بازوی رباتیک هیدرولیک با کارتن

سیستم‌های هیدرولیک بر اساس انتقال نیرو از طریق مایعات کار می‌کنند. در این پروژه، ما از آب به عنوان سیال انتقال‌دهنده نیرو استفاده می‌کنیم. وقتی پیستون یک سرنگ را فشار می‌دهی، آب از طریق لوله به سرنگ دوم منتقل شده و باعث حرکت بازوهای مکانیکی می‌شود.

این روش دقیقا شبیه به عملکرد جک‌های هیدرولیک ماشین‌آلات سنگین مثل بیل مکانیکی است. با ترکیب چند سرنگ، می‌توانیم حرکات مختلفی مثل بالا و پایین رفتن بازو، چرخش پایه و باز و بسته شدن چنگک را به راحتی تحت کنترل داشته باشیم.

یکی از بهترین ویژگی‌های این پروژه این است که وسایل آن در هر خانه‌ای پیدا می‌شود و خیلی راحت می‌توانی آن‌ها را تهیه کنی. مواد لازم:

• کارتن (ترجیحا کارتن دو لایه برای استحکام بیشتر، اما مدل یک لایه هم کار را راه می‌اندازد)
• هشت عدد سرنگ ده میلی‌لیتری (این سرنگ‌ها نقش ماهیچه‌های بازوی هیدرولیک را بازی می‌کنند)
• دو متر لوله پلاستیکی نرم (قطر لوله باید طوری باشد که محکم روی دهانه سرنگ کیپ شود)
• خلال دندان
• چسب قطره‌ای یا چسب حرارتی فراوان

ابزارهای لازم:

• تیغ کاتر برای برش دقیق
• قیچی

بریم سراغ ساخت قطعات...

تمام قطعات این بازو روی دو ورق کاغذ سایز A4 جا می‌شوند. برای اینکه کار تمیز دربیاید، باید الگوهای بازو و مفاصل را روی کاغذ پیاده کنی تا ابعاد کاملا متناسب باشند.

می‌توانی این الگوها را خودت بر اساس ابعادی که در نظر داری رسم کنی یا از شکل بازوهایی که در تصاویر می‌بینی ایده بگیری. اگر دوست داشتی، می‌توانی در طراحی دست ببری و شکل بازو را مطابق سلیقه خودت کمی تغییر دهی.

وقتی الگوها را روی کاغذ کشیدی یا پرینت گرفتی، باید آن‌ها را روی سطح کارتن بچسبانی. این کار باعث می‌شود تا نیازی به اندازه‌گیری مجدد و خط‌کشی روی کارتن نداشته باشی و برش‌ها کاملا دقیق و بی‌نقص در بیایند.

جای سوراخ‌های مفاصل هم روی الگو مشخص می‌شود. فقط دقت کن که قطعات را روی قسمت‌های سالم و بدون تاخوردگی کارتن قرار دهی تا استحکام بازوی رباتیک حفظ شود.

+1

با استفاده از کاتر، قطعات مربوط به پایه نگهدارنده و ساعد بازو را با دقت از روی کارتن برش بزن. اگر از کارتن یک لایه استفاده می‌کنی، بهتر است دو الگو از هر قطعه ببری و آن‌ها را به هم بچسبانی تا ضخامت و مقاومتشان دو برابر شود. اول یک برش سطحی روی خطوط الگو ایجاد کن و بعد کاتر را عمیق‌تر بکش تا قطعه به راحتی جدا شود؛ به هیچ وجه به کارتن فشار نیاور تا له نشود.

بعد از اینکه قطعات اصلی بازو را بریدی، برو سراغ برش الگوهای مربوط به چنگک یا همان گیره ربات. این قسمت به خاطر جزئیات بیشتر، نیاز به دقت بالاتری در برش دارد.

+1

تمام نقاطی که روی الگو مشخص شده‌اند، باید سوراخ شوند تا خلال دندان‌ها به عنوان محور مفاصل از آن‌ها عبور کنند. ابتدا با نوک کاتر یک سوراخ خیلی ریز ایجاد کن تا مسیر مشخص شود. حالا با دقت سوراخ‌ها را باز کن. این محورها قرار است کل بازو را به هم متصل کنند و اجازه دهند مفاصل به نرمی حرکت کنند.

یک نکته مهم: اگر موقع سوراخ کردن کارتن له می‌شود یا لایه‌های آن از هم باز می‌شوند، می‌توانی از یک پیچ‌گوشتی چهارسوی کوچک برای باز کردن سوراخ‌ها استفاده کنی تا لبه‌ها کاملا تمیز بمانند.

پیشنهاد می‌کنم قبل از اینکه قطعات را با چسب محکم کنی، یک بار آن‌ها را به صورت موقت با استفاده از خلال دندان‌ها روی هم سوار کنی. این کار باعث می‌شود جای دقیق هر قطعه را پیدا کنی و مطمئن شوی که مفاصل به درستی روی هم سوار شده‌اند و هیچ اشتباهی در چسب‌کاری رخ نمی‌دهد.

بعد از مدتی استفاده، ممکن است لبه‌های کارتن بر اثر اصطکاک ضعیف شوند و لایه‌های آن‌ها از هم باز شود. برای جلوگیری از این مشکل، می‌توانی تمام لبه‌های برش‌خورده قطعات را با نوارهای باریک چسب کاغذی بپوشانی. این ترفند ساده نه‌تنها مقاومت ساختار را به شدت بالا می‌برد، بلکه ظاهر بسیار تمیزتر و یک‌دست‌تری به ربات تو می‌بخشد.

