Экзоскелет на ардуино своими руками
Добавил пользователь Alex Обновлено: 19.09.2024
База самоделок для всех!
- Самоделки для дачи
- Приспособления
- Автосамоделки
- Электронные самоделки
- Самоделки для дома
- Альтернативная энергетика
- Мебель своими руками
- Строительство и ремонт
- Для рыбалки и охоты
- Поделки и рукоделие
- Самоделки из материала
- Самоделки для ПК
- Cуперсамоделки
- Другие самоделки
Всегда была мысль соорудить кран для демонтажа двигателя, так как у меня и моей семьи не маленький автопарк, а еще и в гараже не так много места: значит нужен разборный!
Дефлектор — это устройство, которое улучшает тягу в трубе. Делает это он за счет того, что в результате обтекания дефлектора воздухом, образуются области пониженного давления непосредственно над трубой. А это влечет подсос воздуха (или печных газов) из трубы. Т.е. возникает эффект удлинения, подъема трубы примерно на 15-20%.
Наткнувшись на просторах интернета на оригинальные снегоступы решил и я себе их сделать. Покупать фирмовые — дорого, делаю из подручных материалов.
Крутая самоделка - силовой экзоскелет своими руками
Это пневматический экзоскелет с очень прочным стальным каркасом. Для этого скелета нам понадобится сварка (совсем немного), дрель и отрезная. Обшивка была нарезана на чпу фрезе. Ну, и немного стали.
Начнем мы с каркаса рук.
Весь каркас мы делаем из стального профиля. Он хорошо обрабатывается и благодаря многочисленным отверстиям очень удобен для соединения. Для первого элемента (на фото) нужно примерно 2 метра стального профиля, джойстик, кусок оргстекла и 18 болтов с гайками на 6 мм.
Или же сбоку. Внизу будет установлена дуга из ПЭТа.
Все элементы подгоняются под конкретную руку поэтому о каких- то точных размерах сказать сложно. В моем случае основа этого элемента делалась из цельного куска в 1 метр и перегибалась под 90 градусов через 45-10-45 см.
Второй элемент идет от локтя до плеча. Его размеры также подгоняются под конкретного пилота, но важно учитывать что именно через это элемент будет одевать вся рука и поэтому его нужно сделать чуть свободней, чем нужно. Суставом и соединителем тут служит очень мощная петля. Само собой можно нагородить и нормальные локти из подшипников, но тут это будет лишнее. На каждую руку нужно будет по 2 петли. Крепятся они также на 6 мм болты.
Вот так выглядит это всё сверху.
Вот так рука крепится к шаровой опоре, которая служит тут плечевым суставом. Довольно мощный и подвижный элемент. Крепится эта опора на 2 насквозь проходящие через весь каркас шпильки на 10 мм.
Сделаем 5-6 штук 20 см пневмомускул. Со стороны джойстика устанавливаем стальную пластину. Примерно на расстоянии 3 см от конца петли.
На эту пластину и на другой конец каркаса и крепим мускулы. Если отверстий будет не хватить — сверлим. Всё равно всё это будет ещё покрываться пластиком.
Сверху это выглядит вот так. Нужно так подобрать расположение пластины и длины мышц чтобы при полном их расслаблении рука была полностью прямой и дальше не двигалась. Только на изгиб и только при активации мускулов.
Также, при подборе элементов и нужного градуса изгиба, нужно учитываться что мускулы сокращаются примерно на 1/3.
Так же делается и вторая рука. Вместо двух штырей на конец можно приделать всё что угодно. Там место много и благодаря большому количеству отверстий на профиле можно приделать хоть манипулятор, хоть крюк.
Следующий элемент это грудная основа с пнематикой. Это наиболее сложный и тяжелый элемент т.к. очень много элементов.
Сначала покажу как это должно выглядеть в конце.
Можно увидеть огромное количество зеленых трубок пневмопровода, мускулы, клапана, аккумуляторы.
Сбоку это выглядит вот так. Все зажимается и соединяется болтами — никакой сварки. Так потом проще что-то снимать и подгонять, а это точно нужно будет делать не раз.
Бедра состоят из 4 элементов профиля длиной 20 см, 2 элементов из профиля длиной 10 см и 2 мощные шпильки на 12 мм, которые и соединяют все это. К спине бедра крепятся через очень мощную петлю.
Ноги также крепятся через шаровую опору. Она устанавливается через 5 см кусок профиля. Это элемент зажимается 20 см кусками профиля через шпильку. Должно быть что-то типа вот такого. Это прочно и подвижно получается.
А теперь самое сложное — пневматика.
