Roboti! a Design Lab Activity: 16 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Motory Quick Connect

Často při zajišťování činnosti robota / elektroniky ve třídě nebo muzeu* se může zdát, že většinu času využíváme jednoduše tím, že ukážeme našim skupinám, jak připojit motor k baterii, a pracujeme na návrhu s tím, kolik času zbývá.

Vyvinuli jsme motor pro rychlé připojení, který nechává našim studentům více prostoru pro návrhové myšlení a tráví méně času s páskou a jiným nepořádným spotřebním materiálem, aby mohli začít.

První část tohoto návodu je věnována tomu, jak jsme vyrobili naše rychle připojitelné motory a jak je používat ve vaší třídě nebo muzeu.

Pokud jste se dostali k tomuto neřešitelnému prostřednictvím našeho blogu v New York Hall of Science, již jste si prohlédli pokyny k výrobě našich motorů s rychlým připojením, takže můžete v kroku 9 přeskočit dopředu k šasi robota

Bot podvozek

Dále si povíme o našem šasi botů, o tom, jak je vyrobit a z čeho je vyrobit.

Materiály bot

Protože tento instruktáž má sloužit pedagogům a pracovníkům muzea, strávíme nějaký čas v tomto instruktážním povídání o materiálech, které můžete zahrnout do své třídy, aby se jejich aktivita při stavění robotů dostala na novou úroveň.

Již brzy: Tipy pro usnadnění

Tuto aktivitu v současné době provozujeme v našem muzeu, zkoušíme nové věci a vyvíjíme techniky usnadnění. I když by bylo lhostejné podělit se o to, co právě děláme v našem muzeu, mysleli jsme si, že dáme trochu času, abychom si aktivitu promysleli a naplánovali, co funguje nejlépe. Jak již bylo řečeno, zůstaňte naladěni na aktualizovaný návod a sdílejte několik dalších tipů a triků, jak tuto aktivitu provozovat ve své třídě.

Děkuji a užívejte si!

*(Vzhledem k množství otázek, které jsme dostali od pedagogů ohledně motoru rychlého připojení, konkrétně použijeme „student“a „pedagog“k označení účastníků aktivity a zprostředkovatele aktivity, ale tato aktivita nemusí být spuštěna v škola. Může fungovat také v muzeu nebo v domácím prostředí)

Krok 1: Část 1 Motory pro rychlé připojení

První část tohoto pokynu je o motorech Quick Connect, které slouží k animaci našich robotů. Jedná se o motory, které jsme zakoupili a upravili, abychom je mohli snadno připojit a odpojit od kladných a záporných stran baterie AA pomocí magnetů. V této části budeme:

• Zkontrolujte potřebné materiály a nástroje
• Podívejte se, jak upravit držák motoru
• Vysvětlete, jak připojit motor k držáku motoru
• Dejte nám vědět, jak posílit vaše motory, aby byly odolnější
• Ukážeme vám, jak připojit magnety k vašim motorům
• Poskytne vám tipy, triky, úpravy a úpravy pro používání těchto motorů u různých věkových skupin

Krok 2: Motory rychlého připojení: materiály

Materiály pro motory Quick Connect

• Mini elektrický motor s držáky, který můžete zakoupit zde.

  Vybrali jsme tyto konkrétní motory, protože byly připraveny s držákem, což vašim studentům ušetří čas na stavbu a umožní jim přejít přímo k designu

• Keramické prstencové magnety, které můžete zakoupit zde. Toto je materiál, který důrazně doporučujeme pro mladší děti.

  • Alternativně můžete použít silnější neodymové magnety ze „vzácných zemin“, které můžete zakoupit zde.

    Pamatujte, že pedagogové, zaměstnanci muzea a rodiče by měli být obezřetní při uvádění dětí do aktivit se silnými magnety a elektřinou. Tato aktivita zahrnuje obojí

• Svěrák nebo nějaké svorky
• Smršťování teplem. Experimentovali jsme s několika velikostmi z této sady.
• Elektrická vrtačka s vrtákem 3/16 nebo ekvivalentním
• Horká lepicí pistole
• Zapalovač (nebo volitelně horkovzdušná pistole)
• Asi 10–15 minut na jeden motor, podle toho, jak efektivní je váš proces.

Jakmile vaše materiály dorazí, proveďte následujících několik kroků, aby byly připraveny na to, aby je vaši studenti mohli používat ve svých robotech.

Krok 3: Motory rychlého připojení: Úprava držáků motoru

Jakmile motory dorazí, odstraňte bílé plastové úchyty a připravte je na úpravu. Budete muset vyvrtat tři otvory, abyste tyto držáky vylepšili a vylepšili pro studenty.

Připravte si svěrák nebo svěrku a elektrickou vrtačku s vrtákem 3/16 palce (nebo ekvivalentem).

Do držáku vyvrtáte tři otvory

• Dva na obou stranách držáku
• Jeden uprostřed, jak je uvedeno
• Viz obrázky připojené k tomuto kroku jako reference.

Dva otvory na obou stranách držáku jsou určeny pro průchod kladného a záporného vodiče. Otvor ve středu slouží k připevnění motoru k tělu robota pomocí řemeslného drátu, čističů potrubí nebo provázku.

Alternativně by mělo být možné protáhnout oba dráty středním otvorem a nechat je na obou stranách, aby je vaši studenti mohli použít při montáži motoru na podvozek robota. Tuto metodu jsme netestovali, takže nám dejte vědět, pokud se o to pokusíte, a pošlete nám nějaké obrázky!

Krok 4: Motory pro rychlé připojení: Montáž vašich motorů

Jakmile budete mít vyvrtané otvory, namontujte motor podle obrázku pro tento krok a zabalte kladné a záporné čáry skrz vnější dva otvory.

Je důležité, abyste vodiče omotali, abyste chránili relativně slabé pájecí body v zadní části motoru. Pokud by student natáhl drát přímo, pájecí bod by se zlomil a drát by se uvolnil. V této konfiguraci je síla stejného tahu směrována na držák, který absorbuje sílu a snižuje riziko rozpadu motoru.

Méně času na opravu = více úžasného času pedagoga. Žádný strach, díváme se ven!

Krok 5: Motory pro rychlé připojení: HORKÉ LEPIDLO

Jakmile budete mít držáky motoru připravené a nabité, doporučujeme použít horké lepidlo, které mu poskytne poslední vrstvu zabezpečení.

Krok 6: Motory rychlého připojení: Pájení magnetů

Nyní byste měli mít pružný, montovatelný motor se dvěma dráty vycházejícími zezadu. V tomto kroku přizpůsobíme dráty pomocí prstencových magnetů, abychom dětem usnadnili prototypování svých nápadů. Podívejte se na naše obrázky v pořadí, které budete následovat, spolu s těmito kroky odrážky.

• Nejprve pomocí odizolovače odstraňte asi palec a půl izolace ze dvou vodičů vycházejících ze zadní části vašeho motoru
• Nyní na každý vodič naneste plášť tepelně smrštitelný. (Ne vážně, pokud to neuděláte teď, zapomenete a později toho budete litovat).
• Jakmile máte smršťovač zapnutý, omotejte drát kolem prstencového magnetu a zajistěte jej otočením.
• Na drát pod magnetem naneste malý bod pájky, aby zůstal na místě.
• Nyní posuňte tepelný smršťovač nahoru, aby zakryl odkrytý vodič k základně magnetu. (Pokud jste tedy tento tepelný smršťovač nenasunuli před tímto krokem, budete vědět, co jsem myslel „později toho moc lituji“)

• V tomto okamžiku můžete začít řadit vyráběné motory tak, že je zavěsíte na kovový povrch. Jakmile je všechny uděláte, můžete si vzít horkovzdušnou pistoli a pomalu ji spouštět po linii, dokud nebude vaše tepelné smršťování těsné kolem vodičů. Je to velmi uspokojivé.

  Pokud nemáte horkovzdušnou pistoli, můžete tento poslední krok provést postupně se zapalovačem. Stále uspokojující

Krok 7: Motory rychlého připojení: Tipy, triky, úpravy a úpravy

Pokud jste dosud postupovali podle těchto kroků, měli byste mít motor připravený k použití ve vaší třídě, stačí připojit magnety ke kladným a záporným pólům baterie (n) AA a sledovat, jak to jde!

Několik tipů a triků:

V tuto chvíli si možná říkáte, k čemu ta prostřední díra slouží. Vaši studenti mohou pomocí tohoto otvoru a čističe trubek nebo řemeslného drátu připevnit svůj motor k povrchu

Někteří mladší studenti, kteří vyrábějí roboty, kteří se pohybují vibracemi, nemusí mít dovednosti ani trpělivost, aby mohli na své motory sami vložit excentrické kolébání. V tomto případě byste jim pravděpodobně měli dát jeden na každý motor. Doporučujeme kousek horkého lepidla nebo zátku na víno

Pro skladování nebo během aktivit můžete tyto motory zavěsit jako chilli papričky tak, že je zavěsíte na kovový povrch

Úpravy a úpravy

Design Lab ví, že ne každá třída je stejná a že každá aktivita může a měla by být upravena pedagogem pro jejich konkrétní skupinu studentů. K tomu máme nějaké úpravy a úpravy. Rozdělil jsem to do sekcí pro „starší“studenty (střední škola přes střední školu) a mladší studenty

Starší studenti

přečtěte si prosím pořádně

• U starších studentů možná nebudete muset balit dráty a lepit motor do držáku. To by jim mohlo poskytnout větší svobodu používat motor složitějšími způsoby nebo použít velký svislý otvor v držáku motoru před vložením motoru.

  Varování: Můžete být v pokušení to udělat, protože nemáte moc času, nebo protože vaši studenti jsou obecně k materiálům šetrní. Nezapomeňte, že neustálé opravy těchto motorů vyžadují mnohem více času, než aby byly od začátku robustní

• Pro tuto aktivitu můžete zkusit použít silnější magnety „vzácných zemin“, které jsem zmínil v seznamu materiálů. Tyto magnety jsou extrémně silné a malé, takže je obtížné je odpojit od baterie vibracemi, a proto jsou pro tuto činnost ideální.

  Varování: Při vystavování studentů silným magnetům a elektřině je třeba dodržovat veškerou náležitou opatrnost

  Varování: Pokud jsou tyto magnety spolknuty vašimi studenty, existuje reálná možnost zranění a smrti. Tyto magnety jsou velmi silné. Nevystavujte své studenty jim, pokud existuje riziko požití

• Zkuste zavést drátová prodloužení! Do krokových obrázků jsem zařadil jejich obrázek. Tato adaptace by mohla studentům poskytnout větší svobodu v inovacích tím, že zapojí řetězec baterií dohromady, prodlouží délