Аслан (aslan) wrote in kak_eto_sdelano,
Аслан
aslan
kak_eto_sdelano

Categories:

Как построить тяжёлый 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 6мм.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Или же сбоку. Внизу будет установлена дуга из ПЭТа.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Или сбоку. Если есть небольшие «перепилы» как у меня это не страшно. На сталь в слабых местах всегда можно наварить нужные элементы. Для этого участка понадобится примерно 1,5 метра стального профиля.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Также, при подборе элементов и нужного градуса изгиба, нужно учитываться что мускулы сокращаются примерно на 1/3.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Можно увидеть огромное количество зеленых трубок пневмопровода, мускулы, клапана, аккумуляторы.

Основу каркаса спины мы также делаем из стального профиля. Состоит он из 2 пропиленных и изогнутых элементов по 1 метру и одного «П» образного элемента 60-30-60. Всё это прошивается шпильками нужной длины. Я брал по 50 см плечевые и по 35 см которые сшивают по ширине. Вот так это выглядит спереди.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 1) ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Есть более простой, но менее эффективный вариант.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Крепим на пластину клапана. Учитываем что на каждую группу мышц нужно 2 клапана — для активации и для спуска.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Вариантов как сделать ступни было 2. Первый состоял в использовании уже готового элемента.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Вторая группа мышц расположена прямо в каркасе ноги. Эта группа при активации «стягивает» ногу. Шланги идут к спине, к клапанной группе.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Управление ногами осуществляется через кнопки расположенные в «лодыжке». Т.е. мы тянем ногу назад и нажимаем кнопку.
Как и в случае с рукой ведем провода к клапанам. Руки используют только 2 из 5 контактов джойстиков поэтому можно приделать какое-то оборудование. Или же перевести управление ног на руки.

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

Для того чтобы экзоскелет можно было легко одевать и снимать в качестве держателей пилота используем портфельные лямки.

Тяжёлый силовой экзоскелет (часть 2) Моё, ТеÑника, Ðкзоскелет, Робот, Инновации, Длиннопост, Рукоделие с процессом

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.

Собирали мы вот это



Источник

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите Аслану (shauey@yandex.ru) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта Как это сделано

Еще раз напомню, что посты теперь можно читать на канале в Телеграме

телеграм3

и как обычно в инстаграме.    Жмите на ссылки, подписывайтесь и комментируйте, если вопросы по делу, я всегда отвечаю.
инста3

Жми на кнопку, чтобы подписаться на "Как это сделано"!


Tags: мастерская
Subscribe
promo kak_eto_sdelano março 3, 2015 06:01 47
Buy for 150 tokens
За все время существования сообщества kak_eto_sdelano (с 2011 года) я перечитал более тысячи различных производственных репортажей, как с заводов, так и из мастерских, о различных технических сооружениях и технике, как военной, так и гражданской и спортивной. Сам подготовил и…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 13 comments