Лига Биоников

Сборка этого экзоскелета была очень мучительной и долгой, впрочем как обычно, и началось это всё со сборки грудины. Каркас этого скелета состоял из квадратного профиля 20*20 и шпилек на 8мм. Кроме того в некоторых местах использовались соединительные стальные шины и пластины. Первые были элементом укрепления для рук, а на пластины крепилась вся пневматика.

Самое первое и самое основное что крепилось сразу это компрессор. Относительно его длины и определялось всё. Важно также что весь это скелет собран без сварки, а только на болтах. То есть он полностью разборный и сборный. Как конструктор.

А вот так это будет выглядеть сбоку. Тут уже лучше видно двухцилиндровый компрессор, расположенный в самом центре грудины. Он является «сердцем» всей силовой части.

Постепенно силовая часть обрастала всё большим количеством клапанов. Тут уже можно увидеть 10 клапанов и распределитель. Вся подводка воздуха была реализована обычной акриловой трубкой 5 мм.

Синий клапан сверху нужен для аварийного спуска воздуха. Он нормально- открытый, то есть закрывается только при подаче напряжения. Если же случился обрыв или же что то иное с питанием то через этот клапан будет спущен весь сжатый воздух экзоскелета.

Напрямую управлять клапанной системой не получится — слишком большой ток для микроконтроллеров. Для того чтобы всё же реализовать управление клапанами нужно ввести промежуточное звено- релейный модули. На фото ниже это красные схемы с синими кубиками.

Спереди лучше видно сколько там проводов. От каждого клапана идет по 2 провода к реле. От реле тоже идет целый пучок проводов, но уже к контроллеру.

Далее всё это вжимается в грудину. Тут уже всё смонтировано и видны заделы для рук. Они сделаны по фордоской концепции. Сзади руки крепятся на очень мощные петли.

Трубки свисающие вниз должны идти к приводам.

В качестве осей вращения для рук использовались очень мощные подшипники. Он зажимались между двумя кусками профиля шпилькой и перетягивались, до момент изгиба профиля по форме подшипника.

На фото ниже можно уже увидеть верх с руками. Тут руки сделаны до локтей. На пластинах будут прикреплены пневмомускулы.

Вот так выглядел каркас руки зажимы подшипников.

Руки должны быть всегда отведены назад. Это дает пространство для движений руками вперед и добавляет линейную составляющую к кинематики, вместо только вращательных на каких то осях.

Собственно сами пневмомускулы. Про их сборку можно прочитать в другой статье

Их длина и другие параметры подбираются в зависимости от того что нам нужно в результате. Тут были мышцы по 50 см, то есть петли по 1 метру.

Крепятся мускулы на пластины через обычные зажимы для тросов. При этом мышцы ещё немного прижимаются к каркасу гофрированной трубой.

Где то на этой стадии разводка пневмопроводов и электроники была завершена и можно было хоть что то уже проверять. Ноги, как можно увидеть, только пока начали обрастать необходимыми компонентами и даже не могли удержать скелет стоя. В качестве бедер там использовались пальцевые шарниры от машины. Они очень мощные и неплохо подходят для таких тяжелый скелетов. Для лёгких же или средних это не самый хороший вариант.

Не забываем что есть  группы и дискорд, где можно прочитать про подобное или же задать вопрос.

https://vk.com/exomech

https://www.facebook.com/Exomech

https://discord.gg/pMZN7TM

Вскоре, на своей страничке ВКонтакте EXO FIGHTING написали: "В виду полного отсутствия противников, мы начинаем постройку второй версии пехотного модуля с более совершенной системой управления."

Казалось бы - прекрасно, совершенствуйтесь, молодцы. Но тут появляется  Sk Al - mehanics, который заявляет: "Отсутствие противников? А вы искали хоть кого нибудь? Или опасаетесь нормальных соперников?"

Стоит заметить, что у гаражного мастера процесс подготовки идёт полным ходом и открыт зрителям: КАНАЛ Sk Al . Уже можно увидеть даже первые вариации обшивки. Сейчас уже ведутся работы по установке гидравлики!

В то же время EXO FIGHTING пока не показали процесса создания своей боевой машины, ссылаясь на секретность и пока непонятно вообще ничего.

Кроме того уже разработаны первые правила, условия и параметры экзоскелетов!

