你建了什么?!:一个遥控机械臂

一名 16 岁少年自制的无线机器人肢体
Mike Basher

两年前的夏天,Easton LaChappelle 觉得用一副手套无线控制一个机器人手臂会很有趣。当时 14 岁的 LaChappelle 对电子、编程或机器人一无所知——但他很无聊,急需挑战。因此,在接下来的几年里,这位现在是一名高中三年级的少年,在他的科罗拉多州曼科斯狭窄的卧室工作室里辛勤工作,完善细节。最终,他成功地制造出了一只由游戏手套和他的大脑控制的机器人手臂。

LaChappelle 在他开始他的仿生探索时,就开始在网上论坛和教程中搜集尽可能多的关于传感器、马达和编码的知识。他的第一个模型在 2011 年的州科学博览会上为他赢得了第三名,但它由劣质的电线制成的“手指”却无法握住重物。

不满足于此,LaChappelle 重新开始。他用计算机建模软件设计了一个新“手”,然后请纽约布鲁克林的 MakerBot Industries 公司打印出“骨骼”。新“手”拥有类似人类的、有多关节的数字,以及一个可以向内弯曲的拇指。手腕上的小型电动机可以通过拉动穿过每个数字直到指尖的类似韧带的钓鱼线来卷曲手指。

但是,随着时间的推移,伸缩的钓鱼线会松弛。LaChappelle 的母亲,一位前珠宝商,建议改用尼龙涂层的钢丝。钢丝可以闭合手指,但太硬无法回弹,因此 LaChappelle 将他矫正牙齿期间剩下的微型牙科橡皮筋变成了关节的仿生肌腱。“橡皮筋提供了一种弹簧机制,”他解释道。

为了控制他的机器人肢体,LaChappelle 修改了一款 20 世纪 80 年代的任天堂 Power Glove,将真实的手部动作转化为机器人的运动。接着,他通过破解一个名为 Mindflex 的棋盘游戏的头戴设备的部分零件,制作了一个基于大脑的控制器,该设备可以读取玩家的脑电波。LaChappelle 说,他只需集中注意力,就能控制机器人“手”的开合。

基于手套的系统为他赢得了 2012 年国际科学博览会的第二名,他的父母奖励了他一台自己的 3D 打印机,现在就放在他的卧室衣橱里。对于他的下一个目标,LaChappelle 计划将当前的机器人手臂升级成一种廉价但功能强大的假肢。“我会继续努力,并努力让它变得越来越好,”他说。

下一页看看它是如何工作的。

Mike Basher

工作原理

舞动起来

LaChappelle 用废金属和工业链条建造了一个骨骼框架作为“脊柱”。一个定制的机器人手臂可以在手腕处旋转手,并在肘部和肩部弯曲。两个电池供电的齿轮直流电机可以将手臂抬高 90 度并降低。

脑力游戏

我们的思想会发出微弱的电能频率,称为脑电波,医生利用这些脑电波来分析从癫痫发作、昏迷到睡眠和专注力等一切情况。LaChappelle 通过编写软件来转换设备的数据以用于他的机器人“手”,从而破解了美泰公司的注意力测量 Mindflex 头戴设备。当佩戴者的脑电波高于或低于设定的频率时,手臂就会打开或关闭。

灵敏抓握

当他不使用头戴设备时,LaChappelle 用一副 1989 年的任天堂 Power Glove 控制他的机器人肢体。手套中的弯曲传感器为机器人手指提供数据,以模仿他的动作。为了感知机器人“手”的抓握力度,他在机器人指尖添加了橡皮擦大小的力传感器。一个无线电将这些数据中继到 Power Glove,并激活一部手机的振动马达:挤压越用力,手套中的振动就越强烈。

建造机器人手臂

耗时:1 年
价格: $900

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