Πώς να κάνετε μυς αέρα!: 4 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Χρειάστηκε να δημιουργήσω κάποιους ενεργοποιητές για ένα έργο animatronics που δουλεύω. Οι μύες του αέρα είναι πολύ ισχυροί ενεργοποιητές που λειτουργούν πολύ παρόμοια με τον ανθρώπινο μυ και έχουν εκπληκτική αναλογία δύναμης προς βάρος- μπορούν να ασκήσουν δύναμη έλξης έως και 400 φορές το δικό τους βάρος. Θα λειτουργήσουν όταν στρίβουν ή λυγίσουν και μπορούν να λειτουργήσουν κάτω από το νερό. Είναι επίσης εύκολο και φθηνό να γίνουν! Οι μυς του αέρα (επίσης γνωστοί ως τεχνητός μυς McKibben ή πλεκτοί πνευματικοί ενεργοποιητές) αναπτύχθηκαν αρχικά από τον J. L. McKibben τη δεκαετία του 1950 ως ορθωτική συσκευή για ασθενείς με πολιομυελίτιδα. Δείτε πώς λειτουργούν: Ο μυς αποτελείται από έναν ελαστικό σωλήνα (κύστη ή πυρήνα) που περιβάλλεται από ένα σωληνωτό πλεγμένο μανίκι από ίνες. Όταν η ουροδόχος κύστη φουσκώνει το πλέγμα διαστέλλεται ακτινικά και συστέλλεται αξονικά (αφού οι ίνες του πλέγματος είναι αναπόσπαστες), συντομεύοντας το συνολικό μήκος του μυός και στη συνέχεια δημιουργώντας μια δύναμη έλξης. Οι μύες του αέρα έχουν χαρακτηριστικά απόδοσης πολύ παρόμοια με τους ανθρώπινους μυς- η δύναμη που ασκείται μειώνεται καθώς συστέλλεται ο μυς. Αυτό οφείλεται στην αλλαγή της γωνίας συνένωσης του πλεγμένου πλέγματος καθώς ο μυς συστέλλεται- καθώς το πλέγμα διαστέλλεται ακτινικά σε ένα ψαλίδι όπως η κίνηση ασκεί λιγότερη δύναμη λόγω της γωνίας ύφανσης που γίνεται όλο και πιο ρηχή καθώς ο μυς συστέλλεται (δείτε το παρακάτω διάγραμμα - Το σχήμα Α δείχνει ότι ο μυς θα συστέλλεται σε μεγαλύτερο βαθμό από το σχήμα Γ, δεδομένης ίσης αύξησης της πίεσης της ουροδόχου κύστης). Τα βίντεο δείχνουν επίσης αυτό το αποτέλεσμα. Οι μύες του αέρα μπορούν να συστέλλονται έως και το 40% του μήκους τους, ανάλογα με τη μέθοδο και τα υλικά κατασκευής τους. Ο νόμος του αερίου αναφέρει ότι αν αυξήσετε την πίεση αυξάνετε επίσης τον όγκο ενός διογκώσιμου κυλίνδρου (εφόσον η θερμοκρασία είναι σταθερή.) Ο διογκούμενος όγκος του η ουροδόχος κύστη τελικά περιορίζεται από τις φυσικές ιδιότητες του πλεγμένου πλέγματος, για να δημιουργήσετε μεγαλύτερη δύναμη έλξης πρέπει να είστε σε θέση να αυξήσετε τον πραγματικό όγκο της ουροδόχου κύστης- η δύναμη έλξης του μυός είναι συνάρτηση του μήκους και διάμετρος του μυός καθώς και η ικανότητά του να συστέλλεται λόγω των ιδιοτήτων του πλέγματος (υλικό κατασκευής, αριθμός ινών, γωνία συνυφασμού) και υλικού της ουροδόχου κύστης. Κατασκεύασα δύο διαφορετικού μεγέθους μυς χρησιμοποιώντας παρόμοια υλικά για να αποδείξω αυτήν την αρχή- και οι δύο λειτουργούσαν στην ίδια πίεση αέρα (60psi) αλλά είχαν διαφορετικές διαμέτρους και μήκη. Ο μικρός μυς αρχίζει πραγματικά να παλεύει όταν του βάλουμε κάποιο βάρος ενώ ο μεγαλύτερος μυς δεν έχει καθόλου προβλήματα. Ακολουθούν μερικά βίντεο που δείχνουν και τους δύο κατασκευασμένους μυς του αέρα σε δράση.

