Механическая рука сделать своими руками

Мастер-класс Проект Моделирование конструирование Мастер класс по изготовлению модели механической руки Бумага Материал бросовый

Знакомство с такой серьезной и загадочной отраслью науки, как робототехника всегда производит на детей сильное впечатление, вызывает у них интерес к науке и жажду своих собственных исследований. Кроме того, у этой игрушки прикладное назначение – знакомство ребенка с законами механики и их применение в реальной жизни. Получается, что это вовсе и не игрушка, а замечательный помощник в учебе!
С удовольствием представляю Вам мастер класс по изготовлению механической руки. По внешнему виду она напоминает экзоскелет, повторяющий естественные движения человеческой руки. Чтобы управлять этим удивительным устройством юному инженеру понадобится изучить строение человеческой руки и перенести его на картонный прототип, а затем «научить» руку двигаться.
Для работы понадобятся следующие материалы и инструменты:
картон; простой карандаш и маркер;ножницы;канцелярский нож;5 пластиковых трубочек; аптечные резинки; нитки средней толщины, иголка; клеящий пистолет.

Ход работы.
Шаг первый. Положите руку на картон, обведите и вырежьте.

Обратите внимание на направление волокон многослойного картона.

Шаг второй. Промаркируйте линии сгибов фаланг на картоне, ориентируясь по своей руке.

Шаг третий. В местах сгибов фаланг пальцев сделайте небольшие надрезы канцелярским ножом на внешней стороне руки. Зафиксируйте сгибы на каждой фаланге.

Пальцы картонной руки должны свободно сгибаться в местах надрезов.

Шаг четвертый. Прикрепите пластиковые трубочки с помощью скотча к «руке» как показано на рисунке.

Шаг пятый. Теперь на местах сгиба фаланг пальцев сделайте надрез на пластиковых трубочках на внутренней стороне. Надрезы должны иметь угол примерно 45 градусов, чтобы «пальцы» могли сгибаться.

Шаг шестой. Удалите скотч и приклейте пластиковые трубочки к картону с помощью клеевого пистолета как показано на рисунке.

Шаг седьмой. Проденьте в трубочки нитки и закрепите их на концах «пальцев». Здесь же прикрепите аптечные резинки.

Шаг восьмой. С помощью клеевого пистолета закрепите резинки на тыльной стороне «руки».

Механическая рука готова! Удерживая нити в руке и потягивая их на себя можно выполнять различные движения рукой: сгибать пальцы, брать легкие предметы и т.п.

Поняв принцип работы механической руки, можно предложить детям сделать собственные проекты по изготовлению собственных вариантов экзоскелетных рук. На детей производит особое впечатление, когда на такую «руку» надета перчатка.

Для более наглядного изучения строения человеческой руки можно с тыльной стороны можно нарисовать скелет реальных костей руки.

Желаю всем приятно и с пользой провести время с детьми!

Источник

Из куска картона сделали дома руку, которой можно управлять: дети в восторге, они помогали делать, а теперь играют с ней

Что только не придумаешь, сидя дома на карантине! Недавно мы с детьми решили сделать механическую роборуку. Правда, не из космического сплава, а из обычного картона, но управлять ею не менее интересно. Дети помогали ее строить, а теперь с удовольствием играют с ней дни напролет.

• Картон;
• 2 карандаша (вам понадобится хотя бы один карандаш для отслеживания);
• пряжа;
• краска или любые другие отделочные материалы;
• соломка для коктейля;
• горячий клей;
• ножницы.

Шаг 1. Подготовка

Сначала соберите все свои материалы и обведите руку на картоне. Имейте в виду: если хотите управлять потом правой рукой – обводите левую руку. И наоборот. Я попросил дочку обвести свою левую руку. Очень важно сделать макет подходящего размера. Управлять «чужой» рукой будет неудобно, если она будет слишком большой или маленькой.

Шаг 2. Макет руки

Затем я вырезал руку из картона. Я использовал старую коробку от холодильника, потому что чем толще картон, тем лучше. Я добавил складки там, где они естественно проходят на руке. Это важный шаг, без него рука не будет управляться нормально.

Сгибайте сначала свои пальцы. Потом намечайте места сгибов на картоне. Не спешите, иначе потом макет будет плохо управляться. Все-таки это биомеханическая рука, повторяющая конечность живого человека. Мои дети взялись за работу со всей серьезностью: даже делали точные замеры расстояний между суставами пальцев.

Шаг 3. Соломка

После того, как я вырезал руку, я начал прикладывать соломинки между складками, чтобы ниткам было куда пройти. Разрежьте соломинки на части, длина каждой должна соответствовать межсуставному расстоянию. Лучше пусть соломинки будут чуть меньше, чем нужно, но не больше – иначе пальцы не будут нормально сгибаться.

