Bauen Sie eine künstliche Hand

Ein Robotik-Ingenieurprojekt von Science Buddies

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Einführung Die menschliche Hand ist ziemlich erstaunlich. Sie können Dinge wie einen Bleistift in die Hand nehmen, einen Videospiel-Controller benutzen oder ein Klettergerüst erklimmen, ohne groß darüber nachzudenken. Eine künstliche Hand zu bauen, die all diese Dinge kann, ist eine ziemliche Herausforderung! In diesem Projekt werden Sie versuchen, einen einfachen künstlichen Greifer zu bauen, der kleine Gegenstände aufnehmen kann.

Hintergrund Die menschliche Hand hat fünf Finger mit jeweils mehreren Gelenken. Diese Gelenke werden durch Muskeln und Sehnen gesteuert – die Muskeln ziehen an den Sehnen, die wiederum an den Gelenken ziehen und diese beugen. Die menschliche Hand verfügt über so viele verschiedene Gelenke, dass sie sehr flexibel und vielseitig ist und sich leicht an die unterschiedlichsten Aufgaben anpassen lässt. Schon als kleines Kind lernt man, seine Hände zu benutzen, und wenn man erwachsen ist, muss man kaum noch darüber nachdenken!

Ingenieure versuchen seit Jahren, Roboterhände zu bauen, aber es stellt sich heraus, dass dies sehr schwierig ist. Wir sind ziemlich gut darin geworden, Roboterhände zu bauen, die in einer bestimmten Sache gut sind. Beispielsweise könnte ein Robotergreifer in einer Fabrik so konzipiert sein, dass er ein bestimmtes Teil aufnimmt und an einem Auto festschraubt. Wenn Sie jedoch versuchen, diesen Greifer dazu zu bringen, einen Tennisball oder ein Glas Wasser aufzunehmen, wird das überhaupt nicht funktionieren! Eine mechanische Hand zu bauen, die so vielseitig ist wie die menschliche Hand, bleibt eine große Herausforderung.

In diesem Projekt baust du einen einfachen künstlichen Greifling aus Trinkhalmen und Schnur. Sie schneiden Kerben in die Strohhalme, die als „Verbindungen“ dienen, und ziehen Fäden durch die Strohhalme, die als „Sehnen“ dienen. Durch Ziehen an den Saiten werden die Gelenke verbogen. Sie können mit dem Bau verschiedener Arten von Greifern experimentieren, zum Beispiel einem einfachen klauenartigen Greifer, der nur zwei Finger mit jeweils einem Gelenk hat, oder einer vollständigen menschenähnlichen Hand mit individueller Steuerung mehrerer Gelenke.

Materialien

Vorbereitung

Verfahren

Beobachtungen und Ergebnisse Sie sollten in der Lage sein, eine künstliche Hand zu bauen, die leichte Gegenstände wie Tischtennisbälle, leere Plastikflaschen oder kleine Stofftiere aufnehmen kann. Es wird schwierig sein, aus Strohhalmen und Modelliermasse eine Hand zu bauen, die schwerere Gegenstände greifen kann. Wenn Sie eine stärkere Hand aufbauen möchten, können Sie die Strohhalme und den Ton möglicherweise durch stabilere Materialien aus einem Baumarkt ersetzen (z. B. Kunststoffrohre für die Finger, Metallkabel für die Sehnen und eine Holzbasis mit darin gebohrten Löchern). für die Handfläche).

Es ist viel einfacher, eine Hand zu bauen und zu steuern, bei der alle Finger und Gelenke von einer einzigen Saite gesteuert werden (ähnlich der Klaue im Stil einer „Arcade-Maschine“, bei der sich alle Finger gleichzeitig öffnen und schließen). Es ist viel schwieriger, eine bewegliche Hand mit mehreren Gelenken zu bauen, die einzeln gesteuert werden – aber das sollte Sie nicht davon abhalten, es zu versuchen! Denken Sie daran, dass Ihre eigenen Hände sehr kompliziert sind und professionelle Ingenieure bis heute damit kämpfen, eine voll funktionsfähige Roboterhand zu bauen, die einer menschlichen Hand gleichwertig ist.

Da es sich hierbei um eine technische Designaktivität handelt, gibt es beim Bau Ihrer Hand keine bestimmte Formel, der Sie folgen sollten. Designs können sehr unterschiedlich sein und es gibt keinen „richtigen“ oder „falschen“ Weg, es herzustellen. Möglicherweise stellen Sie fest, dass einige Designs unterschiedliche Funktionen besser erfüllen. Wenn Sie verschiedene Hände mit einer unterschiedlichen Anzahl von Fingern gebaut hätten, welche wäre Ihrer Meinung nach die vielseitigste?

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Diese Aktivität wurde in Zusammenarbeit mit Science Buddies für Sie durchgeführt

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