Τώρα πάμε να κάνουμε μερικούς μυς!

Βήμα 1: Υλικά

Όλα τα υλικά είναι άμεσα διαθέσιμα στο Amazon.com, με εξαίρεση το πλεγμένο νάιλον πλέγμα 3/8 "- διατίθεται από προμηθευτές ηλεκτρονικών ειδών. Η Amazon πωλεί ένα πλεκτό κιτ μανικιών με διάφορα μεγέθη πλεγμένου πλέγματος, αλλά το ακριβές υλικό είναι δεν αναφέρεται-Amazon Θα χρειαστείτε μια πηγή αέρα: Χρησιμοποίησα μια μικρή δεξαμενή αέρα με ρυθμιστή πίεσης, αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε αντλία αέρα ποδηλάτου (θα πρέπει να φτιάξετε έναν προσαρμογέα για να λειτουργήσει με τον πολυ σωλήνα 1/4 ". Δεξαμενή αέρα- Ρυθμιστής πίεσης Amazon (θα χρειαστεί ανδρικός προσαρμογέας 1/8 "NPT θηλυκό έως 1/4" NPT)- Πολυ σωλήνες υψηλής πίεσης Amazon1/4 "- Amazonmultitool (κατσαβίδι, ψαλίδι, πένσα, κόπτες σύρματος)- Amazonlighter για το μικρό μυς: 1/4 "σωλήνες σιλικόνης ή λατέξ- Amazon3/8" πλεγμένο νάιλον πλέγμα μανίκι (βλέπε παραπάνω) 1/8 "μικρός σωλήνας με μπάρα (ορείχαλκο ή νάιλον)- Βίδα Amazonsmall (10-24 κλωστή με 3/8 σε μήκος έργα καλά)- Καλώδιο ασφαλείας Amazonsteel- Amazon για το μεγάλο μυ: σωλήνες σιλικόνης ή λατέξ 3/8 "- μανίκι πλέξης από νάιλον πλέξη Amazon1/2"- Amazon1/ Τρυπάνι 8 "ή παρόμοιου μεγέθους- Τρυπάνι Amazon 21/64"- Amazon1/8 "x 27 NPT βρύση- Amazon 1/8" εύκαμπτος σωλήνας barb x 1/8 "προσαρμογέας νήματος σωλήνα- Σφιγκτήρες σωλήνων Amazonsmall- Amazon3/4" αλουμίνιο ή πλαστικό ράβδος για την κατασκευή των μυϊκών άκρων- Amazon Σημείωση ασφάλειας- βεβαιωθείτε ότι φοράτε γυαλιά ασφαλείας όταν δοκιμάζετε τους μυς του αέρα σας! Ένας σωλήνας υψηλής πίεσης που ξεκολλάει από ένα χαλαρό εξάρτημα μπορεί να προκαλέσει σοβαρό τραυματισμό!

Βήμα 2: Δημιουργία του μικρού μυός

Πρώτα κόψτε ένα μικρό μήκος του σωλήνα σιλικόνης 1/4 ". Τώρα εισάγετε το μικρό μπουλόνι στο ένα άκρο του σωλήνα και το λάστιχο του σωλήνα στο άλλο άκρο. Τώρα κόψτε το πλεκτό μανίκι 3/8" περίπου δύο ίντσες περισσότερο από τη σιλικόνη σωλήνα και χρησιμοποιήστε έναν αναπτήρα για να λιώσετε τα άκρα του πλεγμένου μανικιού, ώστε να μην ξεφτίσει. Σύρετε το πλεγμένο μανίκι πάνω από τη σωλήνωση σιλικόνης και τυλίξτε κάθε άκρο του σωλήνα με το σύρμα ασφαλείας και σφίξτε το. Τώρα φτιάξτε μερικούς συρμάτινους βρόχους και τυλίξτε τους σε κάθε άκρο του πλεγμένου μανικιού. Ως εναλλακτική λύση στη χρήση συρμάτινων βρόχων στα άκρα του μυός, μπορείτε να κάνετε το μανίκι μακρύτερο και στη συνέχεια να το διπλώσετε πίσω στο άκρο του μυός, σχηματίζοντας έναν βρόχο (πρέπει να σπρώξετε τον προσαρμογέα αέρα)- στη συνέχεια σφίξτε το σύρμα γύρω του. Τώρα συνδέστε τον σωλήνα υψηλής πίεσης 1/4 "και αντλήστε λίγο αέρα στον μυ για να βεβαιωθείτε ότι φουσκώνει χωρίς διαρροή. Για να δοκιμάσετε τον μυ του αέρα πρέπει να τον τεντώσετε σε όλο του το μήκος βάζοντας ένα φορτίο σε αυτό- αυτό θα επιτρέψει αρχίζει να προσθέτετε αέρα (έως και 60psi περίπου) και να παρακολουθείτε τη μυϊκή συστολή!

Βήμα 3: Δημιουργία του μεγάλου μυός αέρα

Για να φτιάξω το μεγάλο μυ, έστρεψα μερικά συρματοπλέγματα από κάποια ράβδο αλουμινίου 3/4 "- το πλαστικό θα λειτουργήσει επίσης. Το ένα άκρο είναι συμπαγές. Το άλλο άκρο έχει μια τρύπα αέρα 1/8" που ανοίγεται μέσα και στη συνέχεια χτυπά για 1 /Προσαρμογέας σπειρώματος σωλήνα barb 8/8 ". Αυτό γίνεται με διάνοιξη οπής 21/64" κάθετα στην οπή αέρα 1/8 ". Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε μια βρύση με σπείρωμα σωλήνα 1/8" για να χτυπήσετε την οπή 21/64 "για προσαρμογή σωλήνα. Τώρα κόψτε ένα λαστιχένιο σωλήνα μήκους 8 "3/8" για την ουροδόχο κύστη και σύρετε το ένα άκρο πάνω από ένα από τα μηχανικά εξαρτήματα. Στη συνέχεια κόψτε ένα 1/2 "πλεκτό μανίκι μήκους 10" (θυμηθείτε να λιώσετε τα άκρα με έναν αναπτήρα) και σύρετέ τον πάνω από τον ελαστικό σωλήνα. Στη συνέχεια, σύρετε το αντίθετο άκρο του ελαστικού σωλήνα πάνω από το υπόλοιπο εξάρτημα που έχει υποστεί επεξεργασία αέρα. Τώρα σφίξτε με ασφάλεια κάθε άκρο του σωλήνα χρησιμοποιώντας σφιγκτήρες σωλήνων. Ο μεγαλύτερος μυς λειτουργεί ακριβώς όπως η μικρότερη έκδοση- προσθέστε αέρα και παρακολουθήστε το να συστέλλεται. Μόλις το βάλετε σε φόρτο θα καταλάβετε αμέσως ότι αυτός ο μεγαλύτερος μυς είναι πολύ πιο δυνατός!

Βήμα 4: Δοκιμή και πρόσθετες πληροφορίες

Τώρα που έχετε κάνει μερικούς μυς αέρα, ήρθε η ώρα να τους χρησιμοποιήσετε. Τεντώστε τους μύες ώστε να φτάσουν στη μέγιστη έκτασή τους προσθέτοντας βάρος. Μια καλή δοκιμαστική εξέδρα θα ήταν η χρήση μιας κρεμαστής ζυγαριάς- δυστυχώς δεν είχα πρόσβαση σε αυτήν, οπότε έπρεπε να χρησιμοποιήσω κάποια βάρη. Τώρα αρχίστε σιγά -σιγά να προσθέτετε αέρα σε προσαυξήσεις 20psi μέχρι να φτάσετε τα 60psi. Το πρώτο πράγμα που παρατηρείτε είναι ότι ο μυς συστέλλεται προοδευτικά μικρότερο με κάθε σταδιακή αύξηση της πίεσης του αέρα μέχρι να συστέλλεται πλήρως. Στη συνέχεια θα διαπιστώσετε ότι καθώς αυξάνεται το φορτίο, η ικανότητα σύσπασης του μυός μειώνεται με αυξανόμενο ρυθμό μέχρι να μην μπορεί πλέον να σηκώσει το αυξημένο φορτίο. Αυτό είναι πολύ παρόμοιο με το πώς λειτουργεί ένας ανθρώπινος μυς. Είναι αμέσως αισθητό ότι μια αλλαγή στο μέγεθος του μυός έχει τεράστια επίδραση στην απόδοση του μυός. Στα 22 κιλά. @60psi, ο μικρότερος μυς μπορεί ακόμα να ανυψωθεί, αλλά δεν είναι πουθενά κοντά στην πλήρη σύσπαση, ενώ ο μεγαλύτερος μυς μπορεί πολύ εύκολα να επιτύχει πλήρη σύσπαση. Η δυναμική των μυών του αέρα είναι αρκετά δύσκολο να μοντελοποιηθεί μαθηματικά, ειδικά δεδομένου του αριθμού των μεταβλητών στην κατασκευή τους Το Για περαιτέρω ανάγνωση προτείνω να ρίξετε μια ματιά εδώ: https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htmΟρισμένες εφαρμογές των μυών του αέρα περιλαμβάνουν ρομποτική (ειδικά βιορομποτική), animatronics, ορθωτική/αποκατάσταση και προσθετική. Μπορούν να ελεγχθούν από μικροελεγκτές ή διακόπτες με τη χρήση ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων αέρα τριών κατευθύνσεων ή μέσω ραδιοελέγχου χρησιμοποιώντας βαλβίδες που λειτουργούν από σερβομηχανισμούς. Μια βαλβίδα τριών κατευθύνσεων λειτουργεί γεμίζοντας πρώτα την ουροδόχο κύστη, κρατώντας την πίεση του αέρα στην κύστη και στη συνέχεια εξαερώνοντας την κύστη για να την ξεφουσκώσει. Αυτό που πρέπει να θυμόμαστε είναι ότι οι μύες του αέρα πρέπει να βρίσκονται υπό ένταση για να λειτουργήσουν σωστά. Για παράδειγμα, δύο μύες χρησιμοποιούνται συχνά σε συνδυασμό για να ισορροπήσουν ο ένας τον άλλον για να κινήσουν ένα ρομποτικό χέρι. Ο ένας μυς θα λειτουργούσε ως ο δικέφαλος μυς και ο άλλος ως ο μυς του τρικεφάλου. Συνολικά, οι μύες του αέρα μπορούν να κατασκευαστούν σε όλα τα είδη μήκους και διαμέτρου για να ταιριάζουν σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών όπου η υψηλή δύναμη και το μικρό βάρος είναι κρίσιμα. Η απόδοσή τους και η μακροζωία τους ποικίλλουν ανάλογα με διάφορες παραμέτρους σχετικά με την κατασκευή τους: 1) Μήκος μυών 2) Διάμετρος μυών 3) Τύπος σωλήνων που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της ουροδόχου κύστης Έχω διαβάσει ότι οι κύστεις λατέξ τείνουν να έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τις κύστεις σιλικόνης, Ωστόσο, ορισμένες σιλικόνες έχουν μεγαλύτερους ρυθμούς διαστολής (έως 1000%) και μπορούν να διατηρήσουν υψηλότερες πιέσεις από το λατέξ (μεγάλο μέρος από αυτό θα εξαρτηθεί από τις ακριβείς προδιαγραφές των σωλήνων.) 4) Τύπος πλεγμένου πλέγματος- μερικά πλεγμένα πλέγματα είναι λιγότερο λειαντικά από άλλα, βελτίωση της διάρκειας ζωής της ουροδόχου κύστης. Ορισμένες εταιρείες έχουν χρησιμοποιήσει ένα περίβλημα spandex μεταξύ της ουροδόχου κύστης και του πλέγματος για να μειώσουν την τριβή. Ένα πιο σφιχτό πλεγμένο πλέγμα επιτρέπει πιο ομοιόμορφη κατανομή πίεσης στην ουροδόχο κύστη, μειώνοντας το στρες στην ουροδόχο κύστη. 5) Προεντατικότητα της ουροδόχου κύστης (η κύστη είναι μικρότερη από το πλεγμένο πλέγμα)- αυτό προκαλεί μείωση της περιοχής επαφής (και ως εκ τούτου τριβή) μεταξύ της ουροδόχου κύστης και του πλεγμένου πλέγματος όταν ο μυς είναι σε ηρεμία και επιτρέπει στο πλεγμένο πλέγμα να είναι πλήρως μεταρρύθμιση μεταξύ των κύκλων συστολής, βελτιώνοντας τη ζωή της κόπωσης. Η προένταση της ουροδόχου κύστης βελτιώνει επίσης την αρχική συστολή του μυός λόγω του αρχικού χαμηλότερου όγκου της ουροδόχου κύστης. 6) Η κατασκευή άκρων που ακτινοβολούνται με ακτίνες μυών μειώνουν τις συγκεντρώσεις στρες στην ουροδόχο κύστη. Συνολικά, δεδομένης της σχέσης ισχύος προς βάρος, της ευκολίας/του χαμηλού κόστους κατασκευής και της ικανότητας να μιμούνται τη δυναμική των ανθρώπινων μυών, οι μύες αέρα προσφέρουν μια ελκυστική εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά μέσα κίνησης για μηχανικές συσκευές. Διασκεδάστε χτίζοντας τους!:ΡΕ