Я также добавил дополнительную накладку для руки, чтобы ее удобнее было держать. К тому же такая деталь делает роборуку более реалистичной. Главное – хорошо закрепите ее, чтобы она плотно держалась на запястье.

Шаг 4. Струны

Затем я добавил струны, достаточно длинные, чтобы сделать петли для пальцев. Мы использовали обычную плотную пряжу, но сюда подошла бы и рыбацкая леска, например. Неважно, каким будет материал нитей. Главное – их прочность.

Если нитка порвется, придется переделывать всю конструкцию. Постарайтесь выбрать изначально прочный материал и хорошо его закрепить. Простые швейные нитки не подойдут, даже если сложить их в несколько рядов. Леска хороша в этом плане, но ее нужно тщательно закреплять – она легко выскальзывает.

Шаг 5. Петли для пальцев

Затем я аккуратно измерил петли, чтобы подогнать их под пальцы. Я использовал горячий клей, чтобы склеить нити на месте. Приклеивать нужно на кончиках пальцев, пропуская струны через пластиковые трубочки.

Дочь примеряла руку под себя, но мы решили сделать петли чуть шире, чтобы рукой могли управлять и другие. Если отверстия в петлях будут больше положенного, вы все равно сможете управлять макетом. Если же они будут слишком маленькие, рука перестанет быть универсальной.

Шаг 6. Армирование

Я приклеил горячим клеем карандаш к задней части и прочный кусок пластика к передней части руки. Я использовал не заостренный карандаш, чтобы не было риска уколоться. Это необязательный шаг, но желательный, ведь так вся конструкция будет прочнее.

Даже если вы возьмете самый толстый картон, его прочность будет относительной. Необходим твердый «скелет», остов, который будет помогать руке держать форму. Можете придумать другой закрепитель – из пластика, металла или дерева. Приклейте его к картону с внешней стороны искусственной кисти.

Шаг 7. Украшение

Я разрисовал соломки, ручку и крепление, чтобы рука робота выглядела более профессионально. Я выбрал весенние цвета, чтобы покрасить соломку и белый, чтобы покрасить ручку и переднее укрепление. Я разрисовал заднюю арматуру, чтобы она гармонировала с картоном. Это все тоже необязательно, но так создастся впечатление настоящего биомеханического макета.

Шаг 8. Испытание

Надевайте руку (вы или ребенок) и пробуйте управлять. Придется немного поучиться, сначала будет непривычно, но очень увлекательно. Хотя наша управляемая рука делалась для дочери, я сам иной раз люблю поиграть с этой штукой. Она может быть использована, чтобы хватать легкие предметы или просто играть. На карантине как раз много свободного времени для таких экспериментов.

Источник

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Как сделать продвинутую роботизированную руку

Как сделать продвинутую роботизированную руку

Доброго дня, мозгоинженеры! Это мозгоруководство расскажет вам как своими руками создать высококачественную роботизированную руку, причем с малыми затратами по себестоимости.

Данная «open source» мозгоподелка превосходит аналогичные робо-руки не только по цене сборки, но и по производительности, и не уступает даже промышленным. А если использовать в ней биоэлектрическое управление, то она достаточно легко выполняет захват различных предметов, таких как электроотвертка, крышка или батарейка.

Шаг 1: Сравнение производительности аналогов

Как уже было сказано, данная самоделка не уступает промышленным аналогам, и достигнуто это тщательным подбором компонентов. На первой представленной таблице показано сравнение характеристик двигателя, который используется в коммерческих робо-руках и выбранным мной.

Зная производительность двигателей из промышленных аналогов, я подобрал подходящий по мощности, но более дешевый двигатель, то есть сила сжатия пальцев моей робо-руки как и у промышленных. Но как показано на второй таблице, скорость пальцев моей мозгоподелки выше коммерческих аналогов, что облегчает захват предметов и повышает производительность. На третьей таблице показаны размер и вес компонентов робо-руки и аналогов, и исходя из них видно, что использование 3D компонентов облегчает общий вес поделки.

По сравнению с OpS (open source) аналогами сила захвата данной робо-руки в 2.5 раза больше, вес на 20% меньше, а ладонь примерно наполовину тоньше. То есть по характеристикам эта самоделка имеет преимущества для пользователя. Кроме того, пальцы робо-руки действуют более согласовано, суставы сгибаются пропорционально и надежно каждый раз, что обеспечивает поделке стабильное и производительное функционирование. Конструкция многих OpS аналогов проста – «сухожилие» просто проходит внутри пальца и стягивается по принципу лебедки, что приводит к неловким, резким движениям руки и несогласованности суставов.

