萬用機械圓臂

一月 16, 2016
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設計機械手臂常用的策略是模仿人的手臂。不過,2010年時,康乃爾大學和芝加哥大學的研究人員發展出一種獨特的方法:他們發明了一種可變形的機械手臂,可以包覆住要拿取的物體。這種機械手臂不但用途多,製作起來也不難。

材料
氣球
塑膠漏斗
乾燥研磨咖啡粉,新鮮的尤佳。
薄布
小型塑膠管
工具
抽氣泵
水果刀
砂紙或銼刀
防水膠帶

Step#1:運作原理

  • 這種機械圓臂是以「擠壓」的方式運作。當顆粒狀的物質(例如米、沙子或咖啡粉)受到擠壓,就會變得很堅硬。當壓力增加,每個顆粒之間的摩擦力會增加,有效固定住每個顆粒。
  • 可以從咖啡粉包裝觀察到這個現象。真空包裝的研磨咖啡粉,只要包裝完好,跟石頭差不多硬;但只要包裝一破,咖啡粉就會變得柔軟鬆散,像液體一樣流出來。
  • 可以利用這樣的特性製作出不定型的機械手臂。在氣球內填充研磨咖啡粉,然後接上風管。當氣球稍微被擠壓時,咖啡粉還是鬆散可變形的;若將氣球壓在物體上,咖啡粉會依照物體形狀移動,包覆物體,此時將空氣抽走,咖啡粉就能緊抓住物體。氣球的橡膠表面也有助於固定住物體。

Step#2:將咖啡粉裝入氣球

  • 把氣球開口接到一個短管,把漏斗插入短管的另一端。注意:大一點的氣球可以抓住大一點的物體,小一點的氣球吸附力則比較強,可以抓得比較緊。
  • 挖一湯匙乾燥的研磨咖啡粉倒入漏斗,使之沿著短管進入氣球。接著把漏斗拿開,對短管吹一口氣,讓氣球稍微膨脹,這樣所有的咖啡粉都會集中在氣球底部。慢慢擠出氣體,咖啡粉會留在氣球底部。重新裝上漏斗,重複這個步驟。
  • 繼續加咖啡粉。不時把氣球放進漏斗中確認大小。氣球大約要突出漏斗邊緣1”。咖啡粉加足後,把短管從氣球開口移除。

Step#3:剪下漏斗的尾端

漏斗使用完畢後,要當做機械手臂的零件。把漏斗管剪至1/2”長,磨去粗糙的邊緣。

Step#4:接上氣球

把氣球開口端裝進漏斗,穿過漏斗管之後包住管口。

Step#5:在氣球端口接上過濾器

為了避免咖啡粉從氣球內漏出,在開口包上一小塊布當做簡單的過濾器。使用透氣的布,這樣氣泵才能快速抽送氣球中的空氣。
緊緊地把布包在漏斗管上,用防水膠帶固定。

Step#6:接上抽氣泵

現在要把抽氣泵接上漏斗。比較簡單的辦法是把漏斗放進粗軟管的尾端,纏上很多層的防水膠帶,形成(近乎)氣密的管道。

Step#7:抓取物品!

  • 可以開始使用你的萬用機械手臂了。先把氣球充點氣,讓咖啡粉鬆散得可以散佈在物體周邊。接著緩緩將氣球壓在要拿取的物體上。
  • 現在把氣球的氣吸出,同時繼續下壓氣球。氣球會縮小,咖啡粉則會固定住物體。當空氣完全被抽出,就可拿起物體。只要繼續維持真空狀態,萬用手臂就可以緊緊抓住物體。
  • 要把物體放開,只要把密封處打開,讓空氣進入氣球,物體便會從手臂中落下。如果你快速把空氣打回氣球,會把物體射出去。你可以用這個方式把物體從房間一端射到另一端。

图片

JASON POEL SMITH
致力於鑽研各種自造技能,涉足的領域廣泛,無論是電子科技或是手工藝都難不倒他。在Make製作「DIY教學及秘技」(DIY Hacks and How Tos)教學系列影片:youtube.com/make

(譯:Madison )
[原文]


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