Der Aufbau eines Exoskelett für die Google Science Fair

8 Schritt:Schritt 1: Main Frame Schritt 2: 3D-gedruckten Teile Schritt 3: Bringen Sie die Muskeln an den Rahmen Schritt 4: Die Elektronik Schritt 5: Code Schritt 6: Mein Gleichung Schritt 7: Muscle Heater Schritt 8: Mein Experiment / Fazit

Ich möchte ein Projekt, das ich gearbeitet habe für den letzten Monaten zu teilen. Es ist ein Exoskelett, das künstliche Muskeln benutzt, um anstelle der Hydraulik oder Servos. In diesem Instructable Mein Ziel ist, meine Build-Prozess zu erklären und reden über mein Projekt.
Die Google Science Fair ist ein weltweit wissenschaftlich Wettbewerb bekommen Kinder über die Wissenschaft erregt ausgerichtet. Sein ist offenbar von Google als auch andere Sponsoren wie National Geographic, Scientific American, Lego Education, und ein paar andere gesponsert. Sein freies, geben Sie und alle Teilnehmer haben eine Chance zu gewinnen Sie tolle Preise wie ein 50.000 € Zuschuss für die Förderung der Gewinner oder die Entwicklung von Bildung sein / ihr Projekt zu bezahlen. Einige andere Preise beinhalten verschiedene Reisen an exotische Orte und kleinere Geldpreise. wenn Sie möchten, um meine volle Projekt sehen klicken Sie hier .
Für mein Projekt baute ich ein Exoskelett, das Nylon Artificial Muscle, die von Fischereilinie hergestellt werden können verwendet. Ich machte einen Instructable darüber, wie diese, die hier gefunden werden kann machen. Der Rahmen besteht aus Holz und weist einen Muskel auf der Oberseite des Arms und eines auf der Unterseite. Früher habe ich ein 3D-Drucker machen einige Bars, die auf das Holz eingeschraubt werden und würde verwendet, um die Muskeln mit dem Arm zu befestigen. I eine Heizung, die die Muskeln, um die ideale Temperatur, die ich gefunden, um ungefähr 150 Grad (f) zu erwärmen sein würde geschaffen, war ich in der Lage, dies unter Verwendung einer Gleichung ich berechnen. Ich habe dann ein Arduino, um die Muskelkontraktionen mit einigen Code, den ich schrieb, die ich später gehen über in diesem Instructable steuern.
Vielen Dank für all eure Unterstützung und Tipps, damit mir meine instructables verbessern. Ohne euch würde ich nicht dieses Recht jetzt tun, können Sie viele weitere Instructables in der Zukunft erwarten können, so vergessen Sie nicht, mir und / oder Lieblings diese instructable folgen. Wenn Sie Fragen oder Bedenken haben, dann lesen Sie Stellung zu nehmen, oder wenn Sie nur wollen, sagen Sie mir, wie geil das ist, das ist auch in Ordnung. Hier ist es, hoffe es gefällt euch. Vergessen Sie nicht, für mich zu stimmen, ich danke Ihnen.

Schritt 1: Main Frame

In diesem Schritt will ich über den Rahmen, der das Ganze zusammenhält sprechen. Wie ich bereits sagte er aus Holz, insbesondere Eichenholz, weil es ein sehr starkes Holz ist. Ich handgeschnitzten das 3D-Modell auf dem Bild oben, weil ich nicht besitzen eine 3D-Drucker zu sehen und ich nicht genug Geld, um jemand anderes zu zahlen, um etwas von dieser Größe für mich drucken. Sein Design hat einige Schlitze in den Enden mit abgerundeten Kanten, ein Scharnier, das in der Lage sein, sich frei mit dem Benutzer zu bewegen bilden. Ein Bolzen gleitet durch eine Scheibe, so sind die Öffnungen der beiden Teile, dann eine andere Scheibe und durch eine Mutter gesichert.

Schritt 2: 3D-gedruckten Teile

In diesem Schritt werde ich über die Teile, die ich hatte, 3D-Druck zu sprechen. Das sind kleine rechteckige Stücke, die eine raue Seite mit drei Schraubenlöcher gleichmäßig platziert, damit die Muskeln, um leicht auf die Holzrahmen befestigt werden müssen. Die raue Seite schiebt den Muskel gegen das Holz, um den Muskel herausrutschen, wenn es gestreckt wird, zu verhindern. Die Muskeln werden auch in Holzleim bedeckt, bevor sie von der 3D-Druckteil zusammengedrückt wird.

Schritt 3: Bringen Sie die Muskeln an den Rahmen

Wie ich schon gesprochen Im vorigen Abschnitt werden die Muskeln gelegt und geklebt zwischen der 3D-Druckteil und das Holz. Ich habe 16 Muskeln auf der Oberseite und der Unterseite so dass der Arm um eine gleichmäßige Höhe der den auf jeder Seite haben. Dies wird gemacht, so dass die Muskeln alle gedehnt, damit sie sich wieder zusammenziehen erhitzt.

Schritt 4: Die Elektronik

Die Elektronik ist ziemlich einfach. Einmal ist es, ein N-Kanal-MOSFET pro Muskel und einen Druckknopf mit einem 10K-Widerstand für jeweils zwei Muskeln. Es ist alles auf ein Brot kleinen Streifen Platine gelötet und es ist genug für vier MOSFETs Muskeln (2 Arme) besitzt. es hat auch Platz für zwei Druckknöpfen befestigt werden. Das gesamte System wird von einem Arduino Micro gesteuert, sondern eine separate Batterie benötigt wird, um mehr Leistung, um die Muskeln kontrahieren zu versorgen. Diese Batterie ist mit der MOSFETs, welche ausgelöst wird, um Impulse aus dem Arduino senden befestigt.

Schritt 5: Code

Code:
/ *
Google Science Fair Eintrag: Exoskeletal Arme mit Artifitial Muscle
Dieser Code wird eine artifitial Muskel kontrahieren, wenn eine Taste gedrückt wird. es von einer Sekunde erzeugt
Impulse, um den Draht vor Überhitzung zu halten, wenn sie liefern einen konstanten Strom der Draht würde überhitzt waren
und würde entweder Schmelze selbst, schmelzen die Muskeln, oder zerstören Sie den Akku. dies würde nicht sehr gut
für den Benutzer.
Es gibt vier Muskeln und zwei Tasten.
Die Schaltung:
* MosfetA Tor Stift (muscleA) an Pin 12
* MosfetB Tor Stift (MuscleB) an Pin 13
* MosfetC Tor Stift (MuscleC) an Pin 2
* MosfetD Tor Stift (muskulös) an Pin 7
* ButtonA angeschlossen an Pin 9 und + 5V
* ButtonB attavhed an Pin 4 und + 5V
* 10 k-Ohm-Widerstand an Pin 9 und Boden befestigt
* 10 k-Ohm-Widerstand an Pin 4 und Boden befestigt
* Anmerkungen:
-muscles ues erhitzen bis zum Vertragsabschluss
-mosfets auf 6 bis 12 je nach dem Ergebnis der Gleichung ausgeführt
-Stahl Draht verwendet wird, um die Muskeln zu erwärmen

erstellt 2015
von Anders BL für die Google Science Fair 2015
zuletzt bearbeitet 2015.03.17
* /
// Konstante Ganzzahlen
const int buttonA = 9; // Pin 9 heißt jetzt buttonA
const int buttonB = 4; // Pin 4 heißt jetzt buttonB
const int muscleA = 12; // Stift 12 heißt jetzt muscleA
const int muscleB = 13; // Stift 13 heißt jetzt muscleB
const int muscleC = 2; // Pin 2 heißt jetzt muscleC
const int muskulös = 7; // Pin 7 heißt jetzt mit Muskeln
// Zahlen
int buttonStateA = 0; // buttonStateA ist jetzt gleich null
int buttonStateB = 0; // buttonStateB ist jetzt gleich null
// Wo Sie alle Ihre vriables erklären
Leere setup () {
// Ausgabe
pinMode (muscleA, OUTPUT); // erklärt muscleA ein Ausgang
pinMode (muscleB, OUTPUT); // erklärt muscleB eine Ausgangs
pinMode (muscleC, OUTPUT); // erklärt muscleC eine Ausgangs
pinMode (muskulös, OUTPUT); // deklariert muskulös eine Ausgangs
// Eingänge
pinMode (buttonA, INPUT); // Erklärt buttonA als Eingangs
pinMode (buttonB, INPUT); // erklärt buttonB als Eingangs
}
// Erzeugt einen sich wiederholenden Schleife
Leere Schleife () {
// Lesen Sie den Status der Schaltfläche
{ButtonStateA = digitalRead (buttonA);
// Es den Zustand der Schaltfläche überprüft
//, Wenn Taste gedrückt wird, wird muscleA komprimieren und muscleB lockern
if (buttonStateA == HIGH) {
// MuscleA ist, muscleB ausgeschaltet
digital (muscleA, HIGH);
digital (muscleB, LOW);
Verzögerung (1000); // 1 Sekunde Pause
digital (muscleA, LOW);
digital (muscleB, LOW);
Verzögerung (100); // 100 Millisekunden anhalten
}
// Wenn Taste nicht gedrückt wird, wird muscleB komprimieren und muscleA lockern
else {

