Roboți! o activitate de laborator de proiectare: 16 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Motoare de conectare rapidă

Adesea, atunci când facilităm o activitate bot / electronică într-o sală de clasă sau într-un muzeu *, se poate părea că ne folosim cea mai mare parte a timpului pur și simplu arătând grupurilor noastre cum să conecteze motorul la baterie și să lucrăm la proiectare cu cât timp rămâne.

Am dezvoltat un motor de conectare rapidă, care lasă mai mult spațiu studenților noștri să folosească gândirea de proiectare și petrece mai puțin timp folosind bandă și alte consumabile dezordonate doar pentru a le începe.

Prima parte a acestui instructable este dedicată modului în care am realizat motoarele noastre de conectare rapidă și cum să le folosim în sala de clasă sau în muzeu.

Dacă ați ajuns la acest lucru insolvent pe blogul nostru de la New York Hall of Science, veți fi analizat deja instrucțiunile pentru a face motoarele noastre de conectare rapidă, așa că nu ezitați să treceți la șasiul bot la pasul 9

Șasiu Bot

În continuare vom vorbi despre șasiul nostru de bot, cum să le realizăm și din ce să le facem.

Materiale Bot

Deoarece acest instructable este destinat să servească educatorii și personalul muzeului, petrecem ceva timp în acest instructable vorbind despre materialele pe care le puteți include în clasa dvs. pentru a-și aduce activitatea de construire a botului la un nou nivel.

În curând: sfaturi de facilitare

În prezent desfășurăm această activitate pe etajul muzeului nostru, încercând lucruri noi și dezvoltând tehnici de facilitare. Deși ar fi un baston să împărtășim ceea ce facem în muzeul nostru acum, ne-am gândit că ne vom oferi puțin timp pentru a ne gândi la activitate și a planifica ce funcționează cel mai bine. Acestea fiind spuse, rămâneți la curent cu o actualizare instructivă, împărtășind câteva sfaturi și trucuri suplimentare pentru desfășurarea acestei activități în sala de clasă.

Vă mulțumesc și bucurați-vă!

* (Din cauza cantității de întrebări pe care le-am primit de la educatori cu privire la motorul de conectare rapidă în mod specific, vom folosi „student” și „educator” pentru a ne referi la participanții la activitate și la facilitatorul de activitate, dar această activitate nu trebuie să fie desfășurată în o școală. Poate funcționa și la un muzeu sau la un cadru)

Pasul 1: Partea 1 Motoare de conectare rapidă

Prima parte a acestui instructiv este despre motoarele de conectare rapidă utilizate pentru a anima roboții noștri. Acestea sunt motoare pe care le-am cumpărat și le-am modificat pentru a le atașa și deconecta cu ușurință de laturile pozitive și negative ale unei baterii AA folosind magneți. În această parte vom:

• Examinați materialele și instrumentele necesare
• Consultați modul de modificare a suportului motorului
• Explicați cum să conectați motorul la suportul motorului
• Vă anunțăm cum să vă întăriți motoarele pentru a le face mai rezistente
• Vă arată cum să conectați magneții la motoarele dvs.
• Vă oferă sfaturi, trucuri, adaptări și ajustări pentru utilizarea acestor motoare cu diferite grupe de vârstă

Pasul 2: Motoare de conectare rapidă: materiale

Materiale pentru motoare de conectare rapidă

• Mini Motor electric cu suporturi, pe care îl puteți achiziționa de aici.

  Am ales aceste motoare speciale, deoarece acestea au fost gata făcute cu un suport, ceea ce va economisi timp de construcție pentru studenții dvs. și le va permite să intre direct în proiectare

• Magneți inel ceramici pe care îi puteți cumpăra de aici. Acesta este materialul pe care îl recomandăm cu tărie copiilor mai mici.

  • Alternativ, ați putea dori să mergeți cu magneți mai puternici de neodim „pământ rar” pe care îi puteți achiziționa aici.