Будем использовать стандартную полную схему. Она состоит из следующих элементов:16 пневмоклапанов, тройники, компрессор , пневмореле, ресивер, 8 групп пневмомускул, распределитель на все группы и 2 аккумулятора. Устанавливать её будем в спине.
Есть более простой, но менее эффективный вариант.
Приводы те же, но вся пневматика будет раз в 10 меньше. и во столько же раз неэффективней.
Но мы делаем первый вариант.
Сначала соединяем распределитель, ресивер, компрессор и пневмореле в 1 модуль. Так будет значительно удобней.
Ресивер сделан из обычного огнетушителя на 3 литра. Компрессор — двухцилиндровый для накачки шин. Клапана от полуавтоматической сварки для СО. Пневмореле -фреоновое. Давление на нем устанавливаем в пределах 2-5 атм. Больше давление — больше сила и резкость, но меньше стабильность. Это уже дело вкуса.
Питание выводим через пневмореле на какой-нибудь мощный переключатель (На 25А) и на аккумуляторы.
На передней части ставим 3 стальные пластины по 30 см. На них мы будем крепить компрессорный модуль и клапана. Также они дают дополнительную жесткость всей конструкции. Их можно наварить или же как я просто закрутить болтами дабы потом можно было снимать/подгонять.
Крепим на пластину клапана. Учитываем что на каждую группу мышц нужно 2 клапана — для активации и для спуска.
Все выходные трубки каждого активационного клапана подключаем к распределителю. Распределитель это по сути пневматический тройник. В него идет относительно толстый шланг от ресивера, а с него выходит много тонких трубок. Можно обойтись и без него, но понадобится просто огромное количество тройников от омывателя.
Кроме локтевого привода есть ещё привод на плече. Он позволяет ещё больше поднять руки. Для плеча нам понадобится 2 стальных уголка 10*10 см, 6 пневмомускул и небольшая стальная пластина для фиксации мышц. Первый уголок мы зажимаем между шаровой опорой и каркасом. На этот уголок крепим мышцы. Часть мышц крепим напрямую к каркасу. Это даст и дополнительную связку каркас-рука и не даст руке во время активации мышцы уехать в бок.
Второй уголок крепится уже на руку. Важно так подобрать длину мышц и расположение уголка чтобы при полностью расслабленных мышцах рука свободно висела. Удобно все сменные и подгоняемые элементы крепить на барашки. Это очень сильно ускорит первичную сборку,а потом уже можно и на обычные гайки.
Осталось сделать ноги с обшивкой и экзоскелет готов!
Самая сложная часть ноги это коленный сустав. Вот так он выглядит. Их нужно сделать 4 шт. Соединяется он с помощью сварки.
Фотография несколько смазана, но принцип увидеть можно. Это просто подшипник в зажиме и ограничитель хода. К подшипнику навариваются, по сути, держатели и через них идет крепление к ноге.
Если не делать ограничение хода то появляется вероятность повреждения ноги пилота.
Каркас ноги состоит из 4 подковообразных элементов. Все их размеры также подгоняются под конкретного человека. Все 4 элемента имею разные размеры. Скрепляется всё шпильками 10-12 мм, причем выводим 2 шпильки на длину бедра. Через них нога и будет крепится к шаровой опоре бедра.
Вариантов как сделать ступни было 2. Первый состоял в использовании уже готового элемента.
Это был более простой и быстрый способ. Для такой ступни нужно было только 4 элемента: Один стальной держатель для бруса, стальная пластина под ступню и 2 уголка для крепление к ноге. Крепится все должно было с помощью обычных портфельных шлейфов и замков.
Второй вариант заключался в изготовлении из пластин более аэргономичной конструкции. На этом варианте мы и остановились.
В этой ступне все элементы это просто 4 мм сталь, изогнутая и подогнанная под ногу. Элементы провариваются.
Ноги также имеют приводы. По 2 на ногу. Они позволяют удерживать статичное состояние или же подняться. Одна группа мышц расположена в бедре и тянется от каркаса бедра к верхней подкове ног. Мышцы как бы тянет вперед ногу.
Для зашиты всей пневматики от повреждений и защиты пилота от пневматики весь экзоскелет покрывался противоударным ПЭТом.
ПЭТ это что-то типа толстого спрессованного полиэтилена. Является антивандальным покрытием. Покрываем пластиком места непосредственного расположения пневматики и участки контакта с пилотом. Крепим саморезами и болтами.
В обшивку ног устанавливаем кнопки для управления. Тут их лучше видно. Верхние кнопки управляют бедренными приводами. Провода и трубки лучше поместить в какую нибудь гофру или же другой шланг — их так много что велика вероятность случайно задеть.
Для того чтобы экзоскелет можно было легко одевать и снимать в качестве держателей пилота используем портфельные лямки.
Скелет готов! Само собой это не 146% точное руководство по сборке т.к. многое было не сфоткано, да и времени много прошло, но основные моменты для сборки я считаю освещены.
Если вы полагаете, что роботизированные костюмы, управляемые человеком могут сделать только военные или мегакорпорации, то вы глубоко заблуждаетесь.
Носитель разума, покоритель вселенной, властелин мира – вот некоторые эпитеты, которыми характеризуют жизнь и деятельность человека на земле.
Экзоскелет — это устройство, которое может увеличить физические способности человека за счет внешнего каркаса.
Немного истории
Первым изобретателем роботизированного железного костюма был инженер Николай Ягн, который в 1890-х годах в США запатентовал ряд технологий, облегчающих ходьбу, бег и прыжки человека.
В 1960-х компания General Electric разработала костюм Hardiman, весом 680 кг и способностью поднимать объекты весом до 110 кг.
В 1970-х югославский ученый Миомир Вукобратович показал первый силовой шагающий роботизированный костюм, который должен был дать людям с парализованными ногами возможность ходить.
В 2007 американские ученые из агентства DARPA создали устройство, которое должно было усиливать руки и ноги человека.
В 2008 компания Cyberdyne представила костюм HAL, обладающий легким корпусом, встроенным компьютером и работающим от автономных аккумуляторов.
Так же в мире известны робокостюмы грузовые, для подводного плавания, реактивный человек-самолет, а также парашютная система.
Классификация:
По типу источника энергии и принципу работы привода робокостюмы бывают активные (использующие дополнительные двигатели) и пассивные (работающие благодаря усилиям оператора). По локализации подразделяются: для верхних конечностей, для нижних конечностей и на полноценный роботизированный-костюм.
Диапазон цен на подобные гаджеты улучшающие возможности человеческого тела варьируется от 1000 до более 50000 $. В зависимости от области применения различают: медицинский, военный, космический и промышленные. Весовая категория устройств от 5 и свыше 30 кг. Мобильные и стационарные бывают простого, двойного назначения и с расширенными функциями.
Области применения
Исторически так сложилось, что любое изобретение сначала находит применение в военных целях, и только потом — в мирных. Роботизированная броня не исключение и все началось именно с военных заказов. Нужно было создать броню, которая совместила бы в себе огневую мощь и бронирование танка, скорость и подвижность человека, и в разы увеличивающая его силу. Парочка обученных солдат-экзоскелетов могут запросто заменить профессиональный спецназ.
Эти устройства полезны и при угрозе радиационной опасности, при покорении глубин океана, разборе завалов после землетрясения и в строительстве.
Роботизированные костюмы – это настоящий прорыв и в медицине. Пациенты, после травм позвоночника и конечностей, могут использовать возможности экзоскелета для улучшения качества жизни. Он даст возможность людям ходить, сидеть, стоять и даже подниматься по лестнице.
Различные модификации можно встретить и в научно-фантастических фильмах, литературе, комиксах, анимации, видеоиграх.
Изобретение Джеймса Хобсона
В разное время и в разных странах умельцы пытались сделать различные приспособления. Так, американский инженер-энтузиаст Джеймс Хобсон, известный как The Hacksmith, работает над их созданием уже много лет. Ему удалось в домашних условиях собрать работающий костюм для поднятия тяжестей. Пневматические возможности которого, позволили ему легко поднять шлакоблоки, общим весом 80 кг.
Для того, чтобы самому изготовить подобный костюм, как у Джеймса, вам понадобится только несколько стандартных деталей и знания, как их соединить. Все необходимые схемы и инструкции вы найдете на сайте автора. Но учтите, что в изобретении Джеймса Хобсона нет усиления для ног, поэтому весь вес, который держит Джеймс держится исключительно на его позвоночнике.
Джеймс намерен довести до ума верхнюю часть, чтобы он нашел практическое применение в повседневной жизни.
Конечно, главная цель — это создание костюма для всего тела, который позволит инженеру поднимать тяжелые предметы за счет конструкции, оставив в покое позвоночник и другие части тела.
Видео, как поэтапно Джеймс делал отдельные части железного костюма, а затем соединял их воедино, вы можете увидеть на его YouTube канале.
