Агаарын булчинг хэрхэн яаж хийх вэ: 4 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Би ажиллаж байгаа аниматроникийн төслийн зарим идэвхжүүлэгчийг бий болгох шаардлагатай байсан. Агаарын булчингууд нь хүний булчинтай маш адилхан ажилладаг, жин ба харьцааны хувьд гайхалтай хүчирхэг хөдөлгөгч юм. Тэд өөрсдийн жингээс 400 дахин их татах хүчийг ашиглаж чаддаг. Тэд мушгирах эсвэл нугалахад ажиллах бөгөөд усан дор ажиллах боломжтой болно. Тэд бас хийхэд хялбар бөгөөд хямдхан байдаг! Агаарын булчинг (McKibben хиймэл булчин эсвэл сүлжсэн хийн идэвхжүүлэгч гэж нэрлэдэг) анх 1950 -иад онд Ж. Л. МкКиббен полиомиелит өвчтэй хүмүүст зориулагдсан ортопед төхөөрөмж болгон бүтээсэн. Тэд хэрхэн ажилладагийг энд харуулав: Булчин нь резинэн хоолой (давсаг эсвэл гол) -оос бүрдэх бөгөөд хоолойгоор сүлжсэн шилэн торон ханцуйгаар хүрээлэгдсэн байдаг. Давсаг дүүрсэн тохиолдолд тор нь радиаль тэлэгдэж, тэнхлэгийн дагуу агшдаг (торны утас нь уян хатан биш тул), булчингийн нийт уртыг богиносгож, дараа нь татах хүчийг бий болгодог. Агаарын булчин нь хүний булчинтай маш төстэй гүйцэтгэлийн шинж чанартай байдаг. Энэ нь булчингийн агшилтын үед сүлжсэн торны хоорондох ороомгийн өнцөг өөрчлөгдсөнтэй холбоотой юм. Тор нь хөдөлгөөн шиг хайчаар радиаль тэлдэг тул булчингийн агшилтын явцад нэхэх өнцөг улам гүехэн болдог тул бага хүч зарцуулдаг (доорх диаграмыг үзнэ үү). - А зураг нь давсагны даралт тэнцүү нэмэгдсэн тохиолдолд булчин нь С зурагнаас илүү агшилттай болохыг харуулж байна. Агаарын булчингууд нь бүтцийн арга, материалаас хамааран уртынхаа 40% хүртэл агшиж чаддаг. Хийн тухай хуульд хэрэв та даралтыг нэмэгдүүлбэл өргөтгөх цилиндрийн эзэлхүүнийг нэмэгдүүлнэ (температур тогтмол байвал). Давсаг нь эцэст нь сүлжсэн торны ханцуйны физик шинж чанараар хязгаарлагддаг тул илүү их татах хүчийг бий болгохын тулд та давсагны үр дүнтэй эзэлхүүнийг нэмэгдүүлэх чадвартай байх ёстой- булчингийн татах хүч нь уртаас хамаардаг. булчингийн диаметр, түүнчлэн торон ханцуй (барилгын материал, ширхэгийн тоо, завсрын өнцөг) ба давсагны материалын шинж чанараас шалтгаалан агших чадвар. Би энэ зарчмыг харуулахын тулд ижил төстэй материал ашиглан хоёр өөр хэмжээтэй булчинг бүтээсэн- хоёулаа ижил агаарын даралтаар (60psi) ажилладаг боловч өөр өөр диаметр, урттай байв. Жижиг булчин нь жингээ барихад үнэхээр тэмцэж эхэлдэг, харин том булчинд ямар ч асуудал байхгүй. Агаарын булчингийн аль алиных нь үйл ажиллагааг харуулсан хэд хэдэн видеог энд оруулав.

Одоо булчингаа хийцгээе!