    Amintiți-vă, educatorii, personalul muzeului și părinții ar trebui să aibă toată prudența rezonabilă atunci când introduc copiii în activități cu magneți puternici și electricitate. Această activitate include ambele

• O priză de menghină sau câteva cleme
• Reduceți căldura. Am experimentat mai multe dimensiuni din acest set.
• Un burghiu electric cu un burghiu 3/16 sau echivalent
• Un pistol de lipit fierbinte
• O brichetă (sau opțional un pistol termic)
• Aproximativ 10-15 minute pe motor, în funcție de cât de eficient este procesul dvs.

După sosirea materialelor, urmați pașii următori pentru a le pregăti ca elevii să le poată folosi în roboții lor.

Pasul 3: Conectarea rapidă a motoarelor: Modificarea suporturilor motorului

Odată ce motoarele au sosit, scoateți suporturile din plastic alb și pregătiți-le pentru modificare. Va trebui să găuriți trei găuri pentru a îmbunătăți aceste monturi și a le face mai bune pentru studenți.

Pregătiți un dispozitiv de prindere sau o clemă și un burghiu electric cu un burghiu de 3/16 inch (sau echivalent).

Veți face trei găuri în suportul dvs.

• Două de ambele părți ale suportului
• Una în centru așa cum este indicat
• Vedeți imaginile atașate la acest pas pentru referință.

Cele două găuri de pe ambele părți ale monturii sunt pentru a trece prin firele pozitive și negative. Gaura din centru este pentru a folosi sârmă de ambarcațiuni, curățătoare de țevi sau șnur pentru a atașa motorul la corpul robotului.

Alternativ, ar trebui să fie posibil să trageți ambele fire prin orificiul din mijloc, lăsându-le pe cele două părți pe ambele părți, pe care elevii să le poată utiliza în timp ce montează motorul pe șasiul robotului lor. Nu am testat această metodă, așa că anunțați-ne dacă încercați și trimiteți-ne câteva imagini!

Pasul 4: Conectarea rapidă a motoarelor: montarea motoarelor dvs

Odată ce ați făcut găurile, montați motorul așa cum este indicat în imagini pentru acest pas și înfășurați liniile pozitive și negative prin cele două găuri exterioare.

Este important să înfășurați firele pentru a proteja punctele de lipire relativ slabe din spatele motorului. Dacă un student ar trage direct de sârmă, punctul de lipire s-ar rupe și s-ar desprinde. În această configurație, forța aceleiași tracțiuni este direcționată către montură, care absoarbe forța și reduce riscul ca un motor să se destrame.

Mai puțin timp de reparații = mai mult timp minunat pentru educator. Fără griji, ne uităm afară!

Pasul 5: Motoare de conectare rapidă: ADEZIV HOT

După ce ați pregătit și încărcat suporturile pentru motor, vă recomandăm să folosiți adeziv fierbinte pentru a-i oferi acel ultim strat de securitate.

Pasul 6: Motoare de conectare rapidă: lipirea magneților

Acum ar trebui să aveți un motor rezistent, montabil, cu două fire care ies din spate. În acest pas, vom adapta firele folosind magneți inelari, pentru a le face mai ușor copiilor să își prototipeze ideile. Vedeți imaginile noastre în ordine, pentru a urma împreună cu acești pași glonți.

• Folosiți mai întâi frișcătoare pentru a scoate aproximativ un centimetru și jumătate de izolație de la cele două fire care ies din spatele motorului.
• Acum aplicați o teacă de termocontractibil pe fiecare fir. (Nu serios, dacă nu faceți acest lucru acum, veți uita și super regreta mai târziu).
• După ce ați încălzit căldura, înfășurați firul în jurul magnetului inelar și răsuciți-l pentru a-l fixa.
• Aplicați un punct mic de lipit pe firul de sub magnet, pentru a vă asigura că rămâne așezat.
• Acum glisați termocontractorul în sus pentru a acoperi firul expus la baza magnetului. (Deci, dacă nu ați alunecat căldura care se micșorează înainte de acest pas, veți ști ce am vrut să spun prin „super regret mai târziu”)

• În acest moment puteți începe să aliniați motoarele pe care le fabricați agățându-le pe o suprafață metalică. Odată ce le-ați terminat, puteți lua un pistol de căldură și îl puteți rula încet pe linie până când toți termocontractorii sunt strânși în jurul firelor. Este foarte satisfăcător.