// MuscleA ausgeschaltet ist, befindet sich auf muscleB
digital (muscleA, LOW);
digital (muscleB, HIGH);
Verzögerung (1000); // 1 Sekunde Pause
digital (muscleA, LOW);
digital (muscleB, LOW);
Verzögerung (100); // 100 Millisekunden anhalten
}
}

// Macht das Gleiche wie der erste Teil, nur mit dem anderen Arm
{ButtonStateB = digitalRead (buttonB);

if (buttonStateB == HIGH) {
digital (muscleC, HIGH);
digital (muskulös, LOW);
Verzögerung (1000); // 1 Sekunde Pause
digital (muscleC, LOW);
digital (muskulös, LOW);
Verzögerung (100); // 100 Millisekunden anhalten
}
else {
digital (muscleC, LOW);
digital (muskulös, HIGH);
Verzögerung (1000); // 1 Sekunde Pause
digital (muscleC, LOW);
digital (muskulös, LOW);
Verzögerung (100); // Für 100 Millisekunden Pause
}
}
} // Schließt script
Der folgende Code wird in Arduino C / C ++ geschrieben, er wird verwendet, um die Muskeln zu steuern. Zu erklären, was ist mit den Arduino Analphabeten geschieht, wird der Muskel in der Unterseite des Arms Satz 1 zweiten Impulse, um den Stahldraht bei 150 Grad (f) zu halten. wenn die Benutzer Arm Aufzüge dann eine Taste gedrückt wird wodurch die Bodenmuskel zu Contracting und oberen Muskel stoppen zu beginnen Erhalt dieser 1 Sekunde Impulse somit Vertrags, und bewegt sich mit dem Arm die Unterstützung der Benutzer Aufzug Objekte. Dieser Code wird geschrieben, um mit zwei Armen (vier Muskeln) und zwei Tasten zu arbeiten.

Schritt 6: Mein Gleichung

Das Bild oben zeigt meine Gleichung, die ich mit dem Joule-Erwärmung Gleichung erstellt, hier ist ein Link zum Dokument zu erklären, wie ich die Gleichung abgeleitet:
https://docs.google.com/document/d/1at-TwoJmr2MmRWZ4RoVaoSnYaP0fOHhoFC-KtDp-8N0/edit?usp=sharing

Schritt 7: Muscle Heater

Dieses Gerät, das ich entworfen wird aus Mylar, Stahldraht und Folie. Ich beugte den Draht in einem Kringel Form dann gefaltet ein Stück Mylar über sie, die die Wärme reflektiert und lenkt sie in Richtung des Muskels. Die Heizung ist auf den Muskel mit Folie, die weiter hilft verhindert Wärmeverlust verbunden. Dieses System fand ich sehr gut funktioniert.

Schritt 8: Mein Experiment / Fazit

Für mein Projekt musste ich herausfinden, welche Temperatur für mein Projekt am besten funktionieren würde. Ich lief drei Testversion von drei verschiedenen Temperaturen sind diese Temperaturen 125 (f), 150 (f), und 175 (f). Ich erhitzt drei Muskeln bei diesen Temperaturen und festgestellt, dass 125 (f) war zu cool, 175 (f) fast brach die Linie, aber 150 (f) unter Vertrag und es war ideal.
Vielen Dank für all eure Unterstützung und Tipps, damit mir meine instructables verbessern. Ohne euch würde ich nicht dieses Recht jetzt tun, können Sie viele weitere Instructables in der Zukunft erwarten können, so vergessen Sie nicht, mir und / oder Lieblings diese instructable folgen. Wenn Sie Fragen oder Bedenken haben, dann lesen Sie Stellung zu nehmen, oder wenn Sie nur wollen, sagen Sie mir, wie geil das ist, das ist auch in Ordnung. Hier ist es, hoffe es gefällt euch. Vergessen Sie nicht, für mich zu stimmen.
Ich hatte eine Menge Spaß dabei, dieses Projekt und ich hoffe, zu Gelegenheit, es weiter zu gehen haben, Vielen Dank für dein Interesse an meinem Projekt. ;-)