कैसे करें एयर मसल्स !: 4 स्टेप्स (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

मैं जिस एनिमेट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट पर काम कर रहा हूं, उसके लिए मुझे कुछ एक्ट्यूएटर्स बनाने की जरूरत है। वायु मांसपेशियां बहुत शक्तिशाली एक्ट्यूएटर हैं जो मानव मांसपेशियों के समान काम करती हैं और वजन अनुपात में असाधारण ताकत होती है- वे अपने वजन के 400 गुना तक खींचने वाली ताकत लगा सकते हैं। मुड़ने या मुड़ने पर वे काम करेंगे और पानी के नीचे काम कर सकते हैं। वे बनाने में भी आसान और सस्ते हैं! वायु की मांसपेशियां (जिन्हें मैककिबेन कृत्रिम मांसपेशी या ब्रेडेड न्यूमेटिक एक्ट्यूएटर के रूप में भी जाना जाता है) मूल रूप से जे.एल. मैककिबेन द्वारा 1950 के दशक में पोलियो रोगियों के लिए एक ऑर्थोटिक उपकरण के रूप में विकसित किया गया था। यहां बताया गया है कि वे कैसे काम करते हैं: मांसपेशियों में एक रबर ट्यूब (मूत्राशय या कोर) होता है जो एक ट्यूबलर ब्रेडेड फाइबर मेष आस्तीन से घिरा होता है। जब मूत्राशय को फुलाया जाता है तो जाल रेडियल रूप से फैलता है और अक्षीय रूप से सिकुड़ता है (चूंकि जाल फाइबर अटूट हैं), मांसपेशियों की समग्र लंबाई को छोटा करता है और बाद में एक खींचने वाला बल पैदा करता है। वायु की मांसपेशियों में प्रदर्शन की विशेषताएं मानव मांसपेशियों के समान होती हैं- मांसपेशियों के अनुबंध के रूप में बल कम हो जाता है। यह मांसपेशियों के अनुबंध के रूप में ब्रेडेड जाल के इंटरवेव कोण में परिवर्तन के कारण होता है- चूंकि जाल गति की तरह कैंची में रेडियल रूप से फैलता है, इसलिए बुनाई कोण मांसपेशियों के अनुबंध के रूप में तेजी से उथले होने के कारण कम बल लगाता है (नीचे चित्र देखें) - आकृति ए से पता चलता है कि मूत्राशय के दबाव में समान वृद्धि को देखते हुए मांसपेशियों को आंकड़ा सी की तुलना में अधिक मात्रा में अनुबंधित किया जाएगा। वीडियो भी इस प्रभाव को दिखाते हैं। वायु की मांसपेशियां उनके निर्माण की विधि और सामग्री के आधार पर उनकी लंबाई का 40% तक अनुबंध कर सकती हैं। गैस कानून कहता है कि यदि आप दबाव बढ़ाते हैं तो आप एक विस्तार योग्य सिलेंडर की मात्रा भी बढ़ाते हैं (बशर्ते तापमान स्थिर हो।) का विस्तार मात्रा मूत्राशय अंततः लट में जालीदार आस्तीन के भौतिक गुणों से विवश है, इसलिए अधिक खींचने वाली शक्ति बनाने के लिए आपको मूत्राशय की प्रभावी मात्रा को बढ़ाने में सक्षम होने की आवश्यकता है- मांसपेशियों की खींचने वाली शक्ति लंबाई का एक कार्य है और मांसपेशियों के व्यास के साथ-साथ जाल आस्तीन (निर्माण सामग्री, फाइबर की संख्या, इंटरवेव कोण) और मूत्राशय सामग्री के गुणों के कारण अनुबंध करने की क्षमता। मैंने इस सिद्धांत को प्रदर्शित करने के लिए समान सामग्रियों का उपयोग करके दो अलग-अलग आकार की मांसपेशियों का निर्माण किया- वे दोनों एक ही वायु दाब (60psi) पर संचालित थे, लेकिन अलग-अलग व्यास और लंबाई के थे। छोटी मांसपेशी वास्तव में संघर्ष करना शुरू कर देती है जब उस पर कुछ भार डाला जाता है जबकि बड़ी मांसपेशियों में कोई समस्या नहीं होती है। यहां कुछ वीडियो हैं जो दोनों निर्मित वायु मांसपेशियों को क्रिया में दिखा रहे हैं।

अब कुछ मसल्स बनाते हैं!

