воздушной мышцы. В отверстие нижней петли воздушной мышцы продевается отрезок резиновой ленты, который затем закрепляется на нижнем винте. В свободном состоянии мышцы резиновая лента должна ее растягивать.
Произведите необходимые соединения деталей, как это показано на рис. 16.4. В некоторых случаях у меня возникали трудности при надевании трубки диаметром 4 мм на патрубки. Здесь существует несколько хитростей. Во-первых, если трубка не хочет надеваться на переходник, то можно поместить ее под струю горячей воды из водопроводного крана. Это размягчит пластик и позволит выполнить операцию. Можно также воспользоваться отрезком прозрачной пластиковой медицинской трубки. Пластиковая трубка достаточно плотно надевается на патрубки переходников (см. рис. 16.11). С другой стороны, она является достаточно растяжимой, чтобы в нее можно было вставить трубку диаметром 4 мм (см. рис. 16.12). Отрезок мягкой трубки выполняет роль переходника и легко может быть расцеплен при смене устройств, использующих воздушные мышцы.
Рис. 16.11. Использование прозрачной медицинской трубки со стандартными переходниками
Рис. 16.12. Соединение прозрачной трубки и трубки 4 мм
Чтобы устройство заработало, сперва создайте избыточное давление с помощью ножного насоса. Чтобы поднять давление до 3,5 кгс, достаточно четырех нажатий. Время работы с насосом зависит от емкости используемой полиэтиленовой бутылки.
Откройте трехпозиционный клапан для заполнения мышцы воздухом. Мышца немедленно сократится. Вы можете определить отношение сокращения мышцы в зависимости от величины подаваемого избыточного давления. Вы сможете совершить четыре или пять полных циклов сокращения – расслабления мышцы, прежде чем вам снова потребуется наполнить бутылку воздухом. Действительно, мышца при работе потребляет очень небольшое количество воздуха.
Обратите внимание, что воздушная мышца остается в сокращенном состоянии до тех пор, пока кран воздушного клапана не повернут для выпуска воздуха. Для поддержания мышцы в сокращенном состоянии не требуется энергия. В противоположность этому для обеспечения втягивания или вытягивания соленоида и позиционирования сервомотора они должны постоянно снабжаться электрической энергией.
Если мышца не сокращается, то она, возможно, не была достаточно растянута в исходном состоянии. Помните, что нормальная работа воздушной мышцы обеспечивается только при ее предварительном растяжении.
Изготовление второго демонстрационного устройства
Вторая модель представляет собой рычаг (см. рис. 16.13 и 16.14). Я изготовил модель рычага из дерева и пластика. Воздушная мышца и резиновая лента прикреплены к рычагу с помощью винтов. В точке опоры рычаг закреплен на деревянном штифте. На втором деревянном штифте крепятся воздушная мышца и резиновая лента. Устройство работает при помощи трехпозиционного клапана, о чем я уже рассказывал выше. При подаче воздуха рычаг поднимается вверх.
Рис. 16.13. Вторая демонстрационная модель «рычаг»
Рис. 16.14. Вторая демонстрационная модель «рычаг»
IBM интерфейс
Управление с помощью компьютера очень просто. Компьютер управляет электрическим трехпозиционным клапаном. Недорогие трехпозиционные, управляемые с помощью электрического соленоида воздушные клапаны имеются в продаже (см. рис. 16.15). Воздушный клапан управляется постоянным напряжением 5 В и рассчитан на давление до 6,3 кгс. Воздушный клапан имеет легко присоединяемые и разъединяемые воздушные «разъемы». Трубка диаметром 4 мм легко входит в отверстие клапана и там надежно фиксируется. Для отсоединения трубки необходимо нажать пальцами на кольцо вокруг отверстия клапана, а затем вынуть трубку диаметром 4 мм.
Рис. 16.15. Электрический трехпозиционный воздушный клапан
Для управления одним воздушным клапаном достаточно задействовать один вывод на разъеме параллельного порта (порт принтера) и вывод земли (см. рис. 16.16). Вывод подключается через логический элемент – неинвертированную буферную схему на ИС 4050HCT. Выход буфера управляет транзисторным ключом на транзисторе TIP 120 NPN Darlington. Транзистор управляет током, протекающим через воздушный клапан.
Рис. 16.16. Принципиальная схема контроллера воздушного клапана
Программа на BASIC
Программа на BASIC очень проста. После нахождения адреса порта прин тера, программа управляет работой воздушного клапана через вывод 2.
5 REM Контроллер соленоида воздушного клапана
10 REM Джон Иовин
15 REM Найти адрес порта принтера
20 DEF SEG = 0
25 a = (PEEK(1032) + 256 * PEEK(1033))
30 REM Следующая строка включает воздушную мышцу
35OUT a ,1
40 REM Следующая строка выключает воздушную мышцу
45 OUT a , 0
При высоком уровне сигнала на выводе 2 DB 25 воздушный клапан открывается и подается воздух в воздушную мышцу. При низком уровне сигнала на выводе 2 нагнетание воздуха в воздушную мышцу прекращается, и клапан выпускает воздух из мышцы.
Другие источники воздуха
I В воздушной мышце, которую мы описывали, в качестве источника сжа
того воздуха использовался ножной насос и пластиковая бутылка в качестве воздушного резервуара. Понятно, что можно использовать сжатый воздух из любого доступного источника. Например, вы можете приобрести небольшие баллончики со сжатым воздухом, используемые в краскораспылителях. Небольшие трубки и фитинги, имеющиеся в комплектах таких распылителей, помогут вам в ваших экспериментах.
На рынке имеются несколько моделей небольших электрических воздушных компрессоров. Более дорогие модели, используемые в краскораспылителях, имеют металлические резервуары для хранения воздуха и регуляторы давления. На другом конце ценовой шкалы находятся дешевые портативные воздушные компрессоры, работающие от 12 В постоянного тока и используемые для накачки шин. В таких компрессорах, как правило, нет воздушного резервуара и регулятора давления. Подобные компрессоры можно приобрести для того, чтобы создать недорогую пневматическую систему.
Для систем автоматических воздушных компрессоров никогда не используйте пластиковые бутылки. Такие бутылки можно использовать для хранения воздуха исключительно в системах ручных (или ножных) компрессоров (насосов). В автоматических системах сжатия воздуха используйте только специальные емкости, предназначенные для хранения сжатого воздуха. Небольшие емкости стоят достаточно недорого.
Безопасность прежде всего
Пневматические системы используются в быту относительно редко, поэтому лишь немногие умеют правильно обращаться с подобными устройствами. По этой причине при работе с пневматическими системами необходимо придерживаться некоторых правил техники безопасности.
При испытании нового устройства всегда носите защитные очки.
Не присоединяйте пластиковую бутылку к автоматическому компрессору.
Ни в коем случае не используйте для хранения воздуха стеклянные бутылки.
Не используйте в качестве резервуаров бутылки объемом более 1 литра.
Не отворачивайте крышку бутылки, не вынимайте клапан и не снимайте трубки с патрубков, когда система находится под давлением. Перед выполнением этих операций обязательно спустите давление в системе.
Кисть руки андроида
Конструирование механизма захвата, напоминающего кисть руки человека, начинается с визита в магазин игрушек. Нам потребуется игрушка под названием Awesome Arm,
