Проекты

Наука прошлого. От анатомии до робототехники. Механический барабанщик Леонардо да Винчи

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «История медицины. Психология и социология»

Направление работы: Робототехника
Авторы работы: ГБОУ Школа «Дмитровский»
Предметы: Биология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» 2020 года

Актуальность

Жизнь в современном мире невозможна без мобильных телефонов, компьютеров, робототехники. Но не многие знают, что первым в истории андроидным механизмом был механический барабанщик Леонардо да Винчи. Шедевр научно-технической мысли сочетал в себе принципы механики, основанные на реальной анатомии человека. Он является уникальным историческим памятником робототехники.

Цель

Создать масштабную модель механического барабанщика.

Задачи

1. Изучить чертежи Леонардо да Винчи из манускрипта «Атлантический кодекс» (Codex Atlanticus).

2. Создать 3D-модель каркаса барабанщика в программе SolidWorks в масштабе 1:9.

3. Создать каркас полномасштабной модели барабанщика из ПВХ-труб.

4. Спроектировать детали заводного механизма в программе SolidWorks.

5. Напечатать детали на 3D-принтере.

6. Вырезать направляющие и скрепить все детали барабанщика вместе.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• 3D-принтер «MakerBot Replicator Z18»

• Труба ПВХ

• Угловые крепления

• Программа SolidWorks

• Аппарат для монтажа ПВХ-труб «Trotec Speedy 100R»

Описание

На первом этапе работы автор измерил пропорции реального человека. Для облегчения создания масштабной модели с человеческими параметрами данные, полученные в ходе замеров, были округлены до целого числа. Т. к. у барабанщика отсутствует шея, то в результаты измерения длины головы человека была добавлена и длина шеи. В связи с трудоёмкостью производства и большим объёмом работы было принято решение о создании первой модели барабанщика в масштабе 1:9, полностью отражающей суть и строение полномасштабного механизма. Эскиз пластиковой модели был исполнен в программе SolidWorks, фигурка не барабанила. Для упрощения работы 3D-принтера и в целях облегчения каркаса барабанщика он был заменён на модель с шарнирным креплением конечностей. Данная замена позволит в дальнейшем облегчить вытачивание компонентов из древесины. Модель была сделана из BLA-пластика на 3D-принтере «MakerBot Replicator Z18». Печать модели заняла 3,5 часа.

На втором этапе автор собрал полномасштабную модель барабанщика. Для облегчения процесса сложные шарнирные механизмы были заменены на более простые крепления. Благодаря простому заводному механизму андроид смог отбивать простой ритм на барабане. Каркас барабанщика сделан из ПВХ-труб.
На следующем этапе с помощью станка для лазерной резки вырезали из фанеры заготовку заводного механизма. Она состояла из 20 дисков разного диаметра, склеенных монтажным клеем. С помощью лазера был вырезан пластиковый жёлоб, по которому должна двигаться направляющая. Далее обтянули пластиком получившийся из дисков барабан. Затем автор спроектировал две оставшиеся части механизма в программе SolidWorks. Первая из них представляла собой зубчатое колесо. Именно благодаря вращению этого колеса нити, управляющие руками барабанщика, натягивались. Вторая деталь стала своеобразным держателем деревянной направляющей, нужной для связи основного барабана и механизма.

Результаты

1. Первоначально была создана модель механического барабанщика Леонардо да Винчи в масштабе 1:9. Высота фигурки составила 21 см. Данная модель не имела подвижности.

2. Затем создана полномасштабная модель механического барабанщика, соответствующая примерным параметрам реального человека. Центральная часть модели вместе с головой высотой 120 см и шириной около 40 см.

 

Перспективы использования результатов работы

Модель можно использовать в качестве экспоната в музее, чтобы показать, как идеи и смелые наработки учёного эпохи Возрождения успешно применяются и реализуются сегодня с использованием высоких технологий.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГБОУ ВО «РГГУ»

Мнение автора

«Проект «Медицинский класс в московской школе» позволяет проявить себя в той сфере деятельности, которой планируешь посвятить будущее.

Конференция «Старт в медицину» даёт возможность ученикам показать свои способности в той или иной области естественных наук и получить дополнительные баллы для поступления в вуз»