  Dacă nu aveți un pistol cu căldură, puteți face acest ultim pas unul câte unul cu o brichetă. Încă satisfăcător

Pasul 7: Motoare de conectare rapidă: sfaturi, trucuri, adaptări și ajustări

Dacă ați urmat pașii până acum, ar trebui să aveți un motor gata de utilizare cu clasa dvs., atașați magneții la bornele pozitive și negative ale unei (n) baterii AA și urmăriți-l!

Câteva sfaturi și trucuri:

S-ar putea să vă întrebați în acest moment pentru ce este acea gaură de mijloc. Elevii dvs. pot folosi această gaură și un dispozitiv de curățare a țevilor sau sârmă pentru a atașa motorul la o suprafață

Unii studenți mai tineri care fac roboți care se mișcă prin vibrații, este posibil să nu aibă abilitatea sau răbdarea de a pune singuri o mișcare excentrică pe motoarele lor. În acest caz, ar trebui să puneți câte unul pe fiecare motor pentru ele. Vă recomandăm o bucată de adeziv fierbinte sau un dop de vin

Pentru depozitare sau în timpul activităților, puteți agăța aceste motoare, cum ar fi ardeii iute, agățându-le pe o suprafață metalică

Adaptări și ajustări

Design Lab știe că nu fiecare clasă este la fel și că fiecare activitate poate și trebuie adaptată de către educator pentru grupul lor particular de studenți. Pentru aceasta avem câteva adaptări și ajustări. Am împărțit acest lucru în secțiuni pentru studenții „mai în vârstă” (gimnaziu până la liceu) și pentru elevii mai mici

Studenți mai în vârstă

te rog să citești temeinic

• Pentru elevii mai în vârstă, este posibil să nu fie nevoie să înfășurați firele și să lipiți motorul în suport. Acest lucru le-ar putea oferi mai multă libertate de a folosi motorul în moduri mai complicate sau de a utiliza gaura verticală mare din suportul motorului înainte de a introduce motorul.

  Atenție: s-ar putea să fiți tentați să faceți acest lucru pentru că nu aveți prea mult timp sau pentru că elevii dvs. sunt, în general, blânzi cu materialele. Amintiți-vă că este nevoie de mult mai mult timp pentru a repara în mod constant aceste motoare decât pentru a le face robuste de la început

• S-ar putea să doriți să încercați să folosiți magneții mai puternici „de pământ rar” pe care i-am menționat în lista de materiale pentru această activitate. Acești magneți sunt extrem de puternici și mici, ceea ce le face greu de deconectat de la baterie prin vibrații și, prin urmare, sunt ideali pentru această activitate.

  Avertisment: Trebuie respectată toată precauția cuvenită la expunerea elevilor la magneți puternici și electricitate

  Atenție: dacă acești magneți sunt înghițiți de studenții dvs., există o posibilitate reală de rănire și deces. Acești magneți sunt foarte puternici. Nu vă expuneți elevii la ei dacă există riscul de ingestie

• Încercați să introduceți extensii de sârmă! Am inclus o imagine cu aceasta în imaginile pasului. Această adaptare le-ar putea permite studenților mai multă libertate de a inova prin înlănțuirea bateriilor, extinzând lungimea bot-ului lor sau chiar în buclă în comutatoare improvizate. (Poate chiar adăugând comutatoare reale.

  Avertisment: Dacă elevii conectează terminalele pozitive și negative ale unei baterii folosind extensii de sârmă, bateria se va încălzi periculos. Aveți întotdeauna precauție atunci când introduceți energia electrică în programa dvs. de clasă

Studenți mai tineri

Pentru copiii sub 5 ani vă sugerăm următoarele sfaturi pentru utilizarea acestor motoare

• Structurați activitatea mai mult în jurul realizării conexiunii bateriei și experimentării cu motorul rotativ

  • Aveți la dispoziție materiale moi, cum ar fi spuma de ambarcațiuni, pentru a fi atașate la tijele motorului.

    Pentru studenții de această vârstă, punerea lor pe atașarea spumei de ambarcațiuni la un motor pe care l-au conectat singuri este foarte plină de satisfacții

Rugați elevii să își monteze motoarele pe suprafețe folosind argilă sau lipici lipicioase (dar aveți grijă să nu se înfunde în piesele mobile ale motoarelor)

Pasul 8: Motoare de conectare rapidă: adaptări și ajustări Cont

De asemenea, ne-am distrat mult folosind aceeași metodă magnetică pentru a adapta motoare mai complexe

Nu uitați să protejați firele înfășurându-le într-un fel și să folosiți adeziv fierbinte atunci când este necesar pentru a vă menține motorul rezistent la uzură. Veți aprecia că ați făcut-o.

Fii creativ cu el!

Puteți găsi aceste motoare interesante în multe locuri diferite. Vă sugerăm să găsiți jucării reduse sau uzate și să le săpați în cele pentru piese. Elevilor mai în vârstă le-ar putea plăcea chiar să participe la acțiune! (este destul de cathartic, promitem)

Pasul 9: Partea 2: Șasiu Bot

Partea 2: Botul are nevoie de un corp

Partea din acest proces este ca dvs. să decideți ce vor folosi studenții dvs. pentru șasiul lor de bot. În pasul următor voi împărtăși un PDF pe care l-am folosit cu un dispozitiv de tăiere cu laser pentru a tăia piese standardizate personalizate pentru această activitate, dar în acest pas aș dori să vorbesc despre opțiunile pe care le puteți folosi dacă nu aveți un laser tăietor la îndemână.

Materiale reciclabile

O variantă clasică a roboților cu vibrații folosește materiale reciclate, cum ar fi spumă, pahare de plastic și recipiente pentru alimente aruncate pentru șasiul botului. Aceasta este o opțiune viabilă și este deschisă pentru a o utiliza într-o ciupire, dar găsim că studenții tind să se distreze mai mult și să intre mai mult în provocarea designului, dacă materialele lor pot rezista la prototipuri și jocuri grele.

Când venim cu abordarea noastră asupra acestei activități, am vrut să punem împreună ceva care să fie dezordonat și reutilizabil. Unul dintre marii creatori de mizerie sunt materialele lipitoare lipicioase, cum ar fi banda și adezivul fierbinte, iar adăugarea foarfecelor la o activitate duce la reutilizarea materialelor pe câteva cârlige. Din păcate, în cazul materialelor reciclate, utilizarea benzii, a foarfecelor și a lipiciului fierbinte este aproape inevitabilă.

Pe scurt, dacă nu aveți mult timp, materialele reciclate pot părea o idee bună, dar materialele de curățare și colectare vă vor lua mai mult timp decât ar avea piese rezistente și refolosibile.

Hei, pot să-ți iau resturile din magazin?

O altă opțiune, dacă nu aveți acces la un dispozitiv de tăiat cu laser, este colectarea de resturi de lemn sau acrilice și găurirea găurilor sau tăierea crestăturilor în ele pentru ca elevii să le adapteze, să le conecteze sau să le modifice pentru roboții lor. În timp ce prototipăm designul nostru final, am renunțat puțin și poate fi destul de distractiv, știți doar că, dacă alegeți să găuriți acrilul, este predispus la spargere.

Majoritatea magazinelor care au mașini mari de tăiat vor produce resturi de formă ciudată / unice, de care nu au nevoie, și ar fi fericiți să le scoateți de pe mâini.

Fii creativ

Deoarece scriu acest lucru instructiv pentru părinți, profesori și personalul muzeului, aproape că nu trebuie să scriu nimic mai mult decât atât. S-ar putea să știți deja ce resurse sunt disponibile pentru a obține piese și piese aleatorii pentru copiii dvs., poate că ați încetat deja să citiți pentru a găuri într-un set de tigri de jucărie din plastic dur pentru copiii dvs. de a folosi și, dacă da, fantastic!

Știți doar că orice și orice pot fi utile. Am găsit o utilizare destul de mare din periile vechi / noi de curățat din lemn și o găleată de jucării donate.

Dacă îți scânteie imaginația, dacă ai 100 de ele sau dacă ți-o va lipsi, atunci s-ar putea să te uiți doar la un potențial corp bot.

Pasul 10: Cont șasiu bot

PDF

Am atașat un fișier PDF și un fișier Adobe Illustrator la acest pas pentru a le utiliza la tăierea acelorași bucăți pe care le-am folosit pentru această activitate.

SFATURI

În funcție de tăietorul laser, vă recomandăm să folosiți 1/4 sau 1/8 inch inch lemn sau acril pentru piesele dvs. Am ales acrilic de 1/4 inch grosime. Am mers cu acest material și grosime datorită disponibilității și durabilității.

Aici puteți găsi foi acrilice groase de 1/8 inch

Aici puteți găsi același tăietor cu laser pe care l-am folosit pentru prototipuri

Am ales dimensiunea și forma pieselor noastre de bot după câteva prototipuri, dar puteți utiliza propria intuiție pentru a adăuga triunghiuri, pătrate, dreptunghiuri sau orice altă formă doriți la mix. Rețineți că aceste motoare vor „cary” doar atât de multă greutate, așa că păstrați-vă formele mici și vedeți ce pot face copiii!

Încercați să modificați și materialele pe care le utilizați pentru corp. Cu cât elevii dvs. au mai multă expunere la diferite materiale, cu atât mai bine. Poate că în prima zi folosesc doar lemn, în timp ce ziua 2 are materiale diferite pentru provocări diferite.

Am ales în mod specific dimensiunea găurii din această piesă mică pentru a se potrivi cu două materiale pe care le avem din abundență și pe care știam că vrem să le folosim:

• 10-24 șuruburi, piulițe și piulițe cu aripi.
• Golf T-uri

Aceste materiale funcționează bine ca picioarele și au constituit o mare parte din prototiparea noastră, așa că am proiectat în jurul lor. Simțiți-vă liber să vă adaptați designul pentru a se potrivi materialelor dvs. specifice.

Adaptări

Am folosit vopsea spray cu tablă pe care o puteți găsi aici, pentru a acoperi piesele noastre. Vom vorbi mai multe despre acest pas mai târziu în secțiunea noastră de materiale, dar rețineți că acoperirea lor cu vopsea în tablă este complet opțională.

Pasul 11: Partea 3: Materiale pentru construirea de bot

În această ultimă secțiune vom vorbi despre ce materiale diferite puteți folosi pentru ca copiii să își modifice și să-și construiască roboții.

Vă rugăm să le luați ca sugestii și nu ca reguli. Este posibil să aveți în vedere materiale pe care doriți să le folosiți pentru clasa dvs. care sunt mai relevante pentru nivelul de competență al subiectului sau al elevului și, dacă da, mergeți la el!

Ultima notă înainte de a continua:

Î: Materialele bot pot face corpuri bot?

R: Da, desigur

Î: Corpurile bot pot fi utilizate ca materiale bot?

A: Da, da, da!

Le-am descompus în aceste secțiuni, pentru că avea cel mai mult sens. Unii dintre roboții mei preferați pe care i-am văzut realizați în această activitate au fost construiți din piese de schimb.

Pasul 12: Materiale pentru construirea de bot: conexiuni rapide

Conexiuni rapide și reutilizare

În timp ce prototipăm această activitate, obiectivul nostru a fost realizarea de conexiuni rapide, astfel încât studenții să se concentreze mai mult pe proiectarea lor, decât să-și pună materialele în funcțiune. De asemenea, am dorit să eliminăm utilizarea benzii pentru a face mai ușor curățarea postwords-urilor, dar și pentru a putea folosi aceleași materiale din nou și din nou. Având în vedere aceste obiective, am decis să folosim

• Benzi elastice non latex
• Sârmă manuală
• Agrafe

• Curățătoare de țevi

  Acestea le-am tăiat la 3 dimensiuni diferite, codificate prin culori

Pasul 13: Materiale pentru construirea de bot: sursă de alimentare

Baterii

Roboții dvs. vor avea nevoie de o sursă de energie, așa cum fac toți roboții buni.

Baterii AA

Pasul 14: Materiale pentru construirea botului: modificări ale botului

Moduri Bot

Probabil că cea mai bună parte din crearea roboților dvs. va fi modificarea acestora pentru provocarea dvs. specifică. Pentru aceste modificări (sau pentru a face robotul în general), vă recomandăm să aveți la dispoziție o mulțime de materiale reci pentru copiii dvs. cu care să lucreze. Iată câteva dintre articolele noastre mai recomandate

• Tricouri de golf

• Paie de ceai cu bule

  Eventual tăiat face diferite dimensiuni

• Perii de dinți
• Tăiați bastoanele

Moduri alternative de bot

În imaginile pentru acest pas, veți găsi câteva moduri destul de unice pe care le-am batjocorit pentru această activitate, cum ar fi roțile, picioarele, periile, etc. asociat cu 5/16 șuruburi. Acest lucru le permite copiilor să-și lase imaginația să se elibereze, dar poate fi folosit și pentru a extinde activitatea și a o face accesibilă grupurilor școlare mai vechi. Încercați să asociați aceste moduri mai avansate cu motoarele mai avansate și vedeți ce se poate întâmpla!

Pasul 15: Materiale pentru construirea de bot: Vopsea (Opțional)

O extensie destul de comună pentru activitatea roboților înfiorători este ca roboții să vopsească sau să mâzgălească. Este atât de obișnuit că sunt dispus să pariez că câțiva dintre voi nu au văzut această activitate fără această extensie.

Ne-am prototipat roboții pentru a crea și artă de mâzgălit, dar cu o mică modificare: Chalk Paint

Am mers cu vopsea cu cretă în loc de markere sau alte vopsele lichide din cauza cât de ușor este de spălat și cât de ușor este de făcut.

Realizarea vopselei simple cu cretă

Aici puteți comanda cretă mare pentru trotuar. Odată ce ajunge, adunați pur și simplu creta de aceeași culoare, folosiți un ciocan și sfărâmați bastoanele individuale de cretă în pulbere.

Într-un recipient sigur pentru lichide, mai întâi adăugați pulberea de cretă, apoi adăugați în cantități mici de apă, amestecând până când consistența este groasă, dar nu gros.

Această vopsea funcționează cel mai bine atunci când este aplicată destul de groasă pe perii.

Dacă amestecul de cretă / apă se usucă, se poate adăuga mai multă apă mai târziu.

Acoperirea robotilor dvs. cu vopsea de tablă

Pentru a decora în continuare roboții noștri, am acoperit piesele hexagonale în vopsea de tablă, pe care o puteți găsi aici, permițând copiilor să-și vopsească roboții folosind vopsea cu cretă și pensule.

Ai putea avea roboți „înarmați” cu pensule care se luptă între ei. Primul bot care marchează adversarul câștigă. Luptele pe echipe (Red V. Blue) funcționează la fel de bine.

Pasul 16: Materiale pentru construcții: Arenă / Pericole pentru mediu (Opțional)

Am constatat că punerea copiilor să-și construiască propria arenă și să adauge propriile pericole a funcționat foarte bine.

Pentru a face acest lucru, am folosit un material special „Stâncile Lunii” pe care l-am realizat deja pentru o activitate separată.

Deoarece acest instructable nu este dedicat modului de realizare a acestui tip de material, voi expune procesul în puncte glonț

• Resturi de magazin din lemn lipite între ele
• Șlefuit până arată ca niște pietre
• Culori interesante vopsite cu acid

Alte materiale pe care le-am folosit de-a lungul rocilor lunare au fost:

• Blocuri de lemn (Kappla funcționează bine)
• Tuburi de prosoape de hârtie (hei, le puteți acoperi și cu vopsea spray cu tablă)
• Mingi de golf
• Mingi de tenis

Aceste materiale pot crea arena și provocările, dar pot ajuta și imaginația elevilor în determinarea propriilor provocări.

• "Vreau să fac un bot pentru a împinge o minge de tenis"
• „Vreau să fac un bot pentru a doborî un turn de bloc”
• „Vreau să fac un bot care să poarte o rocă lunară”