चरण 1: सामग्री

सभी सामग्री Amazon.com पर आसानी से उपलब्ध हैं, 3/8 "लट में नायलॉन जाल के अपवाद के साथ- यह इलेक्ट्रॉनिक्स आपूर्तिकर्ताओं से उपलब्ध है। अमेज़ॅन कई आकारों के ब्रेडेड जाल के साथ एक ब्रेडेड स्लीविंग किट बेचता है लेकिन सटीक सामग्री है नहीं बताया-अमेज़ॅन आपको एक वायु स्रोत की आवश्यकता होगी: मैंने एक दबाव नियामक के साथ एक छोटे वायु टैंक का उपयोग किया था, लेकिन आप एक साइकिल वायु पंप का भी उपयोग कर सकते हैं (इसे 1/4" पॉली होज़ के साथ काम करने के लिए आपको एक एडेप्टर बनाना होगा एयर टैंक- AmazonPressure रेगुलेटर (1/8" NPT फीमेल टू 1/4" NPT मेल एडॉप्टर की आवश्यकता होगी)- Amazon1/4" हाई प्रेशर पॉली टयूबिंग- Amazonmultitool (पेचकश, कैंची, सरौता, वायर कटर)- छोटे के लिए Amazonlighter मांसपेशी: 1/4 "सिलिकॉन या लेटेक्स टयूबिंग- Amazon3/8" लट नायलॉन जाल आस्तीन (ऊपर देखें) 1/8 "छोटी नली बार्ब (पीतल या नायलॉन) - अमेज़ॅन छोटा बोल्ट (10-24 धागा 3/8 लंबाई में काम करता है) अच्छी तरह से) - Amazonsteel सुरक्षा तार- Amazon बड़ी मांसपेशियों के लिए: 3/8 "सिलिकॉन या लेटेक्स टयूबिंग- Amazon1/2" ब्रेडेड नायलॉन जाल आस्तीन- Amazon1 / 8 "या समान आकार की ड्रिल बिट- Amazon21/64" ड्रिल बिट- Amazon1/8 "x 27 NPT टैप- Amazon1/8" होज़ बार्ब x 1/8 "पाइप थ्रेड अडैप्टर- Amazon छोटी नली क्लैंप- Amazon3/4" एल्यूमीनियम या प्लास्टिक मांसपेशियों के सिरों का निर्माण करने के लिए रॉड- AmazonSafety Note- सुनिश्चित करें कि आप अपनी वायु की मांसपेशियों का परीक्षण करते समय सुरक्षा चश्मा पहनते हैं! एक उच्च दबाव वाली नली जो ढीली फिटिंग से निकलती है, गंभीर चोट का कारण बन सकती है!

चरण 2: छोटी मांसपेशी बनाना

पहले 1/4 "सिलिकॉन टयूबिंग की एक छोटी लंबाई काट लें। अब छोटे बोल्ट को ट्यूबिंग के एक छोर में और दूसरे छोर में होज़ बार्ब डालें। अब 3/8" ब्रेडेड स्लीव को सिलिकॉन से लगभग दो इंच लंबा काटें। ट्यूब और लट में आस्तीन के सिरों को पिघलाने के लिए एक लाइटर का उपयोग करें ताकि यह अलग न हो। ब्रेडेड स्लीव को सिलिकॉन ट्यूबिंग के ऊपर स्लाइड करें और ट्यूब के प्रत्येक सिरे को सेफ्टी वायर से लपेटें और कस लें। अब कुछ वायर लूप बनाएं और उन्हें ब्रेडेड स्लीव के प्रत्येक सिरे के चारों ओर लपेटें। मांसपेशियों के सिरों पर तार के छोरों का उपयोग करने के विकल्प के रूप में, आप आस्तीन को लंबा कर सकते हैं और फिर इसे मांसपेशियों के अंत में वापस मोड़ सकते हैं, एक लूप बना सकते हैं (आपको हवा की फिटिंग को धक्का देना होगा) - फिर तार को कस लें इसके आसपास। अब अपने 1/4" उच्च दाब ट्यूबिंग को कनेक्ट करें और मांसपेशियों में थोड़ी हवा पंप करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह बिना लीक हुए फुलाती है। हवा की मांसपेशियों का परीक्षण करने के लिए आपको इस पर एक भार डालकर इसे इसकी पूरी लंबाई तक फैलाना होगा- यह अनुमति देगा जब इसे दबाया जाता है तो यह अधिकतम संकुचन होता है। हवा जोड़ना शुरू करें (लगभग 60psi तक) और मांसपेशियों के अनुबंध को देखें!

