Amplificador músculos de las piernas

Quiero hablarte de mi idea y cómo traté de traducir a la práctica. El dispositivo es un amplificador de músculos de las piernas (de tobillo), que trabaja en el principio de almacenamiento de energía en la primavera. En este artículo he tratado de explicar todo el camino, que se llevó a cabo. También quiero decir que esta fue mi primera experiencia en el trato con la construcción real de, y este es mi proyecto de graduación.






Idea h4> Cuando yo era un estudiante MSTU. Bauman, acrobacias, y generalmente le gusta difíciles coordinación de deportes (y todavía me encanta). Alrededor de 2007 me encontré en el dispositivo de Internet que ayuda a una persona para saltar alto y correr. Su nombre JollyJumper . De hecho, se compone de un resorte rígidamente unido a la persona tobillo. En este caso, el tobillo (pie respecto a la tibia y metatarso) está firmemente fijado.




Este diseño variante puede ser llamado un análogo de la cama elástica. El usuario no puede controlar su movimiento de salto del tobillo, como sucede al saltar sobre una colchoneta de gimnasia o volteo pista.




Sobre el tamaño, el peso y el uso de paseo y recreo, no voy a hablar demasiado, pero tampoco son particularmente excepcional. Por ejemplo, al caminar o correr la primera vez que se toca los resortes de unos contra otros.

Yo tenía una idea: si hay un análogo de la cama elástica, entonces no puede ser un análogo de la pista cayendo? Empecé buscando en Google y encontré varios dispositivos para saltar:

1) VAGABUNDO-It-Jump-Zapatos (en 2007 sólo estaban en el extranjero) :




2) Kango Saltos (en 2007 eran sólo en el extranjero):




3) Dispositivo Oscar Pistorius



Pero todos estos dispositivos no se les permite mover el tobillo.

Más tarde, pasé otra búsqueda de patentes. Allí me encontré con cosas mucho más interesantes, pero más sobre esto más adelante. Quiero describir el proceso de cómo era.

Prototipo de Desarrollo h4> Esta fue mi curso de la investigación científica (KNIRS). Me ofrecí a su supervisor y él aprobó, por la que muchas gracias! Desde mi Departamento de Técnicas y Tecnologías Instrumentales - y luego el tema tenía que ser relevante. Pero me torcí el que desarrolló la tecnología de fabricación de este diseño y, modos de procesamiento, por lo tanto, se espera.

El dispositivo, que he desarrollado consiste en el pie (rojo), la liberación de óvulos (verde), metatarso (negro) y la primavera (azul). Piernas (azul) conectado al dispositivo por medio de cintas (gris). Entre el pie y la pantorrilla bloquear deseable colocar un trozo de fieltro para bloquear no frotar su pierna.



El pie se puede girar con respecto a la liberación de los óvulos. El eje de rotación se muestra en la figura, que está alineado con el eje de rotación del pie con respecto a la pierna inferior (tobillo).

En el estado sin tensión el resorte está en un estado comprimido. Deje de dibujado. Tirando de los pies "sobre la" primavera se estira y crea una fuerza que trata de sacar el pie.

Hock (negro) puede girar libremente (tirar encima y lejos de usted). Así ^ puede detenerse y caminar. Sin embargo, el dispositivo se puede hacer con una rígida, metatarso no giratorio. Tal construcción sería caminar menos cómodo y de pie, pero puede transmitir más potencia mediante el uso de más de carrera de primavera.

El dispositivo no sustituye el poder que crea agonistas musculares espinilla, es decir, aumenta da ganancia de resistencia a la misma. Al mismo agilidad movimientos permanecen casi por completo.

El esquema funciona de la siguiente manera:



I - Momento de vuelo (otoño). El hombre que salta desde una altura o desde el salto anterior.
II-III - el momento del contacto. Pies calcetín Powered. C-dibujado cargo que se mueve horizontalmente.
III-V - Estiramiento de la primavera. En este período de forzar a los músculos de la pantorrilla fuerza añadidos desde la primavera. También en esta etapa, la fuerza de amortiguación de caída (depreciación). La fuerza del resorte de toma algo de la propia carga. Para V se estira máxima del muelle.
V-VIII - compresión del resorte. Músculos de la pantorrilla de contrato y dar fuerza para saltar. A esto se añade el poder de la fuerza de la primavera. De ahí la fuerza de repulsión aumenta.
VIII-IX - Finalización del dedo del pie. En este punto, hay un dotalkivanie debido calcetín final de tracción. Este dotalkivanie establece la dirección de vuelo del pie (en conjunto con el trabajo de sus manos, la desviación del cuerpo y trabajar los músculos del muslo). Calcetines también dibujados son el resultado de operación adecuado presionando fuera durante un salto.

