Глава 16 Кисть руки – андроида

Глава 16

Кисть руки – андроида

В этой главе мы попробуем изготовить андроидную или человекоподобную кисть руки. Для приведения в движение пальцев этой руки мы будем использовать воздушные мышцы, описанные в гл. 3.

Воздушная мышца представляет собой пневматическое устройство, способное линейно сокращаться при подаче сжатого воздуха. При активации эта мышца сокращается подобно живой биологической мышце. Вы можете подумать, что эту работу могут с успехом выполнять пневматические цилиндры, которые в настоящее время находят широкое применение. Это действительно так, однако воздушные мышцы в определенном смысле являются находкой и благом для конструкторов-любителей и создателей роботов, поскольку ее стоимость намного ниже, она имеет исключительно малый вес, гибкость и проста в применении.

Воздушная мышца имеет отношение развиваемой мощности к собственному весу около 400:1. Поскольку большинство частей мышцы изготовлены из резины или пластика, она способна работать во влажных условиях или даже под водой. Воздушная мышца представляет собой гибкую конструкцию, что позволяет использовать ее для соединения и сжатия соосных или несоосных блоков и рычагов. Воздушная мышца способна к сокращению, даже если ее перегнуть вдоль искривленной поверхности. Простота использования мышцы делает ее предпочтительнее обычных пневматических цилиндров в ряде экспериментов.

Безусловно, как и для любого пневматического устройства, для работы мышцы требуется сжатый воздух. Сжатый воздух не столь доступен, как электрический ток. Когда я впервые решил попробовать сделать воздушную мышцу, я думал, что создание небольшого устройства, вырабатывающего сжатый воздух, может оказаться проблемой. Как оказалось, я ошибался. Простую воздушную систему можно сделать, потратив всего лишь $25,00, а небольшая электрическая пневмосистема обойдется в $50,00.

При использовании электричества для сжатия воздуха суммарный КПД устройства падает. Однако воздушная мышца потребляет для работы очень небольшое количество воздуха, поэтому можно создать резервуар для его хранения. Мышца очень быстро реагирует на подачу воздуха и имеет короткий рабочий цикл. Небольшая мышца весом всего 10 г способна поднять вес около 6,5 кг.

Перед тем как мы начнем делать андроидную руку, мы сперва изготовим несколько демонстрационных устройств с ручным управлением, использующих воздушную мышцу. Демонстрационные устройства позволят нам подробнее познакомиться с устройством и работой воздушной мышцы, прежде чем мы примемся за более сложный проект.

Если в устройстве используются одна или две мышцы, то они могут легко управляться «вручную». Если имеется пять или шесть воздушных мышц, то для их последовательной или одновременной активации управление «вручную» становится затруднительным. В этом случае мы применяем компьютерное управление. Можно использовать компьютер IBM PC или подходящий PIC микроконтроллер. Схема интерфейса для любого компьютера сохраняется неизменной. В этой главе мы будем использовать IBM PC. Управление воздушной мышцей с помощью компьютера (порт принтера IBM или совместимый) через параллельный порт PC добавит примерно $25,00 к стоимости конструкции воздушной мышцы.