你造了什麼? ! :一個遙控機械手臂 你造了什麼? ! :一個遙控機械手臂

你造了什麼? ! :一個遙控機械手臂

你造了什麼? ! :一個遙控機械手臂

兩年前的夏天,伊士頓‧拉查佩爾突發奇想,想做一個可以用手套無線控制的機械手臂。當時14歲的拉查佩爾對電子、程式設計和機器人一竅不通,但他百無聊賴,渴望挑戰。於是,在接下來的幾年裡,這位如今已是高二學生的少年,在科羅拉多州曼科斯狹小的臥室工作室裡埋頭苦幹,不斷完善細節。最終,他用遊戲手套和自己的智慧,打造了一個機械手臂。

拉沙佩爾開始了他的仿生機器人探索之旅,他廣泛瀏覽網路論壇和教程,盡可能多地學習感測器、馬達和程式設計方面的知識。他的第一個模型在2011年的州科學博覽會上獲得了第三名,但它的手指是用脆弱的電線管製成的,無法抓握任何重物。

拉沙佩爾並不滿意,於是重新開始。他利用電腦建模軟體設計了一隻新手,然後委託位於紐約布魯克林的MakerBot Industries公司印製塑膠「骨骼」。這隻新手擁有類似人類的指頭,帶有多個關節,拇指可以向內彎曲。手腕處的微型電動馬達可以透過拉動類似韌帶的魚線穿過每個手指到達指尖,從而實現手指的彎曲。

但隨著時間的推移,彈性魚線鬆弛了。拉查佩爾的母親曾是一名珠寶商,她建議改用尼龍塗層鋼絲。鋼絲雖然能讓手指合攏,但卻太硬而無法回彈,於是拉查佩爾用他戴牙套那段尷尬歲月裡剩下的牙科橡皮筋,改造成了關節的「假肌腱」。他解釋說:“橡皮筋起到了一種回彈機制。”

為了控制他的機械手臂,拉查佩爾改造了一款上世紀80年代的任天堂Power Glove遊戲手套,將真正的手部動作轉化為機械動作。接下來,他又改造了一款名為「Mindflex」的桌遊的耳機零件,製作了一個基於腦電波的控制器。這款耳機可以讀取玩家的腦電波。拉查佩爾說,只要集中註意力,他就能控制機械手的開合。

憑藉這套基於手套的系統,他在2012年的國際科學博覽會上獲得了第二名,他的父母獎勵他一台3D列印機,現在就放在他臥室的衣櫥裡。拉沙佩爾的下一個目標是改進現有的機械手臂,使其成為一款價格低廉但功能強大的義肢。 「我會繼續努力,讓它變得越來越好,」他說。

請看下一頁了解具體操作方法。

麥克·巴舍

工作原理

動起來

拉夏佩爾用廢金屬搭建了一個骨架,並用工業鏈條作為脊椎。一個客製化的機械手臂可以旋轉手腕,彎曲肘部和肩部。兩個電池驅動的直流減速馬達可以將機械手臂抬起90度並放下。

心理遊戲

我們的大腦會發出微弱的電訊號,稱為腦電波。醫生利用腦波來分析各種疾病,從癲癇發作、昏迷到睡眠和注意力集中等。拉查佩爾破解了美泰公司用於測量注意力集中度的Mindflex頭戴式設備,編寫軟體將該設備的資料轉換成適合他機械手使用的資料。當配戴者的腦電波頻率高於或低於設定值時,機械手就會張開或閉合。

靈敏握感

不用頭戴式設備時,拉查佩爾會用一副1989年任天堂Power Glove手套來控制他的機械手臂。手套上的柔性感測器會向機械手指提供數據,使其能夠模仿他的動作。為了感受機械手的抓握力,他還在機械指尖加裝了橡皮擦大小的力道感測器。無線電裝置會將這些數據傳輸到Power Glove手套,並啟動手機的震動馬達:抓握力越強,手套的震動就越強烈。

製造機械手臂

時間:1年
費用:900美元

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