Krahu i Lazarit: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:13

Do të doja të filloja duke thënë faleminderit që u interesuat për projektin tim. Emri im është Chase Leach dhe unë jam i lartë në WBASD S. T. E. M. Akademi. Ky projekt është një paraqitje për Çmimin e Shkencës dhe Teknologjisë Butwin Elias 2019-2020. Krahu Lazarus është një dizajn unik protetik për aq sa ai përdor vetëm materiale që mund të gjenden në shtëpi me përjashtim të motorëve dhe Arduino Uno të cilët janë marrë nga projektet e mëparshme që kam hartuar. Këtë vit është se nuk kam qasje në një printer 3D kështu që dizajni i krahut ishte pak i ndërlikuar sepse po punoja me karton për shumë përbërës strukturorë të Krahut të Lazarit. Qëllimi i këtij projekti është të krijoj një model pune që mund të demonstrojë konceptin e modelit tim. Duke pasur parasysh burimet e kufizuara, mendoj se dizajni përfundimtar doli mjaft mirë. Faleminderit për mundësinë për t'u përfshirë në këtë konkurs. Më ka lejuar të argëtohem shumë. Ky konkurs më ka krijuar kujtime të dashura. Dizajnimi i Krahut të Lazarit dhe tejkalimi i sfidave që paraqiti më ka mësuar shumë. Faleminderit për kohën dhe konsideratën tuaj dhe pa adieu të mëtejshëm shpresoj të kënaqeni.

Furnizimet

Të gjitha furnizimet që kam përdorur ishin tashmë në dispozicionin tim, megjithatë unë kam përfshirë një listë të kostove teorike pranë materialeve.

Furnizimet & Kostot

• Kuti kartoni 12 x 12 x 16 (0.82 dollarë)
• Armë me ngjitës të nxehtë (4.99 dollarë)
• Shkopinj për armë me ngjitës të nxehtë (3.97 dollarë)
• Shirit Skocez (6.80 dollarë)
• 4 x rrotulla peshqir letre (9.98 dollarë)
• 2 x rrotulla letre higjienike (6,99 dollarë)
• (Shuma: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Kostoja totale: 23.99 dollarë)
• 1 x Arduino MEGA 2560 R3 Bordi (Kostoja totale: $ 12.95)
• Tela ($ 8.76)
• ProtoBoard (5.99 dollarë)
• Kashtë (2 dollarë)
• Shirit (3.29 dollarë)

Hapi 1: Koha e kërkuar për ndërtim

Koha e shpenzuar për këtë projekt kaloi gjatë punës në projektimin dhe ndërtimin e krahut. Pjesa e projektit që më pëlqeu veçanërisht ishte dizajni i nyjës së bërrylit pasi përdor një metodë të ndërtimit të nyjeve në robotikë që përdor një sistem rrotull për të rritur sasinë e prodhimit të punës. Dizajni i Krahut Lazarus mori një total prej 63 orësh, i cili përfshinte kërkime për të gjetur mënyrën më efektive për ta bërë modelin përfundimtar sa më kosto të jetë e mundur. Asambleja e Krahut të Lazarit zgjati gjithsej 15 orë dhe shumë zam të nxehtë. Testimi ishte interesant pasi modeli fillestar për protezën kishte një tendencë të ngecte si rezultat i fërkimit të krijuar nga filli dentar i përdorur në sistemin e rrotullës në bërryl. E tëra çfarë bëra ishte zvogëlimi i diametrit të rrotave dhe funksionoi. Faza e testimit zgjati gjithsej 12 orë. Faza e programimit të projektit më mori një total prej 10 orësh, e cila nuk përfshin kohën që më është dashur të prek aftësitë e mia në C ++.

Hapi 2: S. T. E. M. Aplikimet

Shkenca- Në projektin tim, shkenca është e përfshirë në hartimin e modelit të protoboardit i cili lejoi shpërndarjen e energjisë midis motorëve servo në dizajn. Ajo gjithashtu gjen një rol në fizikën e përfshirë në hartimin e strukturës së krahut. Më shumë, konkretisht dizajni i sistemit të rrotullës në nyjen e bërrylit i cili i jep krahut një sasi të konsiderueshme përparësish mekanike duke lejuar që krahu të ngrihet më shumë sesa mund të kishte përndryshe, me mirësjellje të Arkimedit.

Teknologjia- Aspekti teknologjik i projektit tim hyri në lojë kur po kodifikoja lëvizjen e krahut protetik duke përdorur C ++. Gjithashtu hyri në lojë kur po instaloja motorët dhe bordin Arduino.

Inxhinieri- Inxhinieri filloi të luante kur po hartoja pëllëmbën, gishtat, gishtin e madh, nyjen e kyçit të dorës, parakrahun, bërrylin dhe krahun e sipërm. Ai hyri në lojë në ridizajnimet, identifikimin e problemeve kur ato u shfaqën dhe zgjidhjet që kam gjetur për problemet.

