Si të bëni muskuj ajri!: 4 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Më duhej të krijoja disa aktivizues për një projekt animatronik në të cilin po punoj. Muskujt e ajrit janë aktivizues shumë të fuqishëm që punojnë shumë si muskujt e njeriut dhe kanë një raport fenomenal të fuqisë ndaj peshës- ata mund të ushtrojnë një forcë tërheqëse deri në 400 herë më shumë se pesha e tyre. Ata do të punojnë kur janë të përdredhur ose të përkulur dhe mund të punojnë nën ujë. Ata janë gjithashtu të lehtë dhe të lirë për t'u bërë! Muskujt e ajrit (të njohur gjithashtu si një muskul artificial McKibben ose nxitës pneumatik të gërshetuar) u krijuan fillimisht nga J. L. McKibben në vitet 1950 si një pajisje ortotike për pacientët me poliomielit. Ja se si funksionojnë: Muskuli përbëhet nga një tub gome (fshikëza ose bërthama) që është i rrethuar nga një mëngë me fije të thurura me tuba. Kur fshikëza është e fryrë, rrjeta zgjerohet në mënyrë radiale dhe tkurret në mënyrë aksiale (meqenëse fijet e rrjetës janë të pazgjidhshme), duke shkurtuar gjatësinë e përgjithshme të muskujve dhe më pas duke prodhuar një forcë tërheqëse. Muskujt e ajrit kanë karakteristika të performancës shumë të ngjashme me muskujt njerëzorë- forca e ushtruar zvogëlohet ndërsa muskujt kontraktohen. Kjo është për shkak të ndryshimit të këndit të gërshetimit të rrjetës së thurur ndërsa muskuli tkurret- ndërsa rrjeta zgjerohet në mënyrë radiale në një gërshërë si lëvizja, ajo ushtron më pak forcë për shkak të këndit të endjes duke u bërë gjithnjë e më i cekët ndërsa muskujt kontraktohen (shiko diagramin më poshtë - figura A tregon se muskuli do të tkurret në një shkallë më të madhe se figura C duke pasur parasysh një rritje të barabartë të presionit të fshikëzës). Videot tregojnë gjithashtu këtë efekt. Muskujt e ajrit mund të tkurren deri në 40% të gjatësisë së tyre, në varësi të metodës dhe materialeve të ndërtimit të tyre. Ligji i gazit thotë se nëse rrisni presionin, ju gjithashtu rritni vëllimin e një cilindri të zgjerueshëm (me kusht që temperatura të jetë konstante.) Vëllimi në zgjerim i fshikëza përfundimisht kufizohet nga vetitë fizike të mëngës së thurur me rrjetë, kështu që për të krijuar një forcë më të madhe tërheqëse duhet të jeni në gjendje të rrisni vëllimin efektiv të fshikëzës- forca tërheqëse e muskujve është një funksion i gjatësisë dhe diametri i muskulit si dhe aftësia e tij për tkurrje për shkak të vetive të mëngës së rrjetës (materiali ndërtimor, numri i fibrave, këndi i gërshetimit) dhe materialit të fshikëzës. Unë ndërtova dy muskuj me madhësi të ndryshme duke përdorur materiale të ngjashme për të demonstruar këtë parim- ata të dy u operuan në të njëjtin presion ajri (60psi) por kishin diametër dhe gjatësi të ndryshme. Muskuli i vogël me të vërtetë fillon të luftojë kur i vihet një peshë, ndërsa muskuli më i madh nuk ka fare probleme. Këtu janë disa video që tregojnë të dy muskujt e ndërtuar të ajrit në veprim.

Tani le të bëjmë disa muskuj!

Hapi 1: Materialet

Të gjitha materialet janë të disponueshme në Amazon.com, me përjashtim të rrjetës prej najloni të gërshetuar 3/8 "- është në dispozicion nga furnizuesit e pajisjeve elektronike. Amazon shet një çantë mëngësh të thurur me disa madhësi rrjetë me gërsheta, por materiali i saktë është nuk është deklaruar-AmazonDo të keni nevojë për një burim ajri: Kam përdorur një rezervuar të vogël ajri me një rregullator presioni, por gjithashtu mund të përdorni një pompë ajri për biçikleta (do t'ju duhet të bëni një përshtatës për ta bërë atë të funksionojë me zorrën polifonike 1/4 ". Rezervuari i ajrit- rregullatori i presionit Amazon (do të kërkojë një përshtatës mashkullor NPT 1/8 "në 1/4" NPT)- tuba poli me presion të lartë Amazon 1/4 "- Amazon muskuj: 1/4 "tuba silikoni ose lateksi- mëngë rrjetë najloni të endura me gërsheta Amazon3/8" (shiko më sipër) 1/8 "tub me tub të vogël (bronzi ose najloni)- Rrufe në qiell të vogël (fije 10-24 me 3/8 në gjatësi) mirë)- Teli i sigurisë Amazonsteel- Amazon për muskujt e mëdhenj: tuba silikoni ose latex 3/8 "- mëngë rrjetë najloni të endura me gërshet Amazon1/2"- Amazon1/ 8 "ose stërvitje me madhësi të ngjashme- Amazon 21/64" bit stërvitje- Amazon1/8 "x 27 NPT rubinet- Amazon 1/8" gete barb x 1/8 "përshtatës fije tubi- Shtrëngues të zorrës Amazons- Amazon3/4" alumini ose plastikë shufra për të ndërtuar skajet e muskujve- AmazonShënim i sigurisë- sigurohuni që të vishni syze sigurie kur testoni muskujt tuaj të ajrit! Një zorrë me presion të lartë që del nga një montim i lirshëm mund të shkaktojë një dëmtim serioz!

Hapi 2: Bërja e muskujve të vegjël

Së pari prerë një gjatësi të vogël të tubit prej silikoni 1/4 ". Tani futeni bulonin e vogël në njërin skaj të tubit dhe shiritin e zorrës në skajin tjetër. Tani prerë mëngën me gërshet 3/8" rreth dy centimetra më të gjatë se silikoni tub dhe përdorni një çakmak për të shkrirë skajet e mëngës së thurur në mënyrë që të mos copëtohet. Rrëshqitni mëngën me gërsheta mbi tubin silikoni dhe mbështilleni çdo skaj të tubit me tela sigurie dhe shtrëngojeni atë. Tani bëni disa sythe teli dhe mbështilleni ato në secilin skaj të mëngës së endur. Si një alternativë për të përdorur sythe tela në skajet e muskujve, mund ta bëni mëngën më të gjatë dhe pastaj ta palosni prapa në fund të muskujve, duke formuar një lak (ju duhet të shtyni përshtatësin e ajrit)- pastaj shtrëngoni tela rreth tij. Tani lidhni tubin tuaj 1/4 "me presion të lartë dhe pomponi pak ajër në muskul për t'u siguruar që ai fryhet pa rrjedhje. Për të testuar muskulin e ajrit ju duhet ta shtrini në gjatësinë e tij të plotë duke i vendosur një ngarkesë- kjo do të lejojë ajo zvogëlohet maksimalisht kur është nën presion. Filloni të shtoni ajër (deri në rreth 60psi) dhe shikoni tkurrjen e muskujve!

Hapi 3: Krijimi i muskujve të mëdhenj të ajrit

Për të bërë muskulin e madh ktheva disa skaje me gjemba nga një shufër alumini 3/4 "- plastika gjithashtu do të funksionojë. Njëri skaj është i fortë. Fundi tjetër ka një vrimë ajri 1/8" të shpuar në të dhe pastaj trokitet për një 1 /Përshtatës fije tubi me tub 8 ". Kjo bëhet duke shpuar një vrimë 21/64" pingul me vrimën e ajrit 1/8 ". Pastaj përdorni një rubinet fije tubi 1/8" për të trokitur në vrimën 21/64 "për fiksim i zorrës. Tani prerë një tub gome 8 "të gjatë 3/8" për fshikëzën e ajrit dhe rrëshqisni me një fund mbi njërën prej pajisjeve të përpunuara. Pastaj prerë një mëngë 1/2 "të endur 10" të gjatë (mos harroni të shkrini skajet me një çakmak) dhe rrëshqiteni mbi tubin e gomës. Pastaj rrëshqisni skajin e kundërt të tubit të gomës mbi montimin e mbetur të ajrit të përpunuar. Tani shtrëngoni në mënyrë të sigurt çdo fund të tubit duke përdorur kapëset e zorrës. Muskuli më i madh funksionon ashtu si versioni më i vogël- vetëm shtoni ajër dhe shikojeni të tkurret. Pasi ta vendosni nën ngarkesë, menjëherë do të kuptoni se ky muskul më i madh është shumë më i fortë!

Hapi 4: Testimi dhe informacion shtesë

Tani që keni bërë disa muskuj të ajrit është koha t'i përdorni ato. Shtrijini muskujt në mënyrë që ata të arrijnë shtrirjen e tyre maksimale duke shtuar peshë. Një pajisje e mirë testimi do të ishte përdorimi i një shkalle të varur- për fat të keq unë nuk kisha qasje në një, kështu që më duhej të përdorja disa pesha. Tani filloni ngadalë të shtoni ajër në rritje prej 20psi derisa të arrini 60psi. Gjëja e parë që vini re është se muskuli kontraktohet një sasi progresive më e vogël me secilën rritje në rritje të presionit të ajrit derisa të tkurret plotësisht. Tjetra do të zbuloni se me rritjen e ngarkesës aftësia e muskujve për tkurrje zvogëlohet me një ritëm në rritje derisa nuk mund të heqë më ngarkesën e shtuar. Kjo është shumë e ngjashme me atë se si funksionon një muskul njerëzor. Vihet re menjëherë se një ndryshim në madhësinë e muskujve ka një efekt të madh në performancën e muskujve. Në 22 bs @60psi, muskuli më i vogël ende mund të ngrihet, por nuk është askund afër marrjes së tkurrjes së plotë, ndërsa muskuli më i madh mund të arrijë shumë lehtë tkurrje të plotë. Dinamika e muskujve të ajrit është mjaft e vështirë për tu modeluar matematikisht, veçanërisht duke pasur parasysh numrin e variablave në ndërtimin e tyre Me Për lexime të mëtejshme unë rekomandoj që të hidhni një sy këtu: https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htm Disa aplikime të muskujve të ajrit përfshijnë robotikë (veçanërisht biorobotikë), animatronikë, ortotikë/rehabilitim dhe protetikë. Ato mund të kontrollohen nga mikrokontrolluesit ose çelsat duke përdorur valvola solenoide të ajrit me tre drejtime ose me radio kontroll duke përdorur valvola të operuara nga servos. Një valvul me tre drejtime funksionon duke mbushur fillimisht fshikëzën, duke mbajtur presionin e ajrit në fshikëz dhe më pas duke e nxjerrë fshikëzën për ta fryrë atë. Gjëja që duhet mbajtur mend është se muskujt e ajrit duhet të jenë nën tension për të punuar siç duhet. Si shembull, dy muskuj shpesh përdoren së bashku për të balancuar njëri -tjetrin për të lëvizur një krah robotik. Një muskul do të veprojë si bicep dhe tjetri si muskuli tricep. Në përgjithësi, muskujt e ajrit mund të ndërtohen në të gjitha llojet e gjatësisë dhe diametrave për t'iu përshtatur një shumëllojshmërie të gjerë aplikimesh ku forca e lartë dhe pesha e lehtë janë kritike. Performanca dhe jetëgjatësia e tyre ndryshojnë sipas disa parametrave në lidhje me ndërtimin e tyre: 1) Gjatësia e muskujve 2) Diametri i muskujve 3) Lloji i tubave të përdorur për testimin e fshikëzës- Kam lexuar thotë se fshikëzat e lateksit kanë një jetë më të gjatë shërbimi sesa fshikëzat silikoni, megjithatë disa silikone kanë shkallë më të madhe zgjerimi (deri në 1000%) dhe mund të mbajnë presione më të larta se latex (shumë nga kjo do të varet nga specifikimet e sakta të tubave.) 4) Lloji i rrjetës së thurur të përdorur- disa rrjeta me gërsheta janë më pak gërryese se të tjerat, përmirësimi i jetëgjatësisë së fshikëzës. Disa kompani kanë përdorur një mëngë elastike midis fshikëzës dhe rrjetës për të zvogëluar gërryerjen. Një rrjetë më e ngushtë e endur lejon shpërndarjen më të barabartë të presionit në fshikëz, duke zvogëluar stresin në fshikëz. 5) Stresimi paraprak i fshikëzës (fshikëza është më e shkurtër se rrjeta e gërshetuar)- kjo shkakton një zvogëlim të zonës së kontaktit (dhe kështu gërryerje) midis fshikëzës dhe mëngës së thurur me rrjetë kur muskuli është në pushim dhe lejon që rrjeta e gërshetuar të jetë plotësisht reforma midis cikleve të tkurrjes, duke përmirësuar jetën e saj të lodhjes. Stresimi paraprak i fshikëzës gjithashtu përmirëson tkurrjen fillestare të muskujve për shkak të vëllimit fillestar më të ulët të fshikëzës. 6) Ndërtimi i shtresave të muskujve- skajet e rrezatuara zvogëlojnë përqendrimet e stresit në fshikëz. Në përgjithësi, duke pasur parasysh raportin e fuqisë ndaj peshës, lehtësinë/koston e ulët të ndërtimit dhe aftësinë për të imituar dinamikën e muskujve të njeriut, muskujt e ajrit ofrojnë një alternativë tërheqëse ndaj mjeteve tradicionale të lëvizjes për pajisjet mekanike. Kënaquni duke i ndërtuar ato!: D