Если вы считаете, что только военные и другие мегакорпорации могут создавать экзоскелеты, то ошибаетесь. Для этого нужно всего лишь несколько стандартных деталей и умение их соединить. James Hobson, так же известный как The Hacksmith, в домашних условиях разработал подобное устройство, пневматика которого позволяют ему с относительной лёгкостью поднимать почти 80 килограмм бетонных блоков. Учитывая, что в изобретении используется старый компрессор, который держит лишь половину давления, реальные возможности аппарата можно умножать на два. Если вы хотите сделать нечто подобное самостоятельно, то инструкцию для этого можно найти на сайте автора, только стоит учесть, что у этого экзоскелета нет усиления для ног поэтому весь вес, который поднимает Джеймс, фактически, удерживается его позвоночником.
Ученые из США разработали протез с открытым исходным кодом, который весит всего 4 кг. Из-за открытой лицензии стоимость устройства стала втрое дешевле.
Исследователи объяснили, что колени, лодыжки и ноги, находящиеся в стадии разработки во всем мире, чтобы помочь пациентам ходить, оснащены электродвигателями. Для получения максимальной отдачи от такого мощного протезирования требуются безопасные и надежные системы управления, которые могут учитывать множество различных типов движений: например, переход от шагания по ровной земле к хождению вверх или вниз по пандусам или лестницам.
Для решения этой проблемы ученые разработали устройство под названием Open Source Leg. Они подробно рассказали о результатах своих исследований в журнале Nature Biomedical Engineering. Сопровождающие искусственную конечность бесплатные пошаговые руководства призваны помочь исследователям, желающим собрать ее или заказать для нее детали. Исследователи также выпустили видеоматериалы, иллюстрирующие процесс сборки и тестирования аппаратуры, а также разработали код для программирования ходьбы протеза с помощью системы предварительного контроля.
Бионическая нога, которую они разработали, весит всего 4 кг. Хотя она значительно легче биологической ноги, для пациентов она все же кажется тяжелее, потому что они прикрепляется не вплотную к скелету, а к протезному изделию. Устройство с открытым исходным кодом стоит от 10 до 30 тыс. долларов, в зависимости от варианта. Коммерчески доступные протезы с питанием стоят до 100 тыс. долларов, отмечают исследователи.
К окончанию своего исследования ученые провели клинические испытания Open Source Leg с тремя добровольцами. Когда они носили новое устройство в больничной обстановке, они смогли достичь целей, поставленных физиотерапевтами — ходили вверх и вниз и отметили, что устройство дает им ощущение поддержки, отзывчивости и плавности.
Игры в виртуальной реальности вызывают массу положительных эмоций, однако перемещение в них сопряжено с определенными проблемами: виртуальный персонаж может стремительно двигаться, в то время как сам игрок остается на месте.
Подобное несоответствие приводит к укачиванию, а для тех, кто перемещается в реальном мире по-настоящему, существует опасность столкнуться с препятствиями. В большинстве игр, включая Half-Life: Alyx, используется эффект телепортации, когда игроки мгновенно перемещаются с одного места на другое.
Есть несколько способов решить эту проблему – правда, далеко не всегда комфортных для пользователей. Американский стартап Ekto VR представил свой новый продукт Ekto One – пару легких роботизированных ботинок с двумя вращающимися пластинами в нижней части.
Когда игрок движется вперед, ботинки скользят в обратном направлении, удерживая его на одном месте, как при надетых роликовых коньках. Ekto One также оснащены набором тормозов, которые активируются, когда пользователь стоит на месте, чтобы не дать ему упасть.
На представленном видео устройство выглядит весьма впечатляюще, однако не обошлось и без недостатков. Пользователю приходится двигаться очень медленно (не понятно, как сочетать это, к примеру, с FPS-играми). Действительно, не так-то просто без соответствующих навыков передвигаться по комнате в громоздких роботизированных ботинках с двумя контроллерами в руках и VR-шлемом на голове.
Тем не менее, у Ekto One есть коммерческие перспективы. Устройство ориентировано на корпоративных пользователей, поэтому его серийную версию в течение двух-четырех лет ожидает дальнейшая проработка.
Теперь военные США представили видео тестового полета многоцелевого дрона X-61A, изготовленного фирмой Dynetics. По заверению военных летательный аппарат провел в воздухе 1 час и 41 минуту. Всего было испытано пять беспилотных летательных аппаратов X-61A, один из которых, по сведениям, полученным журналистами, разбился.
Рынок беспилотных летательных аппаратов наполнен самыми разнообразными типами устройств, поэтому компания AerialX из Канады, начавшая свою деятельность с производства обычных квадрокоптеров, приняла решение перепрофилироваться на дроны с оригинальными функциями. Беспилотники AerialX отныне предназначены для уничтожения своих собратьев. Прототип представляет собой гибрид ракеты и квадрокоптера.