Matematika- Matematika e përfshirë në krijimin e dorës hyri në lojë kur po kërkoja proporcionet e sakta anatomike të segmenteve të krahut. Gjithashtu hyri në lojë kur po kërkoja rregullime të pranueshme të madhësisë për diametrat e rrotave në nyjen e sistemit të rrotullës. Kam përdorur gjithashtu matematikë gjatë llogaritjeve që kam bërë për numrin e rrotave që do të përdorja në nyjen e bërrylit për ta bërë krahun të aftë të lëvizë nën peshën e një filxhani kafeje. Ajo gjithashtu hyri në lojë me llogaritjen e bërë përmes zbatimit të Ligjit të Ohmit për modelin e qarkut dhe hyrjen e kërkuar të tensionit.

Hapi 3: Skica të Dizajnit Inxhinierik

Skicat që kam ofruar përfshijnë modelin tim fillestar për Krahun e Lazarit. Unë besoj se dizajni arrin të mbetet mjaft i fortë për përdorim të përditshëm duke mbetur në mënyrë të konsiderueshme me kosto efektive.

Hapi 4: Ndërtimi i Parakrahut

Unë përmend sasinë dhe dimensionet e copave të kartonit në videon që kam bashkangjitur, megjithatë do të përfshijë gjithashtu një listë të copave, dimensioneve dhe sasive këtu. Lista që kam përfshirë më poshtë është shkruar pas ndërtimit të parakrahut, kështu që nëse ka ndonjë mospërputhje midis tij dhe videos, unë do ta përdor listën.

• 2 x Rroba peshqir letre
• 4 x Krah rrotull
• 2 x qarqe me diametër 3 inç
• 8 x qarqe me vrimë dhe diametër prej 2 dhe 3/16 inç
• 4 x Peshqir letre të modifikuar rrotullohen me gjatësi 1 dhe 7/8 inç
• 12 x qarqe me vrimë dhe diametër prej 1 dhe 6/8 inç
• 1 x Diametër kunj druri prej 3/8 inç dhe gjatësi prej 4 inç
• 2 x Drejtkëndësh prej 7 dhe 3/16 inç Gjatësi dhe 3 inç Gjerësi
• 2 x Drejtkëndësh prej 7 dhe 3/16 inç Gjatësi dhe 1 dhe 7/16 inç Gjerësi
• 9 x Sheshi prej 1 dhe 1/2 inç në gjatësi dhe gjerësi
• 12 x Trekëndësha të Drejtë me 1 dhe 1/2 inç Bazë dhe Lartësi

Hapi 5: Ndërtimi i Krahut të Epërm

Ndërtimi i krahut të sipërm është mjaft i thjeshtë por i fortë. Për të ndërtuar këtë pjesë të Krahut të Lazarit, do t'ju duhen disa pjesë. Unë kam përfshirë një shpjegim video të të gjitha pjesëve të kërkuara, megjithatë doja të sigurohesha që shpjegimi është mjaft i plotë për t'u ndjekur në shtëpi, kështu që përfshiva një listë më poshtë.

• 4 x Drejtkëndësh (5 inç i gjatë dhe 3 inç i gjerë)
• 4 x Drejtkëndësh (5 inç i gjatë dhe 1 dhe 1/2 inç i gjerë)
• 2 x Rreth (3 inç në diametër)
• 2 x rrotull peshqir letre të modifikuar (1 inç në diametër dhe 1/2 inç në gjatësi)
• 9 x Sheshi (1 dhe 1/2 inç në të dy anët)
• 8 x Trekëndësha të drejtë (1 dhe 1/2 inç për bazën dhe lartësinë)
• 2 x Forma e Harkut të Madh Me Dy Vrima
• 4 x Drejtkëndësh me një vrimë (3 dhe 1/2 inç në gjatësi dhe 3 inç në gjerësi)
• 4 x Rreth me vrimë në qendër (1 dhe 1/2 inç në diametër)
• 6 x Rreth me Vrimë në Qendër (1 inç në diametër)
• 2 x 1/2 inç Letra peshqiri më të shkurtër letre shkurtojnë gjatësinë në qendër të njërës anë
• 1 x kunj druri (4 inç i gjatë dhe 3/8 inç diametër)

Hapi 6: Ndërtimi i kyçit të dorës/palmës

Dore/pëllëmbë e Krahut Lazarus ishte në fakt një nga pjesët më të vështira të dizajnit, përveç sistemit të rrotullës në bërryl. Pjesa e dizajnit me të cilën u përpoqa më shumë ishte se si të krijoja një dizajn që do të ishte i aftë të rrotullohej pa sakrifikuar ndonjë nga qëndrueshmëria strukturore e dizajnit. Kur kam dalë me zgjidhjen e problemit tim, fillimisht mendova se do të isha shumë e thjeshtë për të punuar, megjithatë kur e vura në praktikë u mbajt deri në testet që administrova. Pjesët për ndërtimin e kësaj pjese të Krahut të Lazarit janë renditur më poshtë.

• 6 modele të modelit të Palmës të cilat duhet të jenë me madhësi lart ose poshtë në varësi të Përdoruesit (rreth 3 dhe 1/2 inç në gjatësi dhe 3 inç në gjerësi)
• 2 x Drejtkëndësh (3 inç i gjatë dhe 2 dhe 1/2 inç i gjerë)
• 2 x Drejtkëndësh (3 inç i gjatë dhe 1 inç i gjerë)
• 6 x Trekëndëshat me kënd të drejtë (lartësia dhe baza 1 inç)
• 1 x Rreth (2 dhe 5/16 inç në diametër)
• 2 x Rreth Me Prerje të Vogël Drejtkëndore (2 dhe 5/16 inç në diametër)
• 1 x kunj druri (3 inç i gjatë dhe 3/8 inç në diametër)
• 10 x Dizajn Harku me Vrimë (rreth 1 dhe 1/2 inç në gjatësi dhe 1 inç në gjerësi)
• 2 x Rrokullisje letre higjienike me prerje Notch për modelin e dorës

Hapi 7: Ndërtimi i gishtit/gishtit të madh

Hartimet e gishtërinjve dhe gishtërinjve janë pothuajse të njëjtë për hir të thjeshtësisë. Dallimet kryesore janë se gishti i madh ka vetëm nyje ndërsa gishtat kanë tre dhe gishti i madh është i kënduar i ngjashëm me dorën e njeriut në pozicion anatomik. Unë kam bashkangjitur një video që shpjegon ndërtimin e gishtërinjve dhe gishtit të madh. Pjesët që shfaqen janë mjaft të thjeshta për t'u krijuar, megjithatë mjaft duhet të bëhen për këto pjesë.

• 48 x Harka më të Mëdha Me Një Vrimë (1 dhe 1/2 inç në gjatësi dhe 1 dhe 1/4 inç në gjerësi me vrimë të vendosur 1 inç nga e djathta dhe 1/4 inç poshtë)
• 13 x Harka më të vogla me një vrimë (1 dhe 1/2 inç në gjatësi dhe 1 dhe 1/2 inç në gjerësi me vrimë të vendosur 1/2 inç nga e djathta dhe 1/4 inç poshtë)
• 13 x Hark (3/4 inç në gjatësi dhe 1/2 inç në gjerësi)
• 6 x kashtë (3/4 inç në gjatësi)
• 5 x kashtë (1/2 inç në gjatësi)
• 4 x kashtë (1/4 inç në gjatësi)
• 4 x kashtë (1 dhe 1/2 inç në gjatësi)
• 5 x fjongo (12 inç e gjatë)

Hapi 8: Testimi

Qëllimi i fazës së testimit të Krahut Lazarus është të provojë konceptin si të realizueshëm. Unë kam bashkangjitur një video që besoj se dëshmon konceptin e modelit tim. Unë mendoj se Krahu Lazarus punon mjaft mirë, duke marrë parasysh materialet e përdorura për ta krijuar atë.

Hapi 9: Përmirësime të mundshme në të ardhmen

Duke parë projektin në tërësi, jam shumë i kënaqur me produktin përfundimtar. E vetmja gjë që do të doja të bëja është të shoh nëse mund të krijoj një printim 3D të pjesëve që kam bërë nga kartoni në mënyrë që të shoh se si mbahet nën presione edhe më të mëdha. Për më tepër, do të doja të merrja kohë për të përmirësuar estetikën e krahut. Do të doja gjithashtu të shikoja nëse mund të vazhdoj të punoj në këtë model protezues të krahut për të parë nëse mund ta testoj modelin në disa rrethana të përditshme.

Hapi 10: Vërejtjet përmbyllëse

Unë do të doja të shpreh sa i lumtur jam me modelin përfundimtar të Krahut të Lazarit. Provenshtë vërtetuar se është i zbatueshëm për përdorim në disa detyra të përditshme dhe është befasues funksional duke pasur parasysh materialet nga të cilat është bërë. Do të doja të merrja një moment për të falënderuar Fondacionin Iseman për mundësinë për të punuar në projekte të tilla për katër vitet e fundit. Ka qenë tepër edukative dhe argëtuese. Ky konkurs është një nga arsyet pse po ndjek një degë inxhinieri mekanike. Ka qenë e pabesueshme të jesh pjesë e kësaj ndër vite dhe nuk mund ta shpreh kurrë sa mirënjohës jam, faleminderit.