Hava əzələlərini necə etmək olar: 4 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Çalışdığım bir animatronika layihəsi üçün bir neçə aktuator yaratmalıydım. Hava əzələləri, insan əzələsinə çox oxşar işləyən və çəki nisbətinə görə inanılmaz gücə sahib olan çox güclü aktuatorlardır- öz çəkilərinin 400 qatına qədər bir çəkmə qüvvəsi tətbiq edə bilirlər. Büküldükdə və ya əyildikdə işləyəcəklər və suyun altında işləyə bilərlər. Hava əzələləri (McKibben süni əzələsi və ya örgülü pnevmatik aktuator kimi də tanınır) əslində 1950 -ci illərdə J. L. McKibben tərəfindən poliomielit xəstələri üçün ortotik bir cihaz olaraq hazırlanmışdır. İşləri belədir: Əzələ, borulu bir örgülü lif örgü qolu ilə əhatə olunmuş bir rezin borudan (mesane və ya nüvədən) ibarətdir. Sidik kisəsi şişirdikdə ağ radial olaraq genişlənir və eksenel olaraq daralır (mesh lifləri uzanmaz olduğundan), əzələnin ümumi uzunluğunu qısaldır və sonradan çəkmə qüvvəsi yaradır. Hava əzələləri insan əzələlərinə çox oxşar performans xüsusiyyətlərinə malikdir- əzələ büzüləndə güc azalır. Bunun səbəbi, əzələ daralması zamanı örgülü meshin bükülmə bucağının dəyişməsidir- örgü hərəkət kimi bir qayçıda radial olaraq genişləndikcə, toxuma bucağı əzələ daraldıqca getdikcə dayazlaşması səbəbindən daha az güc tətbiq edir (aşağıdakı diaqrama baxın) - şəkil A, əzələnin sidik kisəsindəki təzyiqin bərabər artması ilə C şəklindən daha böyük dərəcədə daralacağını göstərir). Videolar da bu təsiri göstərir. Hava əzələləri, tikinti üsulundan və materiallarından asılı olaraq uzunluqlarının 40% -ə qədər müqavilə edə bilər. Qaz qanunu, təzyiqi artırsanız, genişlənə bilən silindr həcmini də artıracağını (temperatur sabit olduğu təqdirdə) bildirir. Sidik kisəsi nəticədə örgülü mesh qolunun fiziki xüsusiyyətləri ilə məhdudlaşır, buna görə də daha böyük bir çəkmə qüvvəsi yaratmaq üçün mesanənin təsirli həcmini artıra bilməlisiniz- əzələnin çəkmə qüvvəsi uzunluqdan və əzələnin diametri, habelə mesh qolunun (tikinti materialı, liflərin sayı, iç içə bucaq) və sidik kisəsi materialının xüsusiyyətlərinə görə müqavilə qabiliyyəti. Bu prinsipi nümayiş etdirmək üçün oxşar materiallardan istifadə edərək iki fərqli ölçülü əzələ qurdum- hər ikisi eyni hava təzyiqində (60psi) işlədilər, lakin fərqli diametr və uzunluqlara sahib idilər. Kiçik əzələ bir az ağırlaşdıqda, əslində mübarizə etməyə başlayır, böyük əzələdə isə heç bir problem yoxdur. Burada hər iki qurulmuş hava əzələsinin hərəkətdə olduğunu göstərən bir neçə video var.

İndi gedək əzələlər edək!