+1

حالا باید چهار عدد از سرنگ‌ها را که قرار است روی بدنه بازو نصب شوند، آماده کنی. برای اینکه سرنگ‌ها بتوانند همراه با حرکت مفاصل تغییر زاویه دهند، باید آن‌ها را به صورت لولایی متصل کنیم.

1. لبه‌های پلاستیکی اضافی بالای سرنگ را با قیچی یا سیم‌چین بچین تا فضای کمتری اشغال کند.
2. یک سوراخ به اندازه قطر خلال دندان، در فاصله نیم‌سانتی‌متری از لبه بالایی سرنگ ایجاد کن. یکی از این چهار سرنگ که مربوط به گیره است، باید دو سوراخ در قسمت بالایی داشته باشد.
3. دو عدد بست کمربندی بردار و آن‌ها را به شکل عدد هشت انگلیسی به هم گره بزن. یک حلقه را دور بدنه سرنگ محکم کن و از حلقه دیگر یک خلال دندان رد کن تا به عنوان لولا عمل کند، در نهایت اضافه‌های بست را بچین.

با دقت به تصاویر نگاه کن تا روش گره زدن بست‌ها را بهتر متوجه شوی.

+5

برای ساخت محور پایه چرخان، می‌توانی از درپوش یک خودکار قدیمی استفاده کنی. یک تکه کارتن مستطیلی کمی بزرگ‌تر از پایه‌های بازو برش بزن.

در مرکز این مستطیل سوراخی ایجاد کن که درپوش خودکار به راحتی داخل آن بچرخد. این قطعه را با چسب قطره‌ای به پایه‌های بازو بچسبان. سپس یک کارتن مستطیلی بزرگ‌تر به عنوان بیس اصلی ربات آماده کن.

وسط بیس اصلی را سوراخ کن تا درپوش خودکار کاملا کیپ داخل آن فرو برود. درپوش را با مقدار زیادی چسب محکم کن تا بدنه اصلی بازو به راحتی روی آن سوار شود.

+1

حالا باید سرنگ مربوط به چرخش را به پایه متصل کنیم. قطعات کارتنی نگهدارنده سرنگ را ببر و طبق تصاویر به هم بچسبان. سپس انتهای یکی از سرنگ‌ها را به این قطعه جدید متصل کن. این مجموعه را با چسب روی بدنه اصلی بچسبان.

در نهایت سرنگ را فشرده کن و با یک خلال دندان آن را روی بیس اصلی فیکس کن. حالا با حرکت دادن پیستون، حرکت خطی سرنگ به حرکت دورانی پایه تبدیل می‌شود.

+1

برای اتصال سرنگ به فک‌های گیره، دو تکه سیم مسی نسبتا ضخیم را از سوراخ‌های گیره رد کن و سر آن‌ها را کمی خم کن تا بیرون نیایند. سر دیگر سیم‌ها را به سوراخ‌های سرنگ گیره که قبلا ایجاد کرده بودی متصل کن. برای ایجاد شکل نهایی گیره، می‌توانی دو تکه کارتن کوچک را دور یک خط‌کش خم کنی و به نوک فک‌ها بچسبانی.

برای اینکه گیره بتواند اجسام را به خوبی نگه دارد و لیز نخورند، دو تکه کوچک از جنس فوم نرم ببر و به نوک گیره‌ها بچسبان. حالا سرنگ را در جای خود محکم کن و قطعه مثلثی شکل پایه گیره را به بازو متصل کن.

کار مونتاژ فیزیکی تقریبا تمام است. حالا با یک سیم‌چین یا قیچی تیز، تمام نوک‌های اضافی خلال دندان‌ها که از مفاصل بیرون زده‌اند را با دقت بچین تا ظاهر رباتت تمیز و حرفه‌ای شود.

+1

چهار لیوان آب با چند قطره رنگ خوراکی مختلف آماده کن. چهار سرنگ باقی‌مانده که نقش کنترلر را دارند، از این آب‌های رنگی پر کن. حالا لوله پلاستیکی را به چهار قطعه مساوی تقسیم کن. یک سر لوله را به سرنگ کنترلر وصل کن و کمی پیستون را فشار بده تا آب کل لوله را پر کند و از سمت دیگر بیرون بزند.

این کار برای هواگیری سیستم است تا افت فشار نداشته باشی. حالا در حالی که سرنگ روی بازو کاملا فشرده و خالی است، سر دیگر لوله پر از آب را به آن متصل کن. پیستون‌های کنترلر را فشار بده و بکش تا جادوی حرکت هیدرولیک را با چشمانت ببینی!

خسته نباشی! بازوی رباتیک هیدرولیک تو حالا آماده کار است. می‌توانی کنترلرها را دستت بگیری و سعی کنی یک قوطی خالی یا یک شیء سبک را از روی میز برداری و در جای دیگری بگذاری.

کار با این ربات به مهارت و هماهنگی جالبی نیاز دارد. این پروژه به خاطر ترکیب مکانیک ساده و کارتن، یکی از بهترین ابزارها برای درک عملکرد ماشین‌آلات سنگین است.

امیدوارم از ساخت این کاردستی مهندسی لذت برده باشی. حتما از بازوی کارتنی جذابی که ساختی عکس و فیلم بگیر و آن را در شبکه‌های اجتماعی برای دوستانت بفرست تا آن‌ها هم با آیسی‌مدار آشنا شوند و این پروژه خلاقانه را بسازند!