Selección de las dimensiones principales h4> El primer paso está diseñado apariencia. Que se describe aproximadamente por el esquema cinemático. Nos aprovechamos MathCad'om para el cálculo de la geometría óptima y la rigidez del resorte. Es decir, una geometría tal que daría la máxima eficiencia de uso.

Para determinar cuando el tiempo fue compuesta ecuación con respecto al punto de rotación del pie con respecto a la tibia:
M = d ∙ F, donde d - hombro, F = k ∙ x - la fuerza del muelle
. k - primavera, x - resortes de tensión
. A continuación, fue necesario obtener la dependencia del momento M de la ω ángulo de rotación.
Hombro dependencia de la longitud del ángulo de rotación:



La dependencia de los resortes de tracción desde el ángulo de rotación:



Donde H -. La longitud del resorte en un estado relajado

La ecuación general de las veces, dependiendo del ángulo de rotación:



Además, puesto que un horario en función del ángulo de giro (en radianes):



De este gráfico, encontré que el mejor uso del ángulo de dirección de diseño de 60◦ a 100◦.

El prototipo ha sido diseñado con la ayuda de CATIA V5 R19. Características de resistencia se calcularon detalles de la misma. El material de partes del cuerpo - de acero 3. El espesor de la lámina de la que se hicieron estos elementos - 2 mm.







Desde que era un estudiante pobre, el dinero que no tenía mucho. Casi todas las operaciones debían ser llevado a cabo por los profesionales. Y al tío Vasya primera vez hizo lo correcto que yo quiero, debe describir el artículo lo que estaba claro y un erizo. Hice dibujos de todas las piezas, montaje de piezas con todos los complementos y así sucesivamente. Al final, yo la primera fábrica de corte de chapa, que fue sede de la práctica. Hoja de corte pasa en la máquinas de electroerosión (cable) Fanuc. Sí ... probablemente ni siquiera sé cómo crear un proceso de fabricación aún más caro. En cualquier caso, me vino muy barato, como un conocido. Aunque alambre Babin usado nuevos (!!!), ya que la máquina está diseñada para que las roturas de cables de escape. Esto se hace para que el cable no se puede utilizar de nuevo, y que sea más fácil disponer de ella y bla, bla, bla ... Por supuesto, esto se puede desactivar, pero luego vuela de garantía en la máquina. Esta máquina se utiliza para operaciones muy precisas, se puso de pie en una habitación estabilizado térmico especial. También en la fábrica y me vytochili eje templado.



En el Instituto, me presentaron a la soldadora. Partes flexibles producen mí mismo. El proceso de soldadura tomó cerca de 3 días. Agujeros avellanados y escanear, correas remachadoras y perforar agujeros hicieron a mí mismo en mi silla. El diámetro del eje se elige en base a la disponibilidad de una herramienta adecuada. Eso es lo primero que encontré las herramientas adecuadas (taladro, avellanado-scan), y luego crear un eje de giro (ver figura anterior). Primavera I ordenó el Instituto de Investigación Lianozovo aceros especiales. Yo estaba sorprendido de que los dos muelles en mis dibujos me costó sólo 250 rublos! Y hasta me di cheques que en realidad confirma que el producto cumple y el dibujo.







Prueba h4>

Después de crear el diseño revelado varios errores:

- La primavera fue muy duro (2000 N);
- El eje de la bisagra está en (relativamente talón) que el eje de la articulación del tobillo en alrededor de 10-15 mm;
- Longitud Futpleyta no es suficiente para detener completamente levantado. Pies calcetín colgando de futpleyta (aproximadamente 15 mm), lo que crea cierta incomodidad;
- No geometría ergonómica del calcetín tope de goma. Necesidad de hacer forma más redondeada y un radio de curvatura mayor;
- En la zona A tiene una concentración de esfuerzos (respuesta) a la espinilla
.
En general, el prototipo ha demostrado que el diseño funcional. Estructura de peso (un pie) de 3 kg.



deficiencias contables y modelado de estructuras hechas de plástico h4> modeló Inicialmente el pie humano mediana empresa y el ciclismo de pista de zapatos. Contacto zapatos tienen unas muy duras suelas hechas de material compuesto. Suela rígida es una acción de fuerza de portaaviones desde la nariz hasta la primavera hasta el reposapiés. Para una simulación más precisa que decidí hacer un modelo 3D de los pies. Fotografié un pie en dos proyecciones y creé un modelo 3D sobre la base de estas proyecciones (por cierto, este método se utiliza a menudo en China para crear rápidamente copias en 3D de productos y la producción posterior).



Se elaboró ​​un montón de opciones, una de ellas era una opción con una zapatillas deportivas convencionales.
Siguiente modelo de zapatos y pies se crearon dos partes principales: el seguro de bloqueo de pie y caviar. Creado modelo 3D puramente técnico de toda la estructura, ya que no había tiempo.



El material de construcción fue asignado policarbonato PC LSV-30, ya que satisface la fuerza y ​​características de conformabilidad y fundición.

Se llevaron a cabo cálculos sencillos sobre la resistencia de la estructura. El objetivo - para aprender el movimiento futpleyta "razezzhaniya" en los lugares de las bisagras. Los cálculos han mostrado resultados satisfactorios. Esfuerzo equivalente en la bolsa también tenía.



Hermosa modelo (con hebillas y revestimiento interno) de la asamblea general y luego no tengo tiempo, así que aquí están mis generales diseños vista de dibujo en el pie del hombre.



Ya que estaba en el Departamento de Técnicas y Tecnologías Instrumentales, la parte principal de mi título estaba en mi fabricación de tecnología de diseño.

Consideré varias variantes de formas y una variedad de opciones: silicona creadas por pulverización, etc. Como resultado, se centró en la versión clásica. El módulo CATIA Moulding Design ha desarrollado un molde para hacer futpleyta. Formulario hecha de empresa de componentes Hasco estándar (como en CATIA era su biblioteca y sus componentes era demasiado perezoso para crear, y no había tiempo). Al diseñar un sistema de refrigeración tuvo que usar detalles específicos (como empresa Fodesco) para la distribución deseada del flujo de enfriamiento / calentamiento líquido. Para reducir el costo de producción (pequeña tirada de 1.000 piezas por mes) signos para formar agujeros hechos con una muesca parche manual. ¿Quién sabía que podrían añadirse a los elementos de diseño de las hipotecas al eje, pero esto no hizo el diploma.

Por cierto, mi forma ha aprobado el examen de los diseñadores de moldes, que dijeron que se crea correctamente y tecnológicamente, es decir, se puede ya ha fabricado. A un costo de fabricación de un molde que pasó unos € 7.000 (2.010).



Siguiente se estableció matriz proceso de fabricación. Es decir, la herramienta de selección, modos de procesamiento, selección de equipos, herramientas, etc. No voy a dar como resultado inmediato en bocetos que operan, porque no creo que va a ser interesante.

En conclusión h4> El resultado de este trabajo mostró que la estructura es eficiente. En ese momento, el dinero era pequeña, por lo que para realizar su idea en realidad no podía.

El proyecto examinó un gran número de opciones y llevó a cabo una búsqueda de patentes, lo que dio resultados interesantes, y me presentó al Dr. alemán Gerd Dzhunkuntsom (Gerd Jungkunz). Entonces milagrosamente encontré su dirección de correo en Internet y una pequeña charla con él acerca de sus modelos. Resultó que él creó casi el mismo diseño e incluso algo tan experimentado (que sólo estaba disponible a un nivel de garaje y herramientas amoladora, que todavía es un doctor en medicina). Sin embargo, un trabajo adicional no se ha ido, y arrojó el caso. Ahora los contactos que he perdido, y mis búsquedas recientes han sido infructuosos. ¿Puede alguien ayudarme? ..

A continuación es mi selección de patentes interesantes sobre el tema:





Actualmente estoy estudiando maneras de ser más productivos materiales elásticos como un resorte y la oportunidad de diseñar más ergonómico.

Si alguien está interesado en mi trabajo, estoy dispuesto a cooperar, como en todo el tema de los exoesqueletos y varios amplificadores de potencia humana es interesante para mí.

Fuente: geektimes.ru/post/242596/

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