Saisissant avec Straws Faire une main de robot utilisant Pailles
Surveillance d'un adulte est proposé pour une partie de ce projet. Faire attention à des couteaux tranchants et de la colle.
Pour concevoir et construire une main de travail à partir de matériaux d'artisanat qui montre comment une vraie main de robot pourrait fonctionner.
introduction
Vos mains sont incroyables. Avec eux, vous pouvez jouer du violon, préparer un repas avec vos parents, ou concevoir un robot. Quand les gens conçoivent des robots, l'une des parties, ils passent le plus de temps est la main, ou tout autre « grabber » le robot pourrait avoir. Les robots font un travail utile et important, et à moins qu'ils peuvent saisir et faire bouger les choses, ils ne peuvent pas faire le travail.
Regardez cette vidéo pour voir comment une main de robot à trois doigts gère un large éventail d'objets.
Regardez cette vidéo pour voir comment une main de robot à trois doigts gère un large éventail d'objets.
Dans ce projet, vous allez étudier la physiologie de la main pour voir comment les doigts humains travailler et concevoir une main de robot qui utilise les doigts comme l'homme pour accomplir une tâche. Le meilleur de tous, vous allez faire de votre main de robot de pailles à boire tous les jours. En appliquant simplement une certaine créativité et votre savoir-faire technique, vous pouvez faire une main de robot utile.
La conception à la main de paille montré dans ce projet imite la façon dont les tendons plier vos doigts, même si les muscles qui contrôlent l'action sont en fait dans votre avant-bras. Pour faire votre coude de doigt, un muscle tire sur une longue chaîne de collagène appelé un tendon. Le tendon relie le muscle à l'os dans votre doigt. Il est un peu comme le contrôle à distance: Lorsque le muscle tire, le doigt se penche sur l'articulation. Vous allez utiliser une paille à la fois comme l'os et de la peau, du fil à coudre comme un tendon, et vous fournirez le muscle. Lorsque vous avez terminé ce projet d'ingénierie, vous avez une main de robot de travail, avec plusieurs doigts que vous contrôlez tout en tirant des fils. (Voir Figure 10 à la fin de la procédure des exemples.)
Termes et concepts
- Comment un coude de doigt humain?
- Comment les doigts disposés et connectés dans une main humaine?
- Donner des exemples d'outils qui sont utilisés pour ramasser et / ou saisir des choses. Combien de projections en forme de doigt ont-ils?
- Donnez des exemples de différentes mains animales et / ou des pieds. Qu'est-ce que ces animaux font avec leurs mains et leurs pieds?
- Sur la base des exemples d'outils et d'animaux, comment pourriez-vous concevoir une main pour saisir une balle? Que diriez-vous pour la tenue d'une fourchette?
Bibliographie
Matériel et équipement
Le choix des matériaux pour ce projet robotique peut varier en fonction de ce type de main que vous choisissez de construire. Regardez la liste ci-dessous et lisez la procédure avant d'acheter votre matériel.
Procédure expérimentale
Note: Ce projet d'ingénierie est mieux décrit par le processus de conception d'ingénierie, par opposition à la méthode scientifique. Vous pouvez demander à votre professeur s'il est acceptable de suivre le processus de conception technique de votre projet avant de commencer. Vous pouvez en apprendre davantage sur le processus de conception d'ingénierie dans la Science Buddies Design Engineering Guide du processus.
Ces instructions vous aideront à construire un doigt de robot d'une paille tous les jours. Ils fourniront également quelques idées sur la façon de brancher plusieurs doigts de paille ensemble pour faire une main. Comme l'ingénieur en robotique, vous devez savoir ce que vous voulez que votre main pour faire et jouer avec la conception de faire la meilleure main possible pour ce travail.
Chaque doigt dans la main du robot sera composé d'une paille avec une ou plusieurs entailles en pour faire des joints. fil d'ameublement ou de la soie dentaire sont enfilées à travers le doigt et nouées au niveau du joint (s), puis fixé à un anneau. En tirant sur l'anneau va tirer sur le fil et provoquer la paille de se plier au niveau du joint (s). Voici comment le doigt va fléchir.
Avant de faire votre conception finale, vous devez trouver la meilleure façon de couper les joints dans la paille. Quelle est la taille de l'encoche devrait être? À quelle distance vous devriez venir à couper tout le chemin à travers la paille? Utilisez un de vos pailles pour savoir. Si vous avez des pailles provenant de différentes sources, essayez quelques crans dans tous les différents types de pailles pour voir qui pailles fonctionnent le mieux.
- Pour protéger votre surface de travail, placez un morceau de carton sur la table (ou demandez à un adulte si vous pouvez emprunter une planche à découper de la cuisine).
- Avec l'aide d'un parent, utilisez le couteau X-ACTO®, des ciseaux ou d'un poinçon pour couper plusieurs encoches de différentes formes et tailles. Chaque cran doit être d'au moins 2 centimètres (cm). Pour des raisons de sécurité, placez toujours la paille vers le bas sur votre surface de coupe et pointer la lame du couteau loin de vous (comme le montre la figure 1).
- Placez votre doigt sur le dos de la paille et le plier comme le montre la figure 2. Est-il facile de se plier? Est-ce bien ou ressort arrière-t-il rester plié après vous laisser aller?
- Essayez de faire la coupe moins profonde et laisser plus de paille. Est-ce le rendre plus facile ou plus difficile de se plier? Est-il plus ou moins élastique?
- Vous pouvez également utiliser un punch-réservation scrap sur la moitié de la paille pour perforer une section (comme le montre la figure 3) plutôt que d'utiliser le couteau ou des ciseaux.
- Gardez une trace de vos observations dans un tableau, comme le tableau 1, dans votre cahier de laboratoire.
Figure 1. Lors de la coupe des entailles dans la paille avec un couteau artisanal, toujours coupé loin de vous pour la sécurité.
Figure 2. Appuyez sur la paille coupée dans une courbe pour voir si les encoches vous coupez font de bons joints.
Figure 3. Comme une alternative plus sûre à l'aide d'un cutter, presser la paille dans le punch-réservation scrap à mi-chemin et de punch un cran. Un point d'un poinçon en forme d'étoile fait un excellent travail.
Marque de paille (si vous utilisez plus d'un)
Tableau 1. Faire un tableau comme celui-ci pour garder la trace de la façon dont différents travaux techniques de entaillage. En fin de compte, choisissez la marque de paille, outil et profondeur de l'entaille qui est plus facile à travailler et les résultats dans une encoche qui vient rapidement en arrière lorsqu'il est plié.
- Regardez les données que vous avez recueillies. Choisissez le type de paille et technique crantage qui font la belle commune et élastique, mais pas trop difficile à plier.
Planification du robot à la main
Préparation des Straws
Faire le premier doigt
Figure 6. Couper les articulations du doigt afin qu'ils alignent bien en place crée un doigt avec une belle courbe.
La figure 7 (7a, à gauche; 7b, à droite). Pousser soigneusement l'aiguille dans la paille au-dessus de l'articulation (7a). Travailler à travers avec l'aide d'un bâton de côtelette et passer toute la longueur de la paille (7b).
- Couper les fils des joints de sorte qu'ils sont tous de la même longueur, au moins quelques pouces de l'extrémité de la paille. Attachez un de vos anneaux pour chaque fil (voir l'exemple de la figure 8).
Figure 8. Un doigt avec trois articulations et une tendon pour chaque articulation. Tirer un anneau fait de l'articulation elle est attachée à plier.
- Avec une main, tenez la paille debout, et placer les doigts de l'autre main à travers les anneaux. Tirez doucement sur les anneaux un à la fois et de voir ce qui se passe. Pouvez-vous plier chacune des articulations indépendamment? Regardez à nouveau votre index et voir si vous pouvez plier chacune des articulations indépendamment. Est-ce votre doigt de paille différent de votre vrai? Est-ce la même?
- Pouvez-vous plier le joint le plus proche du bout des doigts sans plier les autres? Pouvez-vous deviner pourquoi? Pouvez-vous plier votre doigt réel de cette façon? En raison de la façon dont les tendons dans un vrai travail de doigt, il est presque impossible de se plier juste une articulation.
Montage du robot à la main
Figure 9. Moule la pâte polymère autour des pailles premier, puis retirer les pailles et cuire la pâte selon les instructions. La petite bande représentée ici pourrait faire partie d'une plus grande « paume ».
Nos mains du robot de test sont présentés dans la figure 10, mais le vôtre sera différent. Tout comme une idée, vous pouvez avoir un pouce articulé séparément et une bande élastique à l'arrière fournissent le ressort de rappel. Un gant médical peut aider si les doigts sont un peu trop glissant. En plus des gants (ou tout simplement les doigts de gant) pour une meilleure adhérence, vous pouvez également utiliser des ballons maigres du type utilisé pour tordre des animaux de ballon.
Figure 10. Les mains que nous avons fait à Science Buddies pour tester ce projet. Étant donné que nos mains sont en forme un peu comme une main humaine, il se glisse à l'intérieur d'un gant médical qui rend les doigts un peu moins glissante.
Test de votre conception
Une partie de l'ingénierie teste votre création pour voir si cela fonctionne aussi bien que vous le souhaitez.
- Tenir la main de robot stable sur un support ou un ami vous aider. Placez vos doigts dans les anneaux et tirer les tendons. Est-ce que les doigts se courbent correctement? Est-ce que ça ressemble ferme et il saisit la façon dont vous l'avez prévu?
- Voyez si votre main de robot ramasser l'objet ou saisir l'élément ou faire tout ce que vous avez conçu pour faire. Si elle le fait, félicitations! Peut-il faire un meilleur travail? Que pourriez-vous faire pour l'améliorer. Si elle ne peut pas ramasser ou saisir l'objet, pourquoi pas? Ceci est votre chance de comprendre ce qui a mal tourné et faire des changements, ou tout simplement faire mieux. Les doigts trop longtemps? Trop court? Est-ce qu'ils se plient au bon endroit? Essayez quelques expériences pour le comprendre, puis aller en arrière et refaire les parties.
- Utilisez votre main de robot pour vous tape dans le dos - vous l'avez fait!
variations
- Est-ce que votre main de robot plus besoin d'atteindre? Peut-être que vous pouvez concevoir un bras de tubes en bois ou en carton pour atteindre plus loin. Si le bras a besoin de se plier, les charnières de la quincaillerie pour les joints et un fil supplémentaire pour les tendons pourrait être un bon début.
- Quels autres documents pouvez-vous penser à faire une main de robot?
- L'ingénierie est souvent inspirée par la nature. Que pouvez-vous voir autour de vous que vous pouvez construire à partir de matériaux simples?
- Consultez I Like to Move It: Motoriser une idée de projet abrégé main robot pour trouver l'inspiration sur la façon de motoriser votre main de robot.
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