К борьбе с разными беспилотниками дрон-камикадзе подходит индивидуально: малые цели уничтожаются снизу, а чтобы сбить крупный беспилотник выполняется специальный маневр для атаки сверху.
Новая разработка предназначена для специальных служб, военных и охраны аэропортов. В настоящее время после нескольких лет тестирования дроны готовы к массовому производству и смогут решить многие проблемы, возникающие с незаконным использованием беспилотников на запретных территориях.
BAE Systems, оборонная компания из Великобритании, предложила необычный концепт гибридного дрона для военных. Он будет способен взмывать с особого шеста, а выполнив задачу, вновь на него усаживаться.
BAE Systems опубликовала в YouTube ролик, демонстрирующий возможности использования звена таких дронов в ситуации боевых действий. На место гипотетической вражеской позиции небольшие беспилотники доставляются в капсуле, которую сбрасывает высотный беспилотник, возможно, орбитального значения. Оказавшись в точке Х, дроны ликвидируют систему ПВО противника, оставаясь для неё невидимыми из-за малых габаритов и незначительных тепловых выбросов. Пока авторы не озвучивают ни планы, ни сроки производства рабочих прототипов беспилотников.
Боевой экзоскелет ONYX, созданный компанией Lockheed Martin рассчитан на использования армией. Новинка облегчит перемещение военных на дальние расстояния. Само устройство весит 6.4 кг и может автономно работать до 8 часов при установке батареи весом 2,7 кг или 16 часов при установке аккумулятора на 5,4 кг. Устройство автоматически настраивается, определяя стиль движения человека, тип пересекаемой местности и характер переносимого груза.
Экзоскелет значительно упрощает спуски и подъёмы на возвышенностях и при переносе тяжестей, включаясь автоматически. Если же боец движется налегке по ровной местности, ONYX переходит в спящий режим.
Полноценные испытания новинки начнутся в декабре текущего года и только в случае успеха военное ведомство США подпишет с компанией Lockheed Martin контракт на закупку экзоскелетов.
Авиастроительный концерн Lockheed Martin (Мэриленд, США) в течение года проводил испытания нового беспилотного аппарата Fury (Ярость), который в ходе экспериментальных полётов проявил высокие лётные качества, в частности, способность к 12 часовому автономному полёту. БПЛА сконструирован специально для выполнения разведывательных заданий.
Дрон имеет размах крыльев около 5.2 м и может нести полезную нагрузку до 91 кг. Идеальным фактором для выполнения разведывательных заданий является практически полная бесшумность работы двигателя беспилотника. Для взлёта Fury не требуется специального аэродрома или оборудованной взлётной полосы. Дрон отстреливается из катапульты, которая встроена в стандартный автомобильный прицеп. В агентстве перспективных проектов для МО США DARPA рассматривается возможность установки на Furyспециальной интеллектуальной системы вооружения.
При полной боевой загрузке и на максимальной скорости Fury способен летать до 12 часов, а максимальное время полёта может достигать 15 часов. При этом беспилотник может подниматься на высоту нескольких километров. Главным преимуществом нового беспилотного аппарата является его компактность и малая стоимость. По этим показателям Fury превосходит своего главного конкурента БПЛА Predator, принятого на вооружение армии США. Серийное производство дронов Fury начнётся в ближайшие месяцы.
Беспилотные разведчики с недавних пор стали неотъемлемой частью военных конфликтов и разведывательных операций, однако, размеры и способы запуска ограничивали их применение. Компания Northrop Grumman разработала беспилотник Bat, который не только имеет малые габариты, но и запускается в воздух при помощи мобильной катапульты, что обеспечивает его локальное применение. Кроме того, дрон имеет невысокую стоимость и достаточный полезный объём для размещения дополнительного оборудования.
В словарике робототехника подробно раскрыто понятие слова Экзоскелет. Ознакомиться можно по этой ссылке.
_ециалисты итальянской компании уверяют, что на сегодня их разработка является самым сложным носимым роботом из всех существующих в мире. При помощи Body Extender разбор завалов в зоне бедствия сможет проходить намного быстрее благодаря относительной мобильности экзоскелета в сравнении с крупногабаритной техникой. Это, в свою очередь, может спасти жизни многих людей.
В свою очередь американское агентство NASA не отставало от сторонних производителей и вела работу над собственным прототипом — экзоскелетом X1 Robotic Exoskeleton. Как не сложно догадаться, данное устройство было ориентировано на помощь астронавтам, выполняющим трудоёмкие манипуляции и ремонт на орбитальной станции. Также X1 Robotic мог давать возможность передвигаться людям с ограниченными физическими способностями — травмами нижней части тела.
Читайте также: