ARDUINO Бионическая рука на радиоуправлении V6 и V9
Kelll31
Схемы :
Рука 
Перчатка 
Думаю как собрать вы сами поймёте))
И вот что в конце получилось)
В конце у меня вышла довольно дешёвая и простая самоделка)) (кому интересно могу кинуть 3D модели)
Надеюсь я не утомил вас этой «Статьёй»
В проекте использовалось :
Arduino X2
Модуль питания NRF24L01 x2
NRF24L01 X2
Расширитель для серв на чипе PCA9685 X1
Потенциометр 10К X5
Шлейф от компа X1
В будующем перчатку заменю на ЭКГ модуль на чипе AD8232 (Супер ништяк), а руку на более правдоподобную (как получится).
P.s Пока пылилась V9 я успел проапгрейдить 3D модель до V35
Источник
Бионическая модель своими руками
Человек перенял у природы очень многое, если не сказать всё: умение разводить огонь, прятаться в норку от непогоды, хранить пищу про запас, маскироваться под окружающую среду и ещё много других вещей, о которых мы знаем так давно, что уже и не задумываемся об их появлении в нашей жизни. А ведь существует целая наука – бионика, цель которой сделать мир людей ещё более удобным при помощи техники, созданной подглядыванием за живой природой.
Проблема: Как наука бионика влияет на нашу жизнь? Какие идеи можно подсмотреть у природы и использовать их при создании различных конструкций?
Тема исследования: Бионика: природные аналоги своими руками.
Цель: Изучение идей природы и реализация их в виде конструкторских решений.
Для достижения цели я поставил перед собой следующие задачи:
Изучить литературу о бионике.
Провести наблюдение природных объектов.
Реализовать идеи, подсмотренные в природе, в виде конструкторских решений.
Провести опыты с полученными конструкциями.
Привлечь одноклассников к изготовлению конструкций на основе нескольких природных идей.
Создать макет, включающий в себя конструкции, созданные на основе природных подсказок.
Провести самооценку выполненной работы.
Выяснить мнение специалистов по выполненной работе.
Объект исследования – природные подсказки.
Предмет исследования – конструкции, созданные на основе природных подсказок.
Гипотеза: Если изучить природные подсказки, то можно создать на основе их различные конструкции.
теоретические методы: сравнение;
эмпирические методы: изучение литературных источников и ресурсов Интернет, опрос, наблюдение, эксперимент
Краткий литературный обзор
Для более глубокого понимания изучаемой проблемы я изучил материал из сети Интернет и прочитал книги:
Леонович А.А. Бионика: подсказано природой.
Нахтигаль В. Бионика.
Роговцева Н.И., Богданова Н.В., Добромыслова Н.В. Технология 3 класс: учебник для общеобразовательных учреждений.
Цойх М. Бионика: Энциклопедия.
Характеристика личного вклада в решение избранной проблемы: После изучения литературы о бионике и наблюдения природных объектов в природе были изготовлены конструкции на основе полученных природных подсказок. На основании результатов проведенных опытов был изготовлен макет детской площадки, который включает в себя все изученные природные идеи.
Практическая значимость: Данное исследование может быть использовано на уроках окружающего мира и технологиив начальной школе при изучении исоздании различных конструкций своими руками с помощью идей, которые нам демонстрирует природа.
1. Бионика – наука, вдохновлённая природой
1.1. Понятие бионики
Био́ника (от греч. biōn — элемент жизни, буквально — живущий) – прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Другими словами, это пограничная наука, существующая между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов [6]. Бионика позволят придумывать и создавать разнообразные дизайнерские и архитектурные решения, беря за основу природные формы. Бионика не творит новый мир, а используя гениальные творения природы, преображает их, воплощая в человеческих работах. Девиз бионики: «Живые прототипы – ключ к новой технике». Эмблема бионики – скальпель и паяльник, соединенные знаком интеграла. Скальпель — символ биологии, паяльник — техники, а интеграл объединяет обе науки. Этот союз биологии, техники и математики позволяет надеяться, что бионика проникнет туда, куда не проникал ещё никто, и увидит то, чего не видел ещё никто [1].
