Lengan Lazarus: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Saya ingin memulai dengan mengucapkan terima kasih karena telah tertarik dengan proyek saya. Nama saya Chase Leach dan saya senior di WBASD S. T. E. M. Akademi. Proyek ini merupakan pengajuan untuk Butwin Elias Science and Technology Award 2019-2020. Lengan Lazarus adalah desain prostetik yang unik sejauh ini hanya menggunakan bahan yang dapat ditemukan di sekitar rumah dengan pengecualian untuk motor dan Arduino Uno yang diambil dari proyek sebelumnya yang saya rancang. Tahun ini saya tidak memiliki akses ke printer 3D sehingga desain lengannya sedikit rumit karena saya bekerja dengan karton untuk banyak komponen struktural Lengan Lazarus. Tujuan dari proyek ini adalah untuk membuat model kerja yang dapat menunjukkan konsep desain saya. Mengingat sumber daya yang terbatas, saya pikir desain akhir ternyata cukup baik. Terima kasih atas kesempatan untuk terlibat dalam kompetisi ini. Itu telah memungkinkan saya untuk bersenang-senang. Kompetisi ini telah menciptakan kenangan berharga bagi saya. Merancang The Lazarus Arm dan mengatasi tantangan yang dihadirkannya telah mengajari saya banyak hal. Terima kasih atas waktu dan pertimbangan Anda dan tanpa kata perpisahan lebih lanjut, saya harap Anda menikmati.

Perlengkapan

Semua perlengkapan yang saya gunakan sudah tersedia untuk saya, namun saya telah menyertakan daftar biaya teoretis di sebelah bahan.

Persediaan & Biaya

• Kotak Karton 12 x 12 x 16 ($ 0,82)
• Pistol Lem Panas ($ 4,99)
• Tongkat Pistol Lem Panas ($ 3,97)
• Pita Scotch ($ 6,80)
• 4 x Gulungan Handuk Kertas ($9,98)
• 2 x Gulungan Kertas Toilet ($6,99)
• (Jumlah: 8) MG90S Tower Pro Servo Motors (Total Biaya: $23,99)
• 1 x Papan Arduino MEGA 2560 R3 (Total Biaya: $12.95)
• Kawat ($8,76)
• Papan Proto ($5.99)
• Sedotan ($2)
• Pita ($ 3,29)

Langkah 1: Waktu yang Dibutuhkan untuk Konstruksi

Waktu yang dihabiskan untuk proyek ini berlalu saat mengerjakan desain dan konstruksi lengan. Bagian dari proyek yang sangat saya nikmati adalah desain sambungan siku karena menggunakan metode konstruksi sambungan dalam robotika yang menggunakan sistem katrol untuk meningkatkan jumlah hasil kerja. Desain The Lazarus Arm memakan waktu total 63 jam termasuk penelitian untuk menemukan cara yang paling efektif untuk membuat desain akhir seefektif mungkin dari segi biaya. Perakitan The Lazarus Arm memakan waktu total 15 jam dan banyak lem panas. Pengujian ini menarik karena desain awal untuk prostetik cenderung macet akibat gesekan yang ditimbulkan oleh benang gigi yang digunakan pada sistem katrol di siku. Yang saya lakukan hanyalah mengecilkan diameter roda dan berhasil. Tahap pengujian memakan waktu total 12 jam. Fase pemrograman proyek ini memakan waktu total 10 jam yang tidak termasuk waktu yang saya perlukan untuk meningkatkan keterampilan C++ saya.

Langkah 2: S. T. E. M. Aplikasi

Sains- Dalam proyek saya, sains terlibat dalam desain desain protoboard yang memungkinkan daya didistribusikan di antara motor servo dalam desain. Ia juga menemukan peran dalam fisika yang terlibat dengan desain struktur lengan. Lebih khusus lagi, desain sistem katrol pada sambungan siku yang memberikan keuntungan mekanis yang cukup besar pada lengan yang memungkinkan lengan untuk mengangkat lebih banyak daripada yang seharusnya, milik Archimedes.

Teknologi- Aspek teknologi dari proyek saya berperan ketika saya mengkodekan gerakan lengan palsu menggunakan C++. Itu juga ikut bermain ketika saya memasang motor dan papan Arduino.

Rekayasa- Rekayasa datang untuk bermain ketika saya sedang merancang telapak tangan, jari, ibu jari, sendi pergelangan tangan, lengan bawah, siku, dan lengan atas. Itu ikut bermain dalam desain ulang, identifikasi masalah ketika muncul, dan solusi yang saya temukan untuk masalah tersebut.

Matematika- Matematika yang terlibat dalam penciptaan tangan ikut bermain ketika saya mencari proporsi anatomi yang benar dari segmen lengan. Ini juga berperan ketika saya mencari penyesuaian ukuran yang dapat diterima untuk diameter roda pada sambungan sistem katrol. Saya juga menggunakan matematika selama perhitungan yang saya buat untuk jumlah roda yang akan saya gunakan di sendi siku untuk membuat lengan mampu bergerak di bawah berat cangkir kopi. Itu juga ikut bermain dengan perhitungan yang dibuat melalui penerapan Hukum Ohm untuk desain sirkuit dan input tegangan yang diperlukan.

Langkah 3: Sketsa Desain Teknik

Sketsa yang saya berikan termasuk desain awal saya untuk The Lazarus Arm. Saya percaya bahwa desainnya tetap cukup kokoh untuk penggunaan sehari-hari sambil tetap hemat biaya.

Langkah 4: Konstruksi Lengan Bawah

Saya menyebutkan jumlah dan dimensi potongan karton dalam video yang saya lampirkan, namun saya juga akan menyertakan daftar potongan, dimensi, dan kuantitas di sini. Daftar yang saya sertakan di bawah ini ditulis setelah konstruksi lengan bawah jadi jika ada perbedaan antara itu dan video, saya akan menggunakan daftar tersebut.

• 2 x Gulungan Handuk Kertas
• 4 x Lengan Katrol
• 2 x Lingkaran Dengan Diameter 3 inci
• 8 x Lingkaran Dengan Lubang Dan Diameter 2 dan 3/16 inci
• 4 x Gulungan Handuk Kertas Modifikasi Dengan Panjang 1 dan 7/8 inci
• 12 x Lingkaran Dengan Lubang Dan Diameter 1 dan 6/8 inci
• 1 x Diameter Dowel Kayu 3/8 inci dan Panjang 4 inci
• 2 x Persegi Panjang 7 dan 3/16 inci Panjang dan Lebar 3 inci
• 2 x Persegi Panjang 7 dan 3/16 inci Panjang dan 1 dan 7/16 inci Lebar
• 9 x Persegi Panjang dan Lebar 1 dan 1/2 inci
• 12 x Segitiga Kanan Dengan Dasar dan Tinggi 1 dan 1/2 inci

Langkah 5: Konstruksi Lengan Atas

Konstruksi lengan atas agak sederhana namun kokoh. Untuk membangun bagian The Lazarus Arm ini, Anda akan membutuhkan beberapa bagian. Saya telah menyertakan penjelasan video dari semua bagian yang diperlukan, namun saya ingin memastikan bahwa penjelasannya cukup komprehensif untuk diikuti di rumah, jadi saya menyertakan daftar di bawah ini.

• 4 x Persegi Panjang (panjang 5 inci dan lebar 3 inci)
• 4 x Persegi Panjang (panjang 5 inci dan lebar 1 dan 1/2 inci)
• 2 x Lingkaran (berdiameter 3 inci)
• 2 x Gulungan Handuk Kertas yang Dimodifikasi (diameter 1 inci dan panjang 1/2 inci)
• 9 x Persegi (1 dan 1/2 inci di kedua sisi)
• 8 x Segitiga Kanan (1 dan 1/2 inci untuk alas dan tinggi)
• 2 x Bentuk Lengkungan Besar Dengan Dua Lubang
• 4 x Persegi Panjang Dengan Lubang (panjang 3 dan 1/2 inci dan lebar 3 inci)
• 4 x Lingkaran Dengan Lubang Di Tengah (diameter 1 dan 1/2 inci)
• 6 x Lingkaran Dengan Lubang Di Tengah (diameter 1 inci)
• 2 x 1/2 inci Gulungan Handuk Kertas Lebih Pendek Kurangi Panjang Di Tengah Satu Sisi
• 1 x Kayu Dowel (panjang 4 inci dan diameter 3/8 inci)

Langkah 6: Konstruksi Pergelangan Tangan / Telapak Tangan

Pergelangan tangan/telapak The Lazarus Arm sebenarnya adalah salah satu bagian tersulit dari desain, selain sistem katrol di siku. Bagian dari desain yang paling saya perjuangkan adalah bagaimana membuat desain yang mampu berputar tanpa mengorbankan stabilitas struktural desain. Ketika saya menemukan solusi untuk masalah saya, saya awalnya berpikir bahwa saya akan terlalu sederhana untuk bekerja, namun ketika saya mempraktikkannya, itu bertahan pada tes yang saya berikan. Bagian-bagian untuk konstruksi bagian Lengan Lazarus ini tercantum di bawah ini.

• 6 x Desain Palm Template yang ukurannya harus naik atau turun tergantung Penggunanya (panjangnya sekitar 3 dan 1/2 inci dan lebarnya 3 inci)
• 2 x Persegi Panjang (panjang 3 inci dan lebar 2 dan 1/2 inci)
• 2 x Persegi Panjang (panjang 3 inci dan lebar 1 inci)
• 6 x Segitiga Sudut Kanan (tinggi dan alas 1 inci)
• 1 x Lingkaran (diameter 2 dan 5/16 inci)
• 2 x Lingkaran Dengan Potongan Persegi Panjang Kecil (diameter 2 dan 5/16 inci)
• 1 x Kayu Dowel (panjang 3 inci dan diameter 3/8 inci)
• 10 x Desain Lengkungan Dengan Lubang (panjang sekitar 1 dan 1/2 inci dan lebar 1 inci)
• 2 x Gulungan Kertas Toilet Dengan Potongan Takik Untuk Templat Tangan

Langkah 7: Konstruksi Jari / Jempol

Desain jari dan ibu jari hampir persis sama demi kesederhanaan. Perbedaan utamanya adalah ibu jari hanya memiliki persendian sedangkan jari memiliki tiga dan ibu jari miring mirip dengan tangan manusia dalam posisi anatomis. Saya telah melampirkan video yang menjelaskan konstruksi jari dan ibu jari. Potongan-potongan yang ditampilkan cukup sederhana untuk dibuat, namun cukup banyak yang perlu dibuat untuk bagian-bagian ini.

• 48 x Lengkungan Lebih Besar Dengan Lubang (panjang 1 dan 1/2 inci dan lebar 1 dan 1/4 inci dengan lubang terletak 1 inci dari kanan dan 1/4 inci ke bawah)
• 13 x Lengkungan Lebih Kecil Dengan Lubang (panjang 1 dan 1/2 inci dan lebar 1 dan 1/2 inci dengan lubang yang terletak 1/2 inci dari kanan dan 1/4 inci ke bawah)
• 13 x Arch (panjang 3/4 inci dan lebar 1/2 inci)
• 6 x Sedotan (panjang 3/4 inci)
• 5 x Sedotan (panjang 1/2 inci)
• 4 x Sedotan (1/4 inci panjangnya)
• 4 x Sedotan (1 dan 1/2 inci panjangnya)
• 5 x Pita (panjang 12 inci)

Langkah 8: Pengujian

Tujuan dari fase pengujian Lazarus Arm adalah untuk membuktikan konsep tersebut layak. Saya telah melampirkan video yang saya yakini membuktikan konsep desain saya. Saya pikir The Lazarus Arm bekerja dengan cukup baik, mengingat bahan yang digunakan untuk membuatnya.

Langkah 9: Kemungkinan Perbaikan di Masa Depan

Melihat proyek secara keseluruhan, saya cukup senang dengan produk akhir. Satu-satunya hal yang ingin saya lakukan adalah melihat apakah saya dapat membuat cetakan 3D dari bagian-bagian yang saya buat dari karton untuk melihat bagaimana ia bertahan di bawah tekanan yang lebih besar. Selain itu, saya ingin meluangkan waktu untuk meningkatkan estetika lengan. Saya juga ingin melihat apakah saya dapat terus mengerjakan desain lengan prostetik ini untuk melihat apakah saya dapat menguji desain dalam beberapa keadaan sehari-hari.

Langkah 10: Catatan Penutup

Saya ingin mengungkapkan betapa senangnya saya dengan desain akhir The Lazarus Arm. Ini telah terbukti layak untuk digunakan dalam beberapa tugas sehari-hari dan sangat fungsional mengingat bahan dari mana itu dibuat. Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada Yayasan Iseman atas kesempatan untuk mengerjakan proyek seperti ini selama empat tahun terakhir. Ini sangat mendidik dan menyenangkan. Kompetisi ini adalah salah satu alasan saya mengambil jurusan teknik mesin. Sungguh luar biasa menjadi bagian dari ini selama bertahun-tahun dan saya tidak pernah bisa mengungkapkan betapa bersyukurnya saya, terima kasih.