Курс: «Физика и механика», модуль «Пневматика»
Урок «Пневматический захват»
Мягкий пневматический манипулятор
Существует множество разрабатываемых и серийно выпускаемых манипуляторов, позволяющих роботам захватывать и перемещать предметы. Одной из неочевидных проблем на пути к их повсеместному внедрению является их потенциальная опасность для окружающих людей. Поэтому некоторые исследователи пытаются разрабатывать полнофункциональных и в то же время мягких роботов, безопасных для человека Китайцы разработали мягкий манипулятор для роботов, который умеет складываться как гармошка. В отличие от других роборук, он приводится в действие давлением, а не электромоторами
Технология
  • Сборка модели
  • Анализ результатов
  • Проверка механизмов перед внесением изменений
  • Использование механизмов – рычаги
Естественные науки
    • Свойства сжатых газов
    • Силы
    • Трение
    • Измерение массы
    • Методы исследования
    В технический словарик
      • Окружность
      • Цилиндр
      • Сила
      • Захват
      • Рычаги
      • Манометр
      • Масса
      • Давление
      • Насос
      • Пневмопереключатель
      Дополнительно потребуется
        • Несколько небольших предметов разного размера и массы
        • Пластмассовый стаканчик
        • Пластилин
        • Резиновые ленты
        • Устройство для взвешивания (весы)
        Установление взаимосвязей
        В промышленности, в медицине, в хозяйственной деятельности часто возникает необходимость обрабатывать или перемещать объекты, представляющие опасность для людей. Для этого используют специальные захваты или пневматические руки.

        Учащиеся должны собрать модель пневматического захвата и определить, какое давление потребуется создать в системе, чтобы он смог захватывать и удерживать различные предметы, не повреждая их.
        Конструирование
        Сборка модели пневматического захвата
        Производится по Инструкциям 2А (полностью) и 2В (до с. 10, шаг 16).
        • Накачивайте воздух в пневматическую систему и при помощи манометра следите, не началась ли его утечка.
        • Удостоверьтесь, что пневмопереключатель переводится во все положения, а подвижные детали ходят свободно.
        • Раскройте захват и стравите из баллона сжатый воздух.
        Рефлексия
        Исследование

        Пневматическая рука может захватывать груз с разных сторон – с гладкой белой и синей с выступами. Нужно определить, какое давление понадобится, чтобы захватить и поднять груз.
        Сначала подумайте, какое давление необходимо для подъема груза с помощью модели А. Запишите свое предположение в Рабочий бланк.

        Затем проверьте на практике, какое давление пришлось создать.
        Запишите полученные результаты в Рабочий бланк.

        После этого проделайте то же самое с моделями В, С и D.
        Повторите эксперимент несколько раз, чтобы удостовериться в воспроизводимости результатов.

        Для варианта А (с. 10, шаг 16) потребуется создать давление около 0,5 бар.

        Для варианта В (с. 10, шаг 16) потребуется создать давление около 0,4 бар.

        Для варианта С (с. 12, шаг 18) потребуется создать давление около 1,2 бар.

        Для варианта D (с. 12, шаг 18) потребуется создать давление около 1,0 бар.

        Оказывает ли масса груза влияние на работу модели?
        Если массу груза увеличить, то начинает играть роль характер его поверхности. Выступы на грузе увеличивают силу трения, поэтому для захвата требуется прикладывать меньшее усилие, что повышает безопасность и эффективность работы.

        Чтобы проверить, как учащиеся усвоили материал, задайте им следующие вопросы:

        • Что должно произойти в соответствии с вашим предположением? Почему?
        • Как работает пневматический захват? Система каких рычагов применяются в нём?
          Пневматический захват представляет собой систему рычагов третьего рода, их ось вращения расположена в «запястье» пневматической «руки».
        • Какие ограничения возникают при использовании пневматического захвата?
          Поверхность «пальцев» и «запястья» пневматической «руки» довольно скользкая и поэтому не в состоянии создать трения, достаточного для захвата некоторых грузов. «Пальцы» не гнутся и не могут захватывать любые предметы так, как это делает рука человека.
        Развитие
        Что бы ещё схватить?

        Возьмите пластмассовый стаканчик. Подберите несколько предметов, которые можно в него положить.
        Определите, какое давление потребуется для захвата и подъема стаканчика.
        Сначала подумайте, какое давление необходимо, чтобы поднять разные предметы, не повредив их. Запишите свое предположение в Рабочий бланк.

        Затем проверьте на практике, какое давление пришлось приложить. Запишите полученные результаты в Рабочий бланк.

        Повторите эксперимент несколько раз, чтобы удостовериться в воспроизводимости результатов.

        Дополнительное задание

        Улучшаем захват
        Поэкспериментируйте с различными материалами, прикрепляя их к «руке», чтобы повысить надёжность захвата.
        Made on
        Tilda