1.2. История развития бионики
Отцом бионики называют великого Леонардо да Винчи. В записях этого гения можно найти первые попытки технического воплощения природных механизмов. Чертежи да Винчи иллюстрируют его стремление создать летательный аппарат, способный двигать крыльями, как при полёте птицы. Следующим, кто поддержал идею симбиоза природы и технологий, стал Рудольф Штайнер. Под его руководством началось широкое применение бионических принципов в проектировании зданий. Утверждение бионики как самостоятельной науки произошло в 1960 году [2]. С тех пор, благодаря бионике, в нашей жизни появилось множество замечательных вещей. Самые интересные: в основе конструкции Эйфелевой башни лежит принцип строения человеческих костей, застёжка-липучка подсмотрена у репейника, современные многоэтажки копируют строение стеблей злаков, высокая скорость кораблей – заслуга дельфинов и китов (ученые создали обшивку, аналогичную коже этих морских жителей), изобретение шарниров позаимствовано у морских ракушек, с помощью строения клюва веретенника человек изобрёл пинцет, изобретение присоски взято у осьминогов и лягушек, паутинные нити положили начало строительству прочных красивых подвесных мостов, на основе рёва тигра разработан новый тип оружия – ультразвук, игла для забора крови полностью повторяет строение зуба-резца летучей мыши, поршневой шприц имитирует кровососущий аппарат комара, принцип действия парашюта взят у пушистых «парашютиков» одуванчиков. Можно найти множество таких примеров [5].
1.3. Основные направления бионики
В настоящее время бионика начала активно развиваться. Это связано с тем, что современные технологии переходят на нано-уровень и позволяют копировать природные аналоги с небывалой ранее точностью. Бионика нашла применение не только в высокотехнологичных продуктах, но в дизайне и архитектуре [2]. Различают три основных направления в бионике: биологическая бионика, которая изучает процессы, происходящие в биологических системах, теоретическая бионика, содержанием которой является разработка математических моделей явлений и процессов, протекающих в живых организмах, техническая бионика, сферой деятельности которой является реализация математических моделей или иных сторон деятельности живых организмов с целью усовершенствования существующих и создания совершенно новых технических средств и систем [1].
Выводы по первой главе: Таким образом, бионика включает в себя создание новых для строительства материалов, структуру которых подсказывают законы природы.
2. Природные аналоги своими руками
2.1. Идеи, подсмотренные у природы
После изучения литературы о бионике, я решил найти в природе объекты, о которых прочитал, изучить их и на основе полученных идей сделать своими руками несколько конструкций. Для выполнения задуманного мне потребовался фотоаппарат, нитки, бумага, картон, ножницы, клей.
Идея для создания лёгких и прочных конструкций. Глядя на строение кокона тутового шелкопряда, решил позаимствовать идею для создания лёгких и прочных конструкций. Кокон тутового шелкопряда – это оболочка из шёлка, внутри которой появляются личинки этой гусеницы до превращения в куколку. Создание кокона начинается с постройки каркаса, на котором держится вся конструкция. Гусеница совершает быстрые, равномерные движения головой и укладывает нить в форме «восьмерки». Среди творений рук человека такую конструкцию можно встретить в одежде, мебели. Например, пальто-кокон очень уютно и удобно. В форме лёгкого кокона выполняются кресла-качели для дачи из пластика [7]. Вот и я с помощью ниток, клея ПВА и воздушного шарика получил устойчивую конструкцию кокона. При высыхании клея, нитки становятся прочными и легкими, держат форму, на которую их наматывали. Задекорировал шарик, он остался в прежней форме (см. Приложение 1) . Вывод: Конструкция из ниток и клея получилась прочная и лёгкая.
Идея для создания прочных и складчатых поверхностей, крыш. Растения лапчатка гусиная и хоста защищают свои листья от нагрузок с помощью складчатой поверхности. Такие поверхности способны выдержать большую нагрузку, не ломаясь. Ребристая форма листа придаёт дополнительную жёсткость в пространстве. Благодаря ребристой форме можно легко удерживать тяжёлый вес. В этом заключается одна из интереснейших закономерностей природы – сопротивляемость конструкций по форме.Принцип сопротивляемости конструкций по форме, существующий в природе, нашёл широкое применение в современном строительстве, например, черепичные крыши домов достаточно прочны [7].С помощью листа бумаги, картона и клея ПВА я получил прочную и устойчивую конструкцию в виде веера.
Опыт 1. Чтобы проверить прочность конструкции, я провёл опыт. Сначала положил простой тетрадный лист между книжками. Лист прогнулся под собственной тяжестью. Тот же тетрадный лист сложил «гармошкой»: такой складчатый лист лежит и даже может вынести небольшую нагрузку. Если увеличить груз, то складки распрямляются, лист прогибается, но ещё не падает. Если укрепить края складчатого тетрадного листа, приклеив к нему картонную полоску, то такой лист может выдержать больший груз (см. Приложение 2) . Вывод: М атериал, который имеет складчатую, ребристую конструкцию, достаточно прочен.
Идея для создания спиральных и пружинящих конструкций. Изменяя лишь форму, придавая ей вид спирали и пружины, природа, таким образом, достигает в конструкции дополнительную жесткость и устойчивость в пространстве. Так, например, завиваются в спираль тонкие и длинные стебли огурцов, кабачков, гороха, которые не могут стоять самостоятельно. Описывая круги верхушкой побега, вьющиеся растения обшаривают вокруг себя: не попадётся ли поблизости какая-нибудь опора, по которой можно будет карабкаться вверх. Но вот опора «попалась», и тонкий стебелёк охватывает её. Теперь молодая верхушка уже движется вокруг своей опоры. Но, вращаясь, она всё время растёт, тянется вверх и поэтому охватывает опору не в одном месте, как кольцо, а спиралью — с каждым кругом всё выше и выше. Ещё интереснее лазят растения, имеющие усики — изменившиеся листья или побеги. С их помощью растение, например, горох, легче и быстрее карабкается вверх и находит опору. А плющ прикрепляется к опоре маленькими корешками на стеблях [6]. Эта природная подсказка нашла своё применение в архитектуре. Например, спиральный небоскрёб в «Москва-Сити». Подсмотрев, как усики растений обвивают опору, я решил сделать спиральную модель и пружинящую спиральную конструкцию. Для этого мне потребовались бумага, клей, ножницы, карандаш, нитка. С помощью спиральной модели я получил эффект движущейся спирали, а с помощью пружинящей спиральной конструкции эффект спирали, обхватывающей пальцы [6].
Опыт 2. Я взял лист бумаги и вырезал из него спираль с тремя-четырьмя витками. К центру спирали привязал нитку. Подвесил свою спиральку над радиатором отопления так, чтобы ей ничто не мешало. Спираль сразу же пришла в движение и закрутилась. С помощью двух полосок бумаги я оплел ручку. Концы закрепил клеем, ручку убрал. Держа за концы конструкцию, ее можно сжимать и разжимать, тем самым обхватывать предмет (см. Приложение 3) . Вывод: С помощью спиральной модели я получил эффект движущейся спирали, а с помощью пружинящей спиральной конструкции эффект спирали, обхватывающей пальцы.
Идея для создания сетчатых и дырчатых конструкций. Кости птиц должны быть легкими и прочными одновременно, чтобы пернатые могли держаться в воздухе. Поэтому кости птиц внутри полые, со множеством тонких костных перегородок — мозолистых тел. Перегородки очень легки, но многократно разветвляясь и напластовываясь, образуют тонкую и прочную сетчатую, губчатую структуру [1]. На основе конструктивного изучения структуры костей и других природных моделей родился в архитектуре принцип дырчатых конструкций, положивший начало разработке новых пространственных систем, например, сетчатые лёгкие конструкции мостов делают из алюминия, они прочны и воздушны [6]. С помощью бумаги, ножниц, скотча и карандаша, я получил устойчивую дырчатую модель, в то же время она прочная и легкая. Чтобы это доказать, я провёл опыт.
Опыт 3. Я взял лист бумаги, разлиновал его, сделал прорези, не дорезая до краев листа бумаги. Выпукло выгнул лист и скрепил скотчем. Тем самым получил довольно устойчивую дырчатую конструкцию из бумаги с покатым куполом. Если сгибать полоски в разных местах, можно получить разную форму купола еще более устойчивую за счет созданной ребристости (см. Приложение 4) . Вывод: Если сделать покатый купол, то получим легкую и воздушную конструкцию. А если добавить ребристость, то получим ещё и прочность конструкции.