Addım 1: Materiallar

3/8 "örgülü neylon mesh istisna olmaqla, bütün materiallar Amazon.com-da asanlıqla mövcuddur- elektronika təchizatçılarından əldə edilə bilər. Amazon bir neçə ölçüdə örgülü mesh ilə örgülü manşet dəsti satır, lakin dəqiq materialı Hava mənbəyinə ehtiyacınız olmayacaq: Bir təzyiq tənzimləyicisi olan kiçik bir hava tankı istifadə etdim, ancaq velosiped hava pompası da istifadə edə bilərsiniz (1/4 "poli hortumla işləməsi üçün bir adapter etməlisiniz. Hava çəni- AmazonPressure təzyiq tənzimləyicisi (1/8 "NPT dişi ilə 1/4" NPT kişi adapteri tələb olunacaq)- Amazon1/4 "yüksək təzyiqli poli borular- Amazonmultitool (tornavida, qayçı, pens, tel kəsicilər)- Kiçiklər üçün əzələ: 1/4 "silikon və ya lateks borular- Amazon3/8" örgülü neylon mesh qolu (yuxarıya bax) 1/8 "kiçik hortum tikanı (pirinç və ya neylon)- Amazonsmall bolt (3/8 uzunluğunda 10-24 iplik yaxşı)- Amazonsteel təhlükəsizlik teli- Böyük əzələ üçün Amazon: 3/8 "silikon və ya lateks borular- Amazon1/2" örgülü neylon mesh qolu- Amazon1/ 8 "və ya oxşar ölçülü matkap ucu- Amazon21/64" matkap ucu- Amazon1/8 "x 27 NPT kranı- Amazon1/8" hortum dikişi x 1/8 "boru iplik adapteri- Amazonsmall hortum sıxacları- Amazon3/4" alüminium və ya plastik Əzələ uclarını qurmaq üçün çubuq- AmazonSafety notu- hava əzələlərinizi sınayarkən təhlükəsizlik gözlükləri taxdığınızdan əmin olun! Yüksək təzyiqli hortumun boş yerə düşməsi ciddi zədələnməyə səbəb ola bilər!

Addım 2: Kiçik əzələlərin düzəldilməsi

Əvvəlcə 1/4 "silikon borunun kiçik bir uzunluğunu kəsin. İndi kiçik boltu borunun bir ucuna, hortum çubuğunu digər ucuna daxil edin. İndi 3/8" örgülü qolu silikondan təxminən iki düym uzunluğunda kəsin. tüp və bir çıraqdan istifadə edərək örgülü qolun uclarını əridin ki, parçalanmasın. Örgülü qolu silikon borunun üzərinə sürüşdürün və borunun hər bir ucunu təhlükəsizlik teli ilə sarın və sıxın. İndi bir neçə tel döngə düzəldin və örgülü qolun hər ucuna sarın. Əzələnin uclarında tel döngələri istifadə etməyə alternativ olaraq, qolu daha uzun edə bilərsiniz və sonra bir döngə meydana gətirərək əzələnin ucundan geri qatlaya bilərsiniz (havanı bağlamalısınız)- sonra teli sıxın. ətrafında. İndi 1/4 "yüksək təzyiqli borunuzu bağlayın və sızmadan şişməsini təmin etmək üçün əzələ bir az hava vurun. Hava əzələsini sınamaq üçün üzərinə yük qoyaraq tam uzunluğuna qədər uzatmalısınız. Basınçlandığında maksimum daralma. Hava əlavə etməyə başlayın (təxminən 60psi qədər) və əzələ daralmasını izləyin!

Addım 3: Böyük hava əzələlərini düzəldin

Böyük əzələni düzəltmək üçün 3/4 "alüminium çubuqdan tikanlı ucları çevirdim- plastik də işləyəcək. Bir ucu möhkəmdir. Digər ucunda 1/8" hava çuxuru var və sonra 1 üçün vurulur. /8 "hortum dikenli boru iplik adapteri. Bu, 1/8" hava çuxuruna dik olan 21/64 "delik açmaqla edilir. Sonra 1/8" boru iplik tapından istifadə edərək 21/64 "çuxuruna vurun. hortum çubuğunun uyğunlaşdırılması. İndi hava kisəsi üçün 8 "uzunluğunda 3/8" rezin borunu kəsin və bir ucunu işlənmiş armaturlardan birinin üzərinə sürüşdürün. Sonra 1/2 "örgülü qolu 10" uzunluğunda kəsin (uclarını əritməyi unutmayın) Daha sonra rezin borunun əks ucunu qalan işlənmiş hava qurğusunun üzərinə sürüşdürün. İndi borunun hər bir ucunu hortum qısqaclarından istifadə edərək etibarlı şəkildə sıxın. Daha böyük əzələ daha kiçik versiyada olduğu kimi işləyir Hava əlavə edin və müqavimət göstərin. Yük altında qoyduqdan dərhal sonra bu böyük əzələnin daha güclü olduğunu başa düşəcəksiniz!

Addım 4: Test və Əlavə Məlumat

Artıq bir az hava əzələsi hazırladığınız üçün onları istifadə etməyin vaxtı gəldi. Ağırlıq əlavə edərək maksimum uzanmasına nail olmaq üçün əzələləri uzatın. Yaxşı bir sınaq qurğusu asma tərəzi istifadə etmək olardı- təəssüf ki, buna icazə vermədim, buna görə də bəzi çəkilərdən istifadə etməli oldum. İndi yavaş -yavaş 60psi -ə çatana qədər 20psi artımlarla hava əlavə etməyə başlayın. İlk diqqət çəkdiyiniz şey, əzələnin hava müqavimətinin artan hər artımı ilə proqressiv olaraq daha az miqdarda daralmasıdır. Daha sonra yük artdıqca əzələlərin müqavimət qabiliyyətinin artan yükü qaldıra bilməyincə artan bir sürətlə azaldığını görəcəksiniz. Bu, insan əzələsinin performansına çox bənzəyir: Əzələnin ölçüsündə bir dəyişikliyin əzələnin performansına çox böyük təsiri olduğu dərhal nəzərə çarpır. 22 lbs. @60psi, kiçik əzələlər hələ də qaldıra bilər, ancaq daha böyük əzələlərin tam daralma əldə etməsi halında tam büzülmə əldə etməyin heç bir yeri yoxdur.. Əlavə oxumaq üçün buraya nəzər salmağı məsləhət görürəm: https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htm Hava əzələlərinin bir çox tətbiqinə robototexnika (xüsusilə biorobotika), animatronika, ortez/reabilitasiya və protez daxildir. Üç yollu solenoid hava klapanları istifadə edərək mikrokontrollerlər və ya açarlar və ya servolar tərəfindən idarə olunan klapanlar istifadə edərək radio idarəetmə ilə idarə oluna bilərlər. Üç yollu bir valf, əvvəlcə kisəni doldurmaqla, kisədəki hava təzyiqini tutmaqla və sonra kisəni boşaltmaq üçün havalandırmaqla işləyir. Məsələn, bir robot qolu hərəkət etdirmək üçün bir -birini tarazlaşdırmaq üçün iki əzələ birlikdə istifadə olunur. Bir əzələ bicep, digəri isə tricep əzələsi rolunu oynayacaq. Ümumiyyətlə, hava əzələləri yüksək gücün və yüngüllüyün kritik olduğu geniş tətbiq sahələrinə uyğun olaraq hər cür uzunluqda və diametrdə qurula bilər. Performansları və uzunömürlülüyü quruluşu ilə əlaqədar bir çox parametrlərə görə dəyişir: 1) Əzələ uzunluğu2) Əzələ diametri3) Sidik kisəsi testi üçün istifadə olunan boru tipi- Oxuduğum lateks kisələrinin silikon kisələrə nisbətən daha uzun xidmət müddətinə malik olduğunu bildirir. lakin bəzi silikonlar daha çox genişlənmə dərəcəsinə malikdir (1000%-ə qədər) və lateksdən daha yüksək təzyiqə malik ola bilər (bunun çoxu boruların dəqiq xüsusiyyətlərindən asılı olacaq.) 4) İstifadə olunan örgülü mesh növü- bəzi örgülü meshlər digərlərindən daha az aşındırıcıdır, mesane ömrünü yaxşılaşdırmaq. Bəzi şirkətlər, aşınmanı azaltmaq üçün sidik kisəsi ilə mesh arasında bir spandeks qolu istifadə etmişlər. Daha sıx toxunmuş mesh, mesanədəki təzyiqi daha bərabər paylamağa imkan verir, bu da kisədəki stresi azaldır. 5) Sidik kisəsinin əvvəlcədən gərginləşməsi (sidik kisəsi örgülü meshdan daha qısadır)- bu, əzələ dincəldikdə sidik kisəsi ilə örgülü mesh qolu arasında təmas sahəsinin azalmasına (və buna görə də aşınmaya) səbəb olur və örgülü meshin tam işləməsinə imkan verir. daralma dövrləri arasında islahat, yorğunluq ömrünü artırır. Sidik kisəsinə əvvəlcədən gərilmə, mesanənin ilkin aşağı həcmi səbəbiylə əzələnin ilkin daralmasını da yaxşılaşdırır. Ümumiyyətlə, güc/çəki nisbəti, tikinti asanlığı/aşağı qiyməti və insan əzələlərinin dinamikasını təqlid etmək qabiliyyəti nəzərə alınmaqla, hava əzələləri mexaniki qurğular üçün ənənəvi hərəkət vasitələrinə cəlbedici bir alternativ təqdim edir.: D