空氣肌肉：終結者全身肌肉的祕密手工電子DIY教程

製作時間: 5-6小時 製作難度: ★★★★☆ GEEK指數: ★★★★★

緣起於一個我參與的電子動畫學專案，發現空氣肌肉工作起來與人類肌肉十分相似，還能提供400倍於自身重量的拉力。在扭曲彎折甚至於水下狀態也能工作，做起來也不貴哦~

原理速讀：“肌肉”由編織管套包裹的橡皮管構成，當管囊裡面鼓足氣體時，網套就橫向擴張，縱向的軸距就被壓縮了（因為構成網套的纖維本身不可拉伸），其結果就是“肌肉”縮短了長度，形成一個縱向拉力。

空氣肌肉體現出來的效果與人體肌肉是那麼的相像——給力增量隨著拉昇加劇而減少，當然這跟網套的材質和交織角度啥的有關。當網套橫向膨脹鼓起的時候，交織的網格也變得更加緻密，給力增量相應減少。圖中，對於相同的負重增量，A狀態下的肌肉顯然比C狀態下的肌肉收縮程度大。根據結構和材質的不同，空氣肌肉大約可以在自身原長的40%內伸縮。

負重狀態下持續往囊中充氣的過程也是增大囊內容積的過程（假設恆溫），鼓鼓囊囊的自我膨脹最後被編織網套所約束，因此假如想要產生更大的拉力，就很自然地會想到增大有效容積——最後總結一下，肌肉的拉力由長度，直徑，以及網套材質（包括纖維結構，數量和交織角度）共同決定的！

在這裡我用同種材質製作了兩種尺寸的“肌肉”以演示原理——它們都工作在相同的大氣壓強下（60psi）但擁有不同的直徑和長度。區別也顯而易見：負載稍微加重一點，小肌肉就開始掙扎不堪，大肌肉表示仍然很淡定……真相見一樓。

 

 

1   工具和材料基本都可以在Amazon上買到，3/8"的編織尼龍網在賣電子元件的地方有。Amazon上有售多種尺寸的編織網，不過它也許不會說明確切的材料。

 

需要個空氣源：

○ 一個小型空氣管壓力調節器——這貨名字太高階，其實自行車打氣泵也可以（不過還是得把它折騰成一個介面卡，使它用1 / 4"聚軟管工作）。

○ 空氣罐

○ 壓力調節器（需要一個1/8"的NPT內螺紋接頭和1/4"的NPT外螺紋接頭）

○ 1 / 4"高壓聚合管

● 各種刀（螺絲刀，剪刀，鉗子，線切割）

● 打火機

 

給小塊肌肉的：

○ 1 / 4"矽或乳膠管

○ 3 / 8"編織尼龍網套

○ 1 / 8"小管倒鉤（黃銅或尼龍）

○ 小螺栓（10-24號, 3 / 8"螺紋長度效果很好）

○ 保險絲

 

給大塊肌肉的：

○ 3 / 8"矽或乳膠管

○ 1 / 2"編織尼龍網套

○ 1 / 8"大小的鑽頭，

○ 21/64"鑽頭

○ 1 / 8"× 27NPT的管頭

○ 1 / 8"倒鉤水管× 1 / 8"管螺紋介面卡

○ 小管夾，

○ 3 / 4"鋁或塑料棒來構建肌肉的末端

安全注意事項！！測試您的空氣肌肉時請務必戴上安全眼鏡！高壓膠管彈出一個零件可能導致灰常嚴重的受傷。

 

2   構造小肌肉！● 首先把1 / 4"的矽膠管削短點。

 

● 把小螺栓插入管子的一段,另一端接上軟管倒鉤。

 

● 現在把3 / 8"編織套管削得比矽膠管長兩英寸的樣子。

 

● 用打火機融化的編織套管的端頭，這樣它不會磨損分開。

 

● 把編織套管套在矽膠管上並用保險絲把末端擰緊。

 

● 來看看另一端。

 

● 像這樣扎兩個鋼絲環纏在編織套管的兩端。

 

● 現在在一端連線您的1 / 4"高壓聚合管和給肌肉泵入少量空氣，以確保它不漏氣。

 

● 來測試你的空氣肌肉吧！在下端掛一個小物體，然後懸掛肌肉，讓它自己伸展到全長。

 

● 開始新增空氣（到約60psi），看肌肉收縮情況。

 

3   做大塊肌肉！● 我用 3/ 4"的鋁或塑料棒來做肌肉末端。

 

● 一端是實心的，另一端鑽一個1 / 8"的洞來“進氣”

 

● 它的中間是一個1/ 8"的管螺紋接頭倒鉤水管，怎麼把倒鉤水管弄進去的呢？在中間垂直的1 / 8"空氣孔的位置鑽21/64"的洞。然後用1 / 8"螺紋鑽在21/64"洞上擰出螺紋，這樣倒鉤水管就可以接上去了。

 

● 現在剪個8"長的3 / 8"橡膠管，一端套進剛才加工的零件（鑽了1/8"孔的一端）。

 

● 剪長約10"的1 / 2"編織管（記得用打火機把一段融化封口），然後把它套在橡膠管上。橡膠管的另一端套進另一個加工了的零件。最後，用軟管夾子把兩端夾緊。

 

● 大塊肌肉和縮小版的差不多，只需新增空氣，然後看著它收縮情況。

 

● 你會立即意識到這是大塊肌肉要強壯得多！

 

 

4   測試和吐槽● 現在，你已經做了一些空氣肌肉了。 通過增加懸掛物的重量使肌肉達到最大延伸。現在慢慢注入空氣，直到60psi。

● 你首先注意到的是，每注入一點空氣肌肉就收縮一點，而且收縮得越來越不給力，直到完全收縮。接下來，您會發現，隨著肌肉收縮能力下降所能承受的負載增加，直到達到極限。這個過程非常類似於人類肌肉。

● 值得注意的是肌肉的大小對肌肉的表現會產生巨大的影響。舉個栗子：在22磅（@ 60psi下），較小的肌肉雖然仍然可以承重，但它遠不如較大的肌肉收縮得充分。其實空氣肌肉的運動是相當複雜的數學模型，特別是考慮到他們的收縮中的變數。如果要進一步閱讀，我建議看看 這個 ：

● 空氣肌肉可以應用於機器人技術（尤其是仿生機器人），矯形器/康復和假肢。

●需要記住的是，空氣肌肉必須在有張力的情況下工作。例如：機器手臂經常是兩塊肌肉連一起動作以相互平衡。一個擔任二頭肌和一個擔任三頭肌。

●總體而言，空氣中可以建造各種長度和直徑的肌肉以滿足各種強度的應用，它有個最大的優點就是重量輕。這幾個引數很重要：

1）肌肉的長度

2）肌肉的直徑

3）管材。天然乳膠氣囊往往有比矽使用壽命更長，但是有些有機矽具有更強大的擴充套件速率（高達1000％），可承受比乳膠型更大的壓力（這在很大程度上將取決於確切的管規）。

4）編織網材料。一些公司已經在氣囊和網格之間使用氨綸套，以減少磨損。更嚴格的編織網，甚至可以改善氣囊壓力，減少對氣囊的壓力。

5）預先將氣囊拉伸幾次

6）圓角的邊可以減少對氣囊的壓力集中。