Идея для создания трансформирующихся защитных поверхностей. Растения защищают свои пестики и тычинки с помощью подвижных конструкций, которые открываются или закрываются по мере необходимости. Цветки закрываются, чтобы защитить свои чувствительные тычинки и пестики от росы и дождя. Когда туман рассеивается, солнышко припекает, цветки опять открываются [4]. Принцип движения лепестков был перенесен в архитектуру. В основе идеи создания стадиона под крышей — огромные лепестки цветков, которые располагаются по кругу. При дожде сегменты крыши, расположенные обычно друг над другом, разъезжаются и закрывают весь стадион [6]. С помощью бумаги, ножниц, карандаша и воды в тарелке я получил эффект бумажного раскрывающегося цветка.
Опыт 4. Я вырезал из бумаги шести-лепестковый цветок, загнул бумажные лепестки к сердцевине цветка, сложенный цветок поместил в воду и наблюдал «разворачивание» лепестков (см. Приложение 5) . Вывод: При попадании воды бумага увлажняется, и влажная сторона вытягивается. Изменение влажности приводит к так называемым «гигроскопическим» движениям. Гигроскопический принцип действует у лепестков многих цветов.
Идея для создания конусных и цилиндрических конструкций. Шляпки грибов разной конусовидной формы защищают споры грибов от дождя. Растущий конусом вверх стебель бамбука пробивает почвенную корку и превращается в прочный полый цилиндр — стебель «соломину». Принцип строения стебля соломины был перенесен в архитектуру [6]. С помощью бумаги и клея ПВА смастерил конус и цилиндр и решил проверить на прочность конструкции, проведя опыт.
Опыт 5. Два усеченных конуса надел друг на друга и положил сверху йогурт в баночке. Конструкция выдерживает тяжесть йогурта в баночке. Вывод: Получился эффект бумажной устойчивой конструкции.
Опыт 6. Четыре цилиндра поставил на основание, поверх них положил книгу. Конструкция выдерживает тяжесть книги. Вывод: Получился эффект бумажной устойчивой конструкции.
Затем смастерил бумажную поделку, в которой несколько конусов располагается вершинами вверх, а также поделку, в которой бумажные конусы располагаются основаниями вверх. Обе поделки представляют шаровидные конструкции.
Опыт 7. Опытным путём проверил прочность и подвижность конструкций, скатив их с наклонной плоскости (см. Приложение 6) . Вывод: Получился эффект подвижных и прочных конструкций.
Идея для создания шестигранных конструкций. Среди шестигранных конструкций наиболее замечательным творением природы являются пчелиные соты. На протяжении всей истории внимание многих людей не только привлекала необычная архитектура пчелиных сот, но и удивляла красота и правильность их построения. Это настоящий математический шедевр из воска, созданный очень кропотливым трудом умнейших пчел. Принцип построения живых конструкций из шестиугольников используется строителями при возведении секционных домов из однотипных элементов. Конструкция пчелиных сот легла в основу изготовления «сотовых» панелей для строительства жилых зданий. Весьма успешно используют принцип пчелиных построек и гидростроители при возведении плотин, шлюзов и других гидросооружений (они применяют сотовые каркасы) [2]. Глядя на эту конструкцию, мы решили сделать декоративные полки. Я взял 6 деревянных дощечек одинаковой длины и склеил между собой клеем. Таких полок я сделал 6 штук разного диаметра, чтобы можно было их менять местами (см. Приложение 7) . Вывод: Шестиугольная форма больше остальных позволяет сэкономить затраты материала: если не делать двойные стенки, то материала на возведение конструкции уйдет меньше, а сама форма будет ёмкой.
2.2. Создание макета детской площадки
Следующим этапом моей работы стало объединение полученных конструкций в макете детской площадки, которую я хотел бы иметь в своём дворе, так как у нашего дома её нет (см. Приложение 8) . Свою работу я начал с создания эскиза и чертежа детской площадки. Эскиз – это рисунок замысла работы, предварительное изображение предмета, выполненное от руки, то есть без применения чертёжных инструментов и без точного соблюдения масштаба [3].
Я решил, что на моей площадке будет песочница с грибком, карусель, качель на пружине, спортивно-игровой комплекс, включающий в себя горку, домик, качели-лодочку, канат, скалодром с зацепками, сетку для лазанья, лестницу, качель-гнездо. При создании каждого элемента макета я использовал идеи, взятые в природе.
Идеи природы для создания конструкций макета
Источник