चरण 3: बड़ी वायु मांसपेशी बनाना

बड़ी मांसपेशी बनाने के लिए मैंने कुछ 3/4 "एल्यूमीनियम रॉड से कुछ कांटेदार सिरों को घुमाया- प्लास्टिक भी काम करेगा। एक छोर ठोस है। दूसरे छोर में 1/8" वायु छेद ड्रिल किया गया है और फिर 1 के लिए टैप किया गया है /8" होज़ बार्ब पाइप थ्रेड एडॉप्टर। यह 1/8 "एयर होल के लंबवत एक 21/64" छेद ड्रिल करके किया जाता है। फिर 21/64 "छेद को टैप करने के लिए 1/8" पाइप थ्रेड टैप का उपयोग करें। होज़ बार्ब फिटिंग। अब एयर ब्लैडर के लिए 8" लंबाई 3/8" रबर टयूबिंग काट लें और मशीनी फिटिंग में से एक पर एक छोर स्लाइड करें। फिर कुछ 1/2" ब्रेडेड स्लीव 10 "लंबा काटें (सिरों को पिघलाना याद रखें) लाइटर के साथ) और इसे रबर ट्यूब पर स्लाइड करें। फिर रबर ट्यूब के विपरीत छोर को शेष मशीनी एयर फिटिंग पर स्लाइड करें। अब नली क्लैंप का उपयोग करके ट्यूबिंग के प्रत्येक छोर को सुरक्षित रूप से जकड़ें। बड़ी मांसपेशी छोटे संस्करण की तरह ही काम करती है- बस हवा जोड़ें और इसे सिकुड़ते हुए देखें। एक बार जब आप इसे लोड में डाल देंगे तो आप तुरंत महसूस करेंगे कि यह बड़ी मांसपेशी बहुत मजबूत है!

चरण 4: परीक्षण और अतिरिक्त जानकारी

अब जब आपने कुछ हवा की मांसपेशियां बना ली हैं, तो उन्हें इस्तेमाल करने का समय आ गया है। मांसपेशियों को फैलाएं ताकि वे वजन जोड़कर अपने अधिकतम विस्तार तक पहुंच सकें। एक अच्छा परीक्षण रिग एक हैंगिंग स्केल का उपयोग करना होगा- दुर्भाग्य से मेरे पास एक तक पहुंच नहीं थी इसलिए मुझे कुछ वज़न का उपयोग करना पड़ा। अब धीरे-धीरे 20psi की वृद्धि में हवा जोड़ना शुरू करें जब तक कि आप 60psi तक नहीं पहुंच जाते। पहली बात जो आपने नोटिस की है, वह यह है कि जब तक यह पूरी तरह से सिकुड़ता नहीं है, तब तक हवा के दबाव में प्रत्येक वृद्धि के साथ मांसपेशियां धीरे-धीरे छोटी मात्रा में सिकुड़ती हैं। आगे आप पाएंगे कि जैसे-जैसे भार बढ़ता है, मांसपेशियों की सिकुड़ने की क्षमता बढ़ती दर से घटती जाती है जब तक कि यह बढ़े हुए भार को नहीं उठा सकती। यह बहुत हद तक मानव पेशी के प्रदर्शन के समान है। यह तुरंत ध्यान देने योग्य है कि मांसपेशियों के आकार में परिवर्तन का मांसपेशियों के प्रदर्शन पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है। 22 एलबीएस पर। @ 60psi, छोटी मांसपेशी अभी भी उठा सकती है, लेकिन यह पूर्ण संकुचन प्राप्त करने के करीब कहीं नहीं है, जबकि बड़ी मांसपेशी बहुत आसानी से पूर्ण संकुचन प्राप्त कर सकती है। वायु की मांसपेशियों की गतिशीलता गणितीय मॉडल के लिए काफी कठिन है, विशेष रूप से उनके निर्माण में चर की संख्या को देखते हुए. आगे पढ़ने के लिए मैं यहाँ एक नज़र डालने की सलाह देता हूँ:https://biorobots.cwru.edu/projects/bats/bats.htmहवा की मांसपेशियों के कई अनुप्रयोगों में रोबोटिक्स (विशेषकर बायोरोबोटिक्स), एनिमेट्रॉनिक्स, ऑर्थोटिक्स/पुनर्वास और प्रोस्थेटिक्स शामिल हैं। उन्हें माइक्रोकंट्रोलर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है या तीन तरह के सोलनॉइड एयर वाल्व का उपयोग करके स्विच या सर्वो द्वारा संचालित वाल्व का उपयोग करके रेडियो नियंत्रण द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। थ्री वे वॉल्व पहले ब्लैडर को भरकर, ब्लैडर में हवा के दबाव को पकड़कर और फिर ब्लैडर को डिफ्लेट करने के लिए बाहर निकालकर काम करता है। याद रखने वाली बात यह है कि ठीक से काम करने के लिए एयर मसल्स को तनाव में होना चाहिए। उदाहरण के तौर पर रोबोटिक भुजा को स्थानांतरित करने के लिए एक दूसरे को संतुलित करने के लिए अक्सर दो मांसपेशियों का उपयोग किया जाता है। एक मांसपेशी बाइसेप्स के रूप में और दूसरी ट्राइसेप मांसपेशी के रूप में कार्य करेगी। कुल मिलाकर, हवा की मांसपेशियों का निर्माण सभी प्रकार की लंबाई और व्यास में किया जा सकता है, जहां विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के अनुरूप उच्च शक्ति और हल्के वजन महत्वपूर्ण होते हैं। उनका प्रदर्शन और दीर्घायु उनके निर्माण के संबंध में कई मापदंडों के अनुसार भिन्न होता है: 1) मांसपेशियों की लंबाई 2) मांसपेशियों का व्यास 3) मूत्राशय के परीक्षण के लिए उपयोग की जाने वाली ट्यूबिंग का प्रकार- मैंने पढ़ा है कि लेटेक्स ब्लैडर में सिलिकॉन ब्लैडर की तुलना में लंबी सेवा जीवन होता है, हालांकि कुछ सिलिकॉन में अधिक विस्तार दर (1000% तक) होती है और लेटेक्स की तुलना में उच्च दबाव धारण कर सकती है (इसमें से अधिकतर सटीक टयूबिंग विनिर्देश पर निर्भर करेगा।) 4) इस्तेमाल किए गए ब्रेडेड जाल का प्रकार- कुछ ब्रेडेड जाल दूसरों की तुलना में कम घर्षण होते हैं, मूत्राशय के जीवन काल में सुधार। कुछ कंपनियों ने घर्षण को कम करने के लिए मूत्राशय और जाल के बीच एक स्पैन्डेक्स आस्तीन का उपयोग किया है। एक तंग बुना जाल मूत्राशय पर अधिक दबाव वितरण की अनुमति देता है, मूत्राशय पर तनाव को कम करता है। ५) मूत्राशय का पूर्व तनाव (मूत्राशय लट में जाली से छोटा होता है) - यह मूत्राशय और लट में जालीदार आस्तीन के बीच संपर्क क्षेत्र (और इसलिए घर्षण) में कमी का कारण बनता है जब मांसपेशी आराम पर होती है और लट में जाली को पूरी तरह से अनुमति देती है संकुचन चक्रों के बीच सुधार, इसके थकान जीवन में सुधार। मूत्राशय पर दबाव डालने से भी प्रारंभिक कम मूत्राशय की मात्रा के कारण मांसपेशियों के प्रारंभिक संकुचन में सुधार होता है। 6) मांसपेशियों के अंत आवासों का निर्माण- त्रिज्या वाले किनारों से मूत्राशय पर तनाव सांद्रता कम हो जाती है। कुल मिलाकर, वजन अनुपात में उनकी शक्ति, निर्माण की आसानी/कम लागत और मानव मांसपेशियों की गतिशीलता की नकल करने की क्षमता को देखते हुए, वायु मांसपेशियां यांत्रिक उपकरणों के लिए गति के पारंपरिक साधनों के लिए एक आकर्षक विकल्प प्रदान करती हैं। उन्हें बनाने का मज़ा लें!:डी