第二百七十四章 設(shè)計(jì)上的困難
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一套樣品制作出來,自然要進(jìn)行測(cè)試,因?yàn)橛玫氖亲约焊赣H以前的舊工作服,所以陳新也就順勢(shì)邀請(qǐng)自己的父親來幫自己進(jìn)行測(cè)試。
然而陳新的父親對(duì)陳新做出來的這件外骨骼防護(hù)服卻表現(xiàn)的并不滿意。
“步子邁不開,手抬不起來,這根本不適合做事穿。”陳新的父親套著這套外骨骼防護(hù)服,活動(dòng)了一下身體之后,給出了他的意見:“而且這個(gè)頭盔做的太大了,很不方便。”
“問題這么多嗎?”陳新面對(duì)自己父親對(duì)這套成品的評(píng)價(jià),感到有些意外。
陳新的父親想要將頭上的頭盔拿下來,但卻因?yàn)橥夤趋赖年P(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)問題而無法將手臂彎折超過九十度,使得只能由陳新幫忙取下頭盔。
取下了頭盔的陳新父親對(duì)陳新說道:“連頭盔都要?jiǎng)e人幫忙拿下來,你這個(gè)設(shè)計(jì)怎么能沒有問題?外骨骼至少要保證人體正常的活動(dòng),不能造成阻礙。”
“那我調(diào)整一下,應(yīng)該是關(guān)節(jié)連接結(jié)構(gòu)的問題。”陳新很虛心的聽著自己父親給出的建議,這其中存在的問題他自己也已經(jīng)看出來了。
因?yàn)轭檻]成本問題,陳新對(duì)外骨骼的結(jié)構(gòu)采取了相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì),但很顯然這種過于湊合的設(shè)計(jì)讓這套外骨骼在靈活性上大打折扣,甚至不能滿足實(shí)際需要了。
幫著自己的父親將外骨骼從身上拆了下來,陳新又對(duì)自己的父親問道:“爸,防護(hù)服用起來怎么樣?”
“有點(diǎn)重,不過還好,跟穿了一件棉襖差不多。”陳新的父親拉開了防護(hù)服的拉鏈,將其脫了下來:“穿著身上感覺有點(diǎn)悶,其他倒是沒什么問題。”
“那看來還行,我想辦法減輕一些重量,調(diào)整一下透氣性。”陳新拿筆在一旁的本子上記下了自己父親所說的事項(xiàng)。
脫掉這一身略顯厚重的外骨骼防護(hù)服之后,陳新的父親這才對(duì)自己的兒子說道:“衣服的問題都是小事情,關(guān)鍵還是這個(gè)外骨骼,你這個(gè)東西設(shè)計(jì)出來是給人做事的時(shí)候穿的,那么首先就不能影響到身體的靈活性。
設(shè)計(jì)一個(gè)東西,你首先要搞清楚你設(shè)計(jì)它出來是做什么的,你所有的設(shè)計(jì)和功能都應(yīng)該圍繞這個(gè)核心功能來設(shè)計(jì),如果你的設(shè)計(jì)偏離了這個(gè)核心功能,那么你的設(shè)計(jì)本身就是錯(cuò)誤的,哪怕設(shè)計(jì)的再好,也和你原本的目的是相違背的。
所以好好想一想,你設(shè)計(jì)這個(gè)東西的目的是什么,你想用它做到什么事,達(dá)到什么樣的效果,你現(xiàn)有的設(shè)計(jì)是不是圍繞這個(gè)核心來設(shè)計(jì)的。”
語重心長(zhǎng)的說完了這些,陳新的父親這才拍了拍自己兒子的肩膀,被陳新的媽媽叫去幫忙了。
陳新被自己父親這么一番教導(dǎo),他也重新調(diào)整了自己的思路,將整套外骨骼防護(hù)服規(guī)整整齊放到了工作臺(tái)上,打算對(duì)其重新進(jìn)行調(diào)整。
陳新父親所提到的問題,總結(jié)起來的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是外骨骼部分的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)存在問題。
對(duì)于人體骨骼關(guān)節(jié)來說很容易實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作,放到機(jī)械外骨骼上就顯得沒那么容易了,越是靈活的機(jī)械關(guān)節(jié),其機(jī)構(gòu)也就越發(fā)的復(fù)雜。