Алхам 1: Материал

3/8 инчийн сүлжсэн нейлон торыг эс тооцвол бүх материалыг Amazon.com дээрээс авах боломжтой- үүнийг электроникийн ханган нийлүүлэгчдээс авах боломжтой. Амазон нь хэд хэдэн хэмжээтэй сүлжсэн тор бүхий сүлжсэн ханцуйвчийн иж бүрдэл зардаг боловч яг яг материал нь заагдаагүй-Амазон Танд агаарын эх үүсвэр хэрэгтэй болно: Би даралт зохицуулагчтай жижиг агаарын сав ашиглаж байсан, гэхдээ та унадаг дугуйны насос ашиглаж болно (үүнийг 1/4 инчийн поли хоолойгоор ажиллуулахын тулд адаптер хийх шаардлагатай болно. Агаарын сав- AmazonPressure даралтын зохицуулагч (1/8 "NPT эмэгтэй, 1/4" NPT эрэгтэй адаптер шаардлагатай болно)- Amazon1/4 "өндөр даралттай полиэтилен хоолой- Amazonmultitool (халив, хайч, бахө, утас таслагч)- жижиг булчин: 1/4 "силикон эсвэл латекс хоолой- Амазон3/8" сүлжсэн нейлон торон ханцуй (дээрээс үзнэ үү) 1/8 "жижиг хоолойтой гогцоо (гууль эсвэл нейлон)- Амазонс боолт (3/8 урттай 10-24 утас) сайн)- Amazonsteel аюулгүй байдлын утас- Амазон нь том булчингийн хувьд: 3/8 "силикон эсвэл латекс хоолой- Amazon1/2" сүлжсэн Nylon торон ханцуй- Amazon1/ 8 "буюу түүнтэй ижил хэмжээтэй өрмийн бит- Амазон21/64" өрмийн бит Булчингийн төгсгөлийг барих саваа- Амазоны аюулгүй байдлын тэмдэглэл- агаарын булчингаа туршихдаа хамгаалалтын шил зүүж байгаарай. Өндөр даралттай хоолой нь сул бэхэлгээнээс унах нь ноцтой гэмтэл учруулж болзошгүй юм!

Алхам 2: Жижиг булчинг бий болгох

Эхлээд 1/4 инч хэмжээтэй силикон хоолойн жижиг уртыг хайчилж ав. Одоо жижиг боолтыг хоолойны нэг үзүүрт, хоолойны ирмэгийг нөгөө үзүүрт оруулна уу. Одоо 3/8 "сүлжсэн ханцуйгаа силиконоос хоёр инч орчим урт хэрчинэ. хоолойгоор холбож, асаагуур ашиглан сүлжсэн ханцуйны үзүүрийг хайлуулж, салахгүй. Силикон хоолой дээр сүлжсэн ханцуйгаа шургуулж, хоолойны үзүүр бүрийг аюулгүйн утсаар боож чангална уу. Одоо утас гогцоо хийж, сүлжсэн ханцуйны үзүүр бүрийг боож боох хэрэгтэй. Булчингийн төгсгөлд утсан гогцоо ашиглахаас өөр арга бол та ханцуйгаа урт болгож, дараа нь булчингийн төгсгөлд дахин нугалж, гогцоо үүсгэнэ (та агааржуулагчийг дотогш нь оруулах хэрэгтэй), дараа нь утсыг чангална уу. түүний эргэн тойронд. Одоо 1/4 "өндөр даралттай гуурсан хоолойгоо холбож, булчин руу бага зэрэг агаар оруулаарай. Энэ нь гоожихгүйгээр хөөрөх эсэхийг шалгаарай. Агаарын булчинг туршихын тулд ачаалал өгч бүрэн уртаар нь сунгах хэрэгтэй. Энэ нь даралттай үед хамгийн их агшилт болдог. Агаар нэмж эхэл (ойролцоогоор 60psi хүртэл), булчингийн агшилтыг үзээрэй!

Алхам 3: Агаарын том булчинг бий болгох

Том булчинг бүтээхийн тулд би 3/4 "хөнгөн цагаан саваагаар хийсэн өргөстэй үзүүрийг эргүүлэв- энэ нь бас ажиллах болно. Нэг үзүүр нь хатуу. Нөгөө үзүүр нь 1/8" агаарын нүхтэй, дараа нь 1-ээр цоолно. /8 "хоолойн өргөстэй хоолойн утас адаптер. Үүнийг 1/8" агаарын нүхэнд перпендикуляр 21/64 "нүх өрөмдөх замаар хийдэг. Дараа нь 1/8" хоолойн утас цорго ашиглан 21/64 "нүхийг дарна. Хоолойн барбоны бэхэлгээ. Одоо агаарын давсагны 8 "3/8" хэмжээтэй резинэн хоолойг хайчилж, нэг төгсгөлийг нь боловсруулсан холбох хэрэгслийн нэг дээр шургуул. Дараа нь 1/2 "сүлжсэн ханцуй 10" урттай хэсэг хайчилж ав (төгсгөлийг нь хайлуулахаа мартуузай. Асаагуураар) резинэн хоолойгоор гулсуулна уу. Дараа нь резинэн хоолойн эсрэг үзүүрийг үлдсэн машинаар бэхлээрэй. Одоо хоолойны үзүүр бүрийг хоолойн хавчаараар бэхлээрэй. Илүү том булчин нь жижиг хувилбар шиг ажилладаг. Агаар нэмж, агшиж байгааг нь хараарай. Үүнийг ачаалалд оруулсны дараа та энэ том булчин илүү хүчтэй болохыг шууд ойлгох болно!

Алхам 4: Туршилт ба нэмэлт мэдээлэл

Агаарын булчинг бий болгосны дараа тэдгээрийг ашиглах цаг болжээ. Булчинг сунгаж, жингээ нэмснээр хамгийн дээд хэмжээндээ хүрнэ. Туршилтын сайн хэрэгсэл бол дүүжлүүрийг ашиглах явдал юм. Харамсалтай нь надад тийм жин байхгүй байсан тул жинг ашиглах шаардлагатай болсон. Одоо аажмаар 20psi -ээр аажмаар нэмж нэмж, 60psi -д хүрэх хүртэл хамгийн түрүүнд анхаарах зүйл бол булчин бүрэн дарагдах хүртэл агаарын даралтыг нэмэгдүүлэх тусам аажмаар бага хэмжээгээр агшдаг. Ачаалал ихсэх тусам булчингийн агших чадвар нэмэгдэх тусам нэмэгдэхээ болих хүртэл буурах болно. Энэ нь хүний булчингийн гүйцэтгэлтэй маш төстэй бөгөөд булчингийн хэмжээ өөрчлөгдөх нь булчингийн үйл ажиллагаанд асар их нөлөө үзүүлдэг болохыг шууд анзаарч болно. 22 фунт. @60psi, жижиг булчинг өргөх боломжтой боловч том булчин нь бүрэн агшилт авахад хялбар байдаг. Агаарын булчингийн динамикийг математикаар загварчлах нь маш хэцүү байдаг.. Дэлгэрэнгүй уншихын тулд эндээс үзэхийг зөвлөж байна: https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htm Агаарын булчингийн хэд хэдэн хэрэглээнд робот техник (ялангуяа биобротик), аниматроник, ортопед/нөхөн сэргээх, хиймэл эрхтэн орно. Тэдгээрийг гурван талт ороомогтой агаарын хавхлага ашиглан микроконтроллер эсвэл унтраалга эсвэл сервоор ажилладаг хавхлагыг ашиглан радио удирдлагаар хянах боломжтой. Гурван талын хавхлага нь эхлээд давсаг дүүргэж, давсагны агаарын даралтыг барьж, дараа нь давсагийг гадагшлуулахын тулд агаарыг зайлуулдаг. Жишээлбэл, робот гараа хөдөлгөхөд бие биенээ тэнцвэржүүлэхийн тулд хоёр булчинг ихэвчлэн ашигладаг. Нэг булчин нь хоёр толгойт, нөгөө булчин нь гурван толгойт булчингийн үүргийг гүйцэтгэдэг. Ер нь агаарын булчинг өндөр хүч чадал, хөнгөн жинтэй маш олон төрлийн хэрэглээнд тохируулан янз бүрийн урт, диаметрээр хийж болно. Тэдний гүйцэтгэл, урт наслалт нь бүтцийн хувьд хэд хэдэн үзүүлэлтээс хамаарч өөр өөр байдаг: 1) Булчингийн урт2) Булчингийн диаметр3) Давсагны шинжилгээнд ашигладаг гуурсан хоолойн төрөл. Би уншсан бол латекс давсаг нь силикон давсагнаас хамаагүй урт насалдаг. Гэсэн хэдий ч зарим силиконууд нь өргөтгөлийн хурд өндөртэй (1000%хүртэл) бөгөөд латексээс өндөр даралтыг тэсвэрлэх чадвартай байдаг (ихэнх нь хоолойн тодорхойлолтоос хамаарна) давсагны ашиглалтын хугацааг уртасгах. Зарим компаниуд үрэлтийг багасгахын тулд давсаг болон торны хооронд спандекс ханцуйвч ашигласан байдаг. Хатуу нэхмэл тор нь давсагны даралтыг жигд хуваарилах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь давсагны ачааллыг бууруулдаг. 5) Давсагны урьдчилсан ачаалал (давсаг нь сүлжсэн торноос богино)- булчин сулрах үед давсаг болон сүлжсэн торны ханцуйны хоорондох холбоо барих хэсэг (улмаар үрэлт) багасч, сүлжсэн торыг бүрэн хангах боломжийг олгодог. агшилтын мөчлөгийн хоорондох шинэчлэл, ядаргаагаа сайжруулах. Давсаганд урьдчилан ачаалал өгөх нь давсагны доод хэсгийн эзэлхүүнээс шалтгаалан булчингийн анхны агшилтыг сайжруулдаг. 6) Булчингийн ирмэгийг цацраг туяагаар хийснээр давсагны стрессийн концентрацийг бууруулдаг. Агаарын булчингууд нь жин ба жингийн харьцаа, барилгын хялбар байдал/хямд өртөг, хүний булчингийн динамикийг дуурайх чадварыг харгалзан үзвэл механик төхөөрөмжид зориулсан уламжлалт хөдөлгөөний хэрэгслийн сонирхолтой хувилбарыг санал болгодог.: D