia, otot udara menawarkan alternatif yang menarik untuk kaedah gerakan tradisional untuk alat mekanik. Selamat membina mereka!: D