И все же, несмотря на описанные преимущества, данная робо-поделка имеет и недостатки. Так напечатанные 3D компоненты более подвержены механическим повреждениям по сравнению с металлическими компонентами аналогов, то есть их проще сломать, но и при этом, проще отремонтировать. Еще в этой робо-руке отсутствует фиксирующий механизм, то есть необходимо постоянно прикладывать силу для удержания захвата, что снижает энергоэффективность.

Шаг 2: Компоненты

Конструкция этой робо-руки разрабатывалась на основе общедоступных и 3D-печатных компонентов, весь список которых, а также места приобретения, представлены в таблицах на мозгофото. Конкретные ссылки я не привожу из-за частой смены поставщиков, но если какой-либо компонент недоступен, то не бойтесь менять его на аналогичный!

Свои 3D-компоненты я распечатал с разрешением 0.2мм и 10% заполнением, что обеспечивает довольно быструю печать (около 14 часов) с необходимой прочностью получаемых деталей. Вам я тоже советую печатать детали для этой робо-поделки на максимальных значениях разрешения и заполнения вашего принтера.

Шаг 3: Сборка пальцев

Все пальцы, включая и большой, собираются однотипно, и этот процесс подробно показан на фото, а еще подробнее в инструкции.

На одном конце металлического тросика завязываем узел и скрепляем его каплей супер-клея, затем пропускаем тросик сквозь отверстие катушки до упора узелка. Пропускаем так, чтобы узелок оказался сверху катушки, а свободный конец выходил из нижнего отверстия.

Берем двигатель и нанизываем на его вал катушку, при этом нанизываем так, чтобы плоскость катушки плотно прилегла к плоскости вала, иначе есть риск повредить ее.

В элемент корпуса двигателя вставляем в небольшие отверстия два 6мм-х винта М2, аккуратно устанавливаем этот элемент на двигатель, находим нужное положение катушки/двигателя и закрепляем винтами.

Собираем элементы кончика пальца и связку, для крепления используем винты и гайки М2. При этом крепим не плотно, оставляя достаточную степень свободы суставам.

Через среднюю фалангу пропускаем связку и соединяем с верхней частью пальца, ориентируемся при этом на фото, а затем скрепляем 20мм-ми винтами М2 обе части пальца.

Далее соединяем связку с соответствующим отверстием в корпусе двигателя и закрепляем ее 12мм-м винтом М2, для этого потребуется полностью согнуть палец.

Соединяем палец с корпусом двигателя и через отверстие в нижней части скрепляем 20мм-м винтом М2.

Пропускаем свободный конец тросика внутри корпуса двигателя и через отверстие в нижней части пальца, завязываем узел, закрепляем его каплей супер-клея и обрезаем лишний конец тросика кусачками.

Повторяем все шаги с оставшимися пальцами, в том числе и большим, который хотя и имеет некоторое отличие в деталях, собирается аналогично. Когда все пальцы собраны, приступаем к ладони: берем пластину с 4 отверстиями, это задняя часть, и крепим к ней собранные пальцы на 6мм-ые винты М2. После этого устанавливаем переднюю пластину и закрепляем ее в двух местах к крайним пальцам 6мм-ми винтами М2.

Шаг 4: Сервопривод

Приступаем к окончательной мозгосборке. Берем сервопривод и вставляем в распечатанный для него суппорт, который должен плотно подходить к сервоприводу.

На большой палец монтируем кронштейн, который будет сцеплять его с сервоприводом и закрепляем 6мм-м винтом М2.

Кронштейн большого пальца соединяем с сервоприводом и закрепляем винтами, после этого прикладываем всю конструкцию большого пальца/сервопривода к передней пластине руки и в соответствующих местах скрепляем 6мм-ми винтами М2.

Механическая сборка завершена!

Шаг 5: Управление

Обычно современные протезы управляются биоэлектрическим контроллером, который считывает небольшие напряжения мышц, называемыми электромиографическими (ЭМГ) сигналами. Анализируя эти сигналы, контроллер понимает, какие мышцы задействованы, и, следовательно, какое положение должен принять протез. Для этого процесса требуется комплексный 8-ми канальный EMG чип и программный алгоритм обучения, который называется линейный дискриминантный анализ. Но это вопрос более продвинутого и ответственного применения самоделки, который требует больших познаний в электронике и программировании, а сейчас поступим проще.

Второй способ подходит для людей занимающихся компьютерными технологиями. Суть его в создании PID-контроллера или кнопочного управления для перемещения руки в различные положения.

На этом все, надеюсь было полезно. Удачи в вашем мозготворчестве!

( Специально для МозгоЧинов#Tact-Low-cost-Advanced-Prosthetic-Hand

Источник