פלטפורמה רובוטית לחקר Foreflipper של אריה ים קליפורני

המטרה הכוללת של הליך זה היא ליצור פלטפורמה רובוטית לחקר שחיית אריות הים. העניין הזה יכול לעזור לענות על שאלות מפתח בדינמיקה של נוזלים ביולוגיים, כמו למשל כיצד אריות ים מזיזים את המים סביבם כשהם שוחים. היתרון העיקרי של הטכניקה הזו הוא שאנו יכולים לחקור את תנועת אריות הים בפירוט בזמן שאנחנו עדיין נמצאים בסביבת מעבדה מבוקרת.

למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי שחיית אריות הים, ניתן ליישם אותה גם על מערכות חיות אחרות, כגון דולפינים, טונה, לווייתנים ודגים אחרים או יונקים ימיים. כדי להתחיל, בצע דיגיטציה של דגימה של סנפיר קדמי של אריה ים, או השג אותה ממקור חלופי. הדפיסו את ענן הנקודות המתקבל ב-68 אחוז מהגודל המלא, והשתמשו בו ליצירת תבנית תלת מימדית.

עצב שלושה חלקים שונים כדי לחקות את מבנה העצם של הסנפיר הקדמי של אריה הים, החל מהבסיס. בתוכנת ה-CAD, לחץ על Sketch, ועצב את חתיכת הבסיס כך שתהיה פרופורציונלית למרחק בין מפרק הכתף לפרק כף היד של סנפיר אריה הים הדגימה. הוסף מפרקי אצבעות לבסיס על ידי לחיצה על סקיצה וציור שני עיגולים בשני קצוות החלק, ולאחר מכן לחץ על Boss-Extrude כדי להוציא את אורך הרצון מהמישור של חתיכת הבסיס.

לחץ על הסקיצה של העיגול הקטן יותר במפרקי האצבעות ולחץ על גזירה-הבלטה כדי לפנות מקום לפיר. כדי לחזק את המפרק הזה, לחץ על פילה כדי להחליק את המפרקים החדים. לאחר מכן, עצב את החלק האמצעי.

לחץ על סקיצה וצייר טרפז בגובה 2.25 אינץ' ובסיסים של 1.625 ו-0.85 אינץ'. לאחר מכן, לחץ על Extrude והזן את האורך המוחצן כ-0.165 אינץ' כדי לקבל את הצורה התלת מימדית הבסיסית של החלק האמצעי. כמו בבסיס, הוסף מפרקי אצבעות בשני הקצוות כך שיתאימו לנפח הסנפיר הקדמי.

כדי להשיג זאת, הפוך את קוטר החיתוך המוחצן ל-0.125 אינץ'. לאחר מכן, לחץ על סקיצה וצור מגדל כמלבן על בסיס הדגם. הוצא את הסקיצה על ידי בחירתה, לחיצה על Boss-Extrude והגדרת עובי המגדל ל-0.165 אינץ'.

לבסוף, לחץ על פילה, ובחר את הדגם ואת הקצה האחד של המגדל המוחצן כדי להחליק את המפרק החד ולחזק את המקום שבו המגדל ובסיס החלק האמצעי מחוברים. הפוך את אורך חתיכת הקצה לפרופורציונלי למרחק בין מפרק מפרק האצבע לקצה עצם האצבע הארוכה ביותר של אריה ים. עשה זאת על ידי לחיצה על סקיצה ושרטוט הצורה הרצויה במישור.

לאחר עיצוב הגיאומטריה, לחץ על Extrude כדי לקבל את הצורה התלת מימדית הבסיסית של חתיכת הקצה. לאחר מכן, צרו את מפרקי האצבעות בשני הקצוות על ידי ביצוע חתך מוחצן השווה לקוטר הציר, המוצג כאן כ-0.125 אינץ'. לבסוף, הוסף מגדל לקצה הבסיס של היצירה משני הצדדים.

לאחר יצירת כל החלקים, הדפס בתלת מימד את חלקי הבסיס, האמצע והקצה של הסנפיר. לאחר מכן, חזק את מפרקי האצבעות של החלק האמצעי והקצה על ידי מריחת אפוקסי על מבני העצם המודפסים, והנחת שתי שכבות של חוטי פחמן באורך שלושת רבעי אינץ' על האפוקסי. לאחר מכן, קדחו חורים בקוטר 05 אינץ' דרך החלק התחתון של כל מגדל, שישמשו להשחלת חוט הקוולר.

הניחו את כל חלקי העצם על שולחן שטוח. יישר את מפרקי האצבעות של הבסיס והחלקים האמצעיים, והכנס את הציר. לאחר מכן, השתמש באותה טכניקה כדי לחבר את חתיכת האמצע והקצה יחד.

השתמש בדבק בכל קצה של כל סרן כדי להבטיח שהציר לא יזוז לרוחב. לאחר מכן, חותכים ארבעה צינורות פלסטיק באורך חתיכת עצם הבסיס, ושני צינורות באורך החלק האמצעי. כמו כן, חותכים ארבעה חלקים של חוט קוולאר, כל אחד באורך של מטר וחצי.

החלק חוט אחד דרך צינור של שמונה סנטימטרים ולאחר מכן, צינור של שישה סנטימטרים. החלק חוט שני דרך צינור של שמונה סנטימטרים. חזור על התהליך עם שאר הצינורות והמיתרים.

הניחו את הצינורות על גבי מבני העצם והשתמשו בנייר דבק כדי להחזיק אותם במקומם באופן זמני. בעזרת דבק, אבטח לצמיתות את הצינורות על מבנה העצם ולאחר מכן הסר את הסרט. לאחר מכן, השחילו את חוט הקוולר מהצינורות דרך החורים שנקדחו על הקצה והחלקים האמצעיים.

צור קשר קטן ומאובטח ברגע שהמיתר עובר דרך החור. ראשית, מדוד 200 מיליליטר סיליקון ומדיום סיליקון בשני מיכלים שונים. יוצקים את שני הנוזלים הללו לקערת פלדה ואז מוסיפים עד עשרה אחוז מדלל צבע.

השתמש במיקסר סטנד כדי לערבב היטב את הרכיבים במשך שלוש עד ארבע דקות. אם תרצה, הוסף צבע בשלב זה כדי להשיג את האפקטים החזותיים הרצויים. הכנס מוט למפרקי האצבעות של חלק הבסיס ויישר אותו עם מפרקי תבנית הסנפיר.

כאשר היתדות משתלבות בחללי התבנית, מבנה העצם צריך להיות מיושר בצורה מושלמת. תוך כדי לחיצה ממושכת על שני חלקי התבנית, אבטח את החלקים באמצעות clamp לדחיסה נוספת. לאחר מכן, יוצקים בזהירות את תערובת הסיליקון לתבנית, עד שהיא מגיעה למפרקי האצבעות העליונים ביותר של מבנה העצם.

חפשו נזילת נוזלים מהחור התחתון בתבנית כסימן לכך שהתערובת מפוזרת באופן אחיד. לאחר שמבחינים בנוזל הנוטף, חבר את החור כדי למנוע יציאה נוספת של הנוזל. השאירו את הנוזל להתרפא במשך ארבע שעות לפני הוצאת רובוט הסנפירים מהתבנית.

לאחר מכן, חבר את הסנפיר למנוע דרך מערכת שלוש גלגלות, והרכיב את הסנפיר למערכת הבדיקה כמתואר בפרוטוקול הטקסט הנלווה. הגדר את תנועת הסנפיר על ידי בחירת פונקציית הריצה בנהג המנוע. לחיצה על כפתור למעלה מסובבת את הסנפיר בכיוון השעון והכפתור למטה מסובב את הסנפיר נגד כיוון השעון.

מוצג כאן משמאל סנפיר קדמי של נקבת אריה ים קליפורניה, שנסרק ושוחזר לסנפיר הרובוטי הזה. התמונה הסרוקה הדיגיטלית מציגה תצוגת מסגרת תיל של הסנפיר הדיגיטלי. מהתמונה הזו אפשר לראות שלסנפיר יש צורה דמוית כנף שהיא עבה יותר בקצה המוביל והיא קמורה, כאשר פני השטח העליונים שלה קמורים יותר והמשטח הפנימי שלה קעור.

לאחר הרכבה על צינור מחזורי, כמו זה שמוצג כאן, ניתן להזריק צבע במעלה הזרם של הסנפיר המתנופף, וניתן לדמיין את דפוס הזרימה. מוצגות כאן שלוש נקודות לאורך מחזור הסנפיר. בפאנל הימני ניתן לראות מערבולת סביב קצה הסנפיר הרובוטי המתנפנף.

לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך ארבע וחצי שעות אם היא מבוצעת כראוי. אחרי הצפייה בסרטון הזה, אתם אמורים להבין היטב כיצד ליצור פלטפורמה רובוטית כדי לחקור את שחיית אריות הים.