دست مکانیکی _ جلسه دوم

اهداف:

• ساخت دست مکانیکی (بخش بازو)

وسایل مورد نیاز:

• 15 عدد چوب آبسلانگ یا چوب بستنی (با جستجو در اینترنت می توانید این چوب ها را به صورت بسته ای تهیه نمایید)
• 8 عدد مکعب چوبی( ارتفاع نیم سانتی متر)
• 4 عدد مهره چوبی مکعبی درون گرد (ارتفاع نیم سانتی متر)
• یک عدد نی نوشیدنی
• 2 عدد سیخ چوبی
• 2 عدد کش لاستیکی
• چسب کاغذی
• چسب حرارتی
• بست پلاستیکی
• و البته یک بسته نی جهت مسابقه نهایی !

جلسه قبل بخش پایین دست مکانیکی را ساختیم. در این جلسه می خواهیم به ادامه ساخت آن یعنی بخش بازو بپردازیم.
 
همان طور که در شکل نیز دیده می شود، بازو در واقع در ادامه انگشت وسطی که ساخته بودیم قرار می گیرد. به نظر شما بهترین راهی که بتوانیم بازویی محکم بسازیم چیست؟

به عکس فوق توجه کنید. به ساختاری که استخوان های دست ما دارند. به نظر شما چگونه می توانیم چنین چیزی را با وسایل موجود طراحی و شبیه سازی کنیم؟
طرح پیشنهادی خود را رسم کنید و به کلاس ارایه دهید. چنانچه عقیده دارید طرح بهتری پیدا کرده اید می توانید آن را اجرا کنید. البته دقت کنید که در نهایت طرحی بهتر خواهد بود که از مسابقه حمل نی موفق بیرون بیاید!

در ساخت بازو، جهت محکم تر شدن ساختار آن، چوب های آبسلانگ را دو به دو طبق شکل به هم می چسبانیم. بهتر است هنگام چسباندن چوب ها به یکدیگر در حدود 1-2 سانتی متر سطح مشترک بگذاریم تا محل اتصال آن ها محکم تر باشد.  طول بازو می تواند به هر اندازه ای که شما می خواهید باشد. اما دقت کنید که استحکام آن تا اندازه ای قابل تضمین خواهد بود. و در صورتی طول آن خیلی بلند شود استحکام آن بر اثر وزن خود سازه کم می شود.

به صورت تجربی چوب ها را به هم بچسبانید و مناسب ترین طول را بر اساس وزن چوب هایی که در اختیار دارید پیدا کنید. چه عواملی می توانند در تعین طول مناسب، تاثیر گزار باشند؟

با توجه به نوع چوبی که ما در اختیار داشتیم و ضخامت آن، ما به این نتیجه رسیدیم که در حدود 6 الی 7  چوب کافی است و بیشتر از آن تعادل و استحکام بازو کاهش می یابد. هم چنین در صورتی که طول بازو بیش از حد بلند شود، بلند کردن اجسام و کنترل آن ها هم دشوارتر می شود.

 بررسی کنید که چرا با بلند تر شدن بازو بلند کردن و جابه جایی اجسام برای شما دشوار تر می شود؟

به نحوه اتصال چوب ها و چگونگی استفاده از مکعب های چوبی جهت ایجاد استحکام و در عین حال سبک نگه داشتن سازه توجه کنید. به نظر شما چرا چوب ها مستقیما به هم چسبانده نشده اند؟ به تصویر استخوان دست انسان دوباره دقت کنید.
پس از طراحی و ساخت بازو، در انتها دستگیره ای جهت نگه داشتن دست مکانیکی می سازیم. دستگیره ای که ما طراحی کرردیم به شکل زیر می باشد، اما مسلما طرح آن جای کار و تغییر دارد.

همچنین به پیشنهاد یکی از دوستان شما برای آنکه تعادل سازه در دست ما بیشتر باشد، به دستگیره تکیه گاهی برای شصتمان هم قرار دادیم، که واقعا موثر بود.

شما نیز می توانید پیشنهادات خود را بیازمایید و ما نیز از شنیدن آن خوشحال خواهیم شد.

ساخت ماشه:
بله درست خواندید! در این مرحله می خواهیم ماشه و یا معادل انگلیسی (trigger) را بسازیم. ماشه تنها در تفنگ کاربرد ندارد بلکه در هر ساختار مکانیکی، بخشی که حرکت را از دست ما (کاربر) به دستگاه منتقل میکند اصطلاحا ماشه نامیده می شود. در این جا نیز ماشه قرار است حرکت را از دست ما به دست مکانیکی منتقل نماید با بخش پایین دست مکانیکی با کنترل ما باز و بسته شود.
 به دستگاه هایی که اطرافتان هست دقت کنید. در کدامیک از آن ها نیز از ماسه جهت انتقال نیرو استفاده شده است؟ لیستی از این وسایل را تهیه کرده و در کلاس در مورد آن با دوستان خود گفتگو نمایید.

ما برای ساخت ماشه از سیخ های چوبی استفاده کرده ایم. دو سیخ چوبی را در امتداد هم قرار می دهیم، طوری که بخش های نوک تیز آن رو به روی هم قرار گیرند. سپس چسب کاغذی را محکم به دور آن دو می پیچانیم تا خوب کنار هم قرار گیرند. اکنون یک سر این سیخ بلند را به پشت بخش پایین دست وصل می کنیم.

به روشی که ما برای وصل کردن ماشه به کار بردیم دقت کنید. چندین لایه چسب را محکم وصل کردیم. برای سر دیگر ماشه پیشنهاد ما این است.

با استفاده از مهره و مکعب چوبی، قطعه بالا را بسازید. سر دیگر ماشه را از درون مهره عبور دهید.

دست مکانیکی ما اکنون نیاز به کالیبراسیون دارد تا ابعاد و اندازه های آن با اندازه انگشتان کاربر متناسب باشد.
 در ساخت یک دستگاه کالیبراسیون به چه معناست؟ بررسی کنید و نتایج یافته های خود را در کلاس مطرح کنید؟
همانطور که گفتیم لازم است دسته و ماشه با ابعاد دست شما کالیبره شوند. برای این منظور دستگیره را نگاهدارید و شصتتان را هم در تکیه گاهش قلاب کنید. اکنون ماشه ی شما می بایست در فاصله ای از دستگیره قرار گیرد تا 4 انگشت دیگر شما راحت بتوانند آن را کنترل کنند. ماشه را در همان محل با چسب ثابت کرده و مابقی آن را ببرید. به شکل زیر دقت کنید:

انجام این مرحله به تنهایی ممکن است قدری دشوار باشد. برای همین کار گروهی می تواند کمک کننده باشد.
برای اینکه ماشه بهتر در جای خودش بماند می توانید با یک بست پلاستیکی آن را به دور دسته ببندید. البته نه خیلی محکم چون ماشه باید آزادی حرکت داشته باشد.

اما آخرین مرحله از این بخش قرار دادن فنری است تا عملکرد ماشه را بهتر کند. دوستان شما با استفاده از کش های لاستیکی این کار را انجام دادند.

همانطور که می بینید با بستن این کش ها به دو انگشت جانبی دستگاه، آن را در حالت عادی در وضعیت باز نگه می دارند. کار ماشه هنگام کشیده شدن در واقع بستن انگشتان می باشد و  کاربر می بایست با نیرو دستش، انگشتان مکانیکی را بسته نگاه دارد و با رها شدن ماشه انگشتان مجدد بر اثر کشش کش ها باز می شوند.
 به نظر شما، با افزایش تعداد کش ها وضعیت دستگاه چه تغییری خواهد کرد؟

وقت عمل است!
بسیار خب، خسته نباشید! کار ساخت و ساز شما تمام شده و نوبت به امتحان دستگاه رسیده است. عملکرد آن ساده است. انگشتان خود دور ماشه بپیچانید، شصت را در تکیه گاه قرار دهید و ماشه را بکشید! میبینید که دست مکانیکی تان چگونه زنده شده و باز و بسته می شود.

برای امتحان قدرت دستگاه سعی کنید اشیا مختلفی را با آن بلند کنید. بلند کردن چه اجسامی با آن راحت تر است؟ چه تغییراتی در ساختار دست می تواند عملکرد آن را بهتر کند؟

مسابقه نهایی:
در نهایت می توانید در کلاس مسابقه ای بر گزار کنید تا عملکرد دست ها مکانیکی را بسنجید. این مسابقه می تواند شامل توانایی دست در بلند کردن مجموعه ای از اجسام گوناگون باشد، یا مجموعه ای نی پلاستیکی. که هر گروه بتواند در زمانی کمتر تعداد نی بیشتر را جابه جا کند، برنده می شود.
 
پس از این تجربه شما می توانید به بهبود سازه خود بپردازید.

  بحث کنید:
اگر انگشتان یکی دوستان شما نسبت به بقیه کوتاه تر باشد، مسلم است که آزادی حرکت ماشه او کمتر خواهد بود. به نظر شما برای چنین حالتی چه تغییری می توان در ساختار دستگاه داد تا با جابه جایی کمتر ماشه، انگشتان مکانیکی همچنان کارایی خود را داشته باشند و به خوبی باز و بسته شوند؟
امیدواریم از کار با سازه دست ساز خودتان لذت ببرید. هر موع تغییری که باعث بهبود کارمرد آن می شود را اعمال کنید و نتیجه را به دوستان خود نشان دهید.
 به نظرتان این دستگاه در چه جاهایی می تواند کاربرد داشته باشد؟

تکلیف:_________

محل بازدید/ اردو/ خرید: ـــــــــــــــ
منابع مطالعه: _________

مطالب مرتبط:

دست مکانیکی_ جلسه اول
دست مکانیکی_ جلسه دوم

بخش پروژه های دانش آموزی سایت تبیان
تهیه: سارا قیصری - تنظیم: علی سرمدی