Создайте искусственную руку

Проект робототехники от Science Buddies

Ключевые идеиИнженерное делоРоботАнатомияЗахват

Введение Человеческая рука довольно удивительна. Вы можете делать такие вещи, как взять карандаш, использовать контроллер видеоигры или лазить по джунглям, не задумываясь об этом. Создать искусственную руку, способную делать все эти вещи, — непростая задача! В этом проекте вы попытаетесь построить простой искусственный захват, который сможет захватывать небольшие предметы.

Фон На руке человека пять пальцев, каждый из которых имеет несколько суставов. Эти суставы контролируются мышцами и сухожилиями — мышцы тянут сухожилия, которые тянут суставы и заставляют их сгибаться. Человеческая рука имеет так много различных суставов, что делает ее очень гибкой и универсальной, а также легко адаптируемой к самым разным задачам. Вы учитесь пользоваться руками еще в детстве, а когда вырастете, вам вообще не придется об этом думать!

Инженеры уже много лет пытаются создать роботизированные руки, но оказывается, что это очень сложно. Мы довольно хорошо научились создавать роботизированные руки, которые хорошо справляются с одной конкретной задачей. Например, роботизированный захват на заводе может быть предназначен для захвата определенной детали и привинчивания ее к автомобилю. Однако если вы попытаетесь заставить этот захват поднять теннисный мяч или стакан воды, это вообще не сработает! Создание механической руки, столь же универсальной, как человеческая, остается огромной проблемой.

В этом проекте вы построите простой искусственный захват из соломинок для питья и веревки. Вы сделаете на соломинках надрезы, которые будут выполнять роль «суставов», и проденете сквозь соломинки веревки, которые будут действовать как «сухожилия». Если потянуть за струны, суставы прогнутся. Вы можете поэкспериментировать с созданием различных типов захватов, например, простого захвата в виде когтя, у которого всего два пальца с одним суставом на каждом, или полноценной человеческой руки с индивидуальным контролем нескольких суставов.

Материалы

Подготовка

Процедура

Наблюдения и результаты Вы сможете построить искусственную руку, которая сможет брать в руки легкие предметы, например, мячики для пинг-понга, пустые пластиковые бутылки или небольшие мягкие игрушки. Будет сложно построить из соломинки и пластилина руку, способную захватывать более тяжелые предметы. Если вы хотите сделать руку более сильной, вы можете заменить соломинки и глину более прочными материалами из хозяйственного магазина (например, пластиковыми трубками для пальцев, металлическим тросом для сухожилий и деревянной основой с просверленными в ней отверстиями). для ладони).

Гораздо проще построить и контролировать руку, в которой все пальцы и суставы управляются одной струной (аналогично клешне в стиле «аркадного автомата», где все пальцы открываются и закрываются одновременно). Гораздо сложнее построить шарнирную руку с несколькими суставами, которые управляются индивидуально, но это не должно отговаривать вас от попыток! Помните, ваши собственные руки очень сложны, и профессиональные инженеры по сей день пытаются создать полнофункциональную роботизированную руку, эквивалентную человеческой.

Поскольку это деятельность по инженерному проектированию, не существует конкретной формулы, которой следует следовать при построении руки. Дизайн может быть самым разным, и не существует «правильного» или «неправильного» способа его создания. Вы можете обнаружить, что некоторые конструкции лучше выполняют различные функции. Если вы построили разные руки с разным количеством пальцев, какая из них вам показалась наиболее универсальной?

Еще больше интересногоХватаясь за соломинку: сделайте руку робота из трубочек для питья, от друзей по наукеВаши замечательные руки, от детского здоровьяНаучные занятия для всех возрастов, от друзей по науке

Это занятие представлено вам в сотрудничестве с Science Buddies.

Лорен Леффер

Уильям Брэди и The Conversation US

Энн Стоун и The Conversation US

Кейт Клур | Мнение