Человечество уверенно шагает по пути техногенного развития, не оглядываясь и ломая преграда.Возможно именно эта битва положит начало новому виду боевого спорта - боям в экзоскелетах! . Кроме этих двух Первых Механизированных Рыцарей собирается ещё 2 скелета и, возможно, если не в этом году, то в следующем, количество участников удвоится, если не утроится.

Свежие новости по проекту вы можете узнавать в нашей группе ЭкзоМех и на YouTube-канале Александра.

За информационную поддержку большое спасибо группе обитель живущих.

Спасибо за внимание.

Устройство состоит из стопы (красный цвет), фиксатора икры (черный цвет), плюсна (черный цвет, находится в контакте с полом) и пружины (бирюзовый цвет). Нога (синий цвет) прикрепляется к устройству при помощи ремней (серый цвет). Между ногой и фиксатором икры желательно поместить кусок войлока, чтобы фиксатор не натирал ногу.

Стопа может вращаться относительно фиксатора икры. Ось вращения показана на рисунке, она совмещена с осью вращения стопы относительно голени (лодыжка).

В ненапряженном положении пружина находится в сжатом состоянии. Стопа оттянута. При натяжении стопы «на себя» пружина растягивается и создает силу, которая стремиться оттянуть стопу.

Плюсна может свободно вращаться (натягиваться на себя и от себя). Таким образом можно стоять на месте и ходить. Однако можно изготовить устройство с жесткой, не вращающейся плюсной. Такая конструкция будет менее удобна при ходьбе и стоянии, однако может передать больше силы за счет использования большего рабочего хода пружины.

Устройство не заменяет силу, которую создают мышцы агонисты голени, а именно увеличивает ее, дает прирост силы к ней. При этом маневренность движений сохранятся практически полностью.

Схема работы следующая:

I – Момент полета (падения). Человек прыгает с высоты, либо с предыдущего прыжка.

II-III – Момент касания. Работает носок ноги. С оттянутого положения он переходит в горизонтальное.

III-V – Растяжение пружины. На этом периоде к силе икроножных мышц прибавляется сила от пружины. Также на данном этапе происходит гашение усилия падения (амортизация). Сила от пружины берет часть нагрузки на себя. В положении V пружина максимально растянута.

V-VIII – Сжатие пружины. Икроножные мышцы сокращаются и дают силу на прыжок. К этой силе прибавляется сила от сжатия пружины. Следовательно сила отталкивания увеличивается.

VIII-IX – Доработка носком. В этот момент идет окончательное доталкивание за счет оттягивания носка. Это доталкивание задает направление полета стопы (в совокупности с работой руками, отклонением корпуса и работой мышцами бедра). Также оттянутые носки являются следствием правильной работы при отталкивании во время прыжка.

Выбор основных размеров

Для определения момента было составлено уравнение момента относительно точки вращения стопы относительно голени:

M=d∙F, где d – плече, F=k∙x – сила, создаваемая пружиной.

k – жесткость пружины, х – растяжение пружины.

Далее необходимо было получить зависимость момента М от угла поворота ω.

Зависимость длины плеча от угла поворота:

Зависимость растяжения пружины от угла поворота:

, где Н – длина пружины в ненапряженном состоянии.

Общее уравнение момента в зависимости от угла поворота:

Далее составлен график зависимости момента от угла поворота (в радианах):

Из этого графика я выяснил, что наиболее оптимально использовать конструкцию при угле поворота от 60◦ до 100◦.

Опытный образец был спроектирован при помощи системы CATIA V5 R19. Были рассчитаны прочностные характеристики его деталей. Материал корпусных деталей – сталь 3. Толщина листа из которого были изготовлены эти детали – 2 мм.

ТЕСТЫ

После создания конструкции было выявлено несколько ошибок:

— пружина оказалась очень жесткая (2000 н);

— ось шарнира находится дальше (относительно пятки) чем ось сустава лодыжки примерно на 10-15 мм;

— длина футплейта не достаточна для того, чтобы стопа полностью встала. Носок ноги свисает с футплейта (примерно на 15 мм), что создает некоторый дискомфорт;

— не эргономичная геометрия резинового буфера носка. Необходимо сделать более округлые формы и больший радиус кривизны;

— в зоне А имеется концентрация усилия (реакция) на голень.

В целом опытный образец показал, что конструкция работоспособна. Вес конструкции (на одну ногу) 3 кг.

Спасибо за внимание.