為了減少成本,陳新在外骨骼關(guān)節(jié)的連接方式上采用的都是擺動(dòng)連接,只能在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行一定程度的擺動(dòng),想要靈活的活動(dòng),需要多個(gè)關(guān)節(jié)一起配合。
這無疑就使得外骨骼的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍和靈活度受到了限制。
放到下肢還好,畢竟人類的兩條腿大多數(shù)時(shí)候都只是做鐘擺運(yùn)動(dòng),只需要來回?cái)[動(dòng)就可以了,沒人會(huì)平時(shí)閑的無聊劈橫叉。
但對(duì)于上肢來說,這樣的設(shè)計(jì)就有些尷尬了。
人體的上肢,也就是手臂除開手掌的指關(guān)節(jié)外,還有肩、肘、腕和橈尺這四個(gè)關(guān)節(jié)部分。
其中肩關(guān)節(jié)有屈、伸、外展、內(nèi)外旋轉(zhuǎn)的功能,也因此關(guān)節(jié)頭呈現(xiàn)為球形,被稱為球形關(guān)節(jié),靠著球形關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),肩關(guān)節(jié)可以屈0°~180°,伸0°~50°,外展0°~180°,內(nèi)外旋轉(zhuǎn)0°~90°,堪稱人體最靈活的關(guān)節(jié)之一,甚至比腕關(guān)節(jié)還要靈活。
陳新的父親說手臂抬不起來,很大一部分程度上就是受到外骨骼在肩部的活動(dòng)關(guān)節(jié)影響。
畢竟陳新在外骨骼的肩部關(guān)節(jié)所采用的是兩個(gè)鐘擺連接,一個(gè)負(fù)責(zé)前后擺動(dòng),一個(gè)負(fù)責(zé)上下擺動(dòng),兩個(gè)關(guān)節(jié)配合倒是也能讓手臂在一定范圍內(nèi)靈活活動(dòng)。
可受限于結(jié)構(gòu)本身的限制,加上還需要連接助力結(jié)構(gòu),這一部分的靈活性是有限的。
其最明顯的表現(xiàn)就是使用者的手臂無法抬得比肩膀還高,也沒有辦法向后彎曲。
再加上外骨骼肘部的連接關(guān)節(jié)因?yàn)檫B接結(jié)構(gòu)的問題只能做0°~90°的屈、伸,和正常手臂關(guān)節(jié)0°~150°的屈、伸相比,少了足足60°的活動(dòng)范圍,這就使得使用者沒有辦法靠自己的雙手摘掉頭上的頭盔。
想要提升靈活性,就只能調(diào)整外骨骼關(guān)節(jié)的連接結(jié)構(gòu),增大其活動(dòng)角度,或者采用更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),讓其變得更加靈活。
采用和人體骨骼結(jié)構(gòu)一樣的球形關(guān)節(jié)倒不是不可以,只是人體的骨骼關(guān)節(jié)的連接面上有著一層軟骨,靠著這層能夠不斷的再生的軟骨人體才能夠承受住關(guān)節(jié)的磨損。
并且即便如此,也依舊有人因?yàn)楦邚?qiáng)度的勞動(dòng),導(dǎo)致關(guān)節(jié)磨損嚴(yán)重,出現(xiàn)關(guān)節(jié)勞損的病癥。
對(duì)于機(jī)械來說,換成球形關(guān)節(jié)的話,機(jī)械磨損將是一個(gè)無可避免的難題。
無法再生只能采用軸承和潤(rùn)滑來減小摩擦,或者在磨損嚴(yán)重之后進(jìn)行替換,但替換頻繁無疑會(huì)增加維護(hù)成本,違背陳新想要降低成本的初衷。
而且在球形關(guān)節(jié)上使用普通金屬材料扛不住高強(qiáng)度的使用,而采用耐磨的高強(qiáng)度材料又會(huì)提高成本。
除此之外就只有增加更多的活動(dòng)關(guān)節(jié)來實(shí)現(xiàn)更靈活的活動(dòng)角度,但復(fù)雜的結(jié)構(gòu)又會(huì)使得維護(hù)變得無比麻煩,這讓陳新頓時(shí)陷入了一種令人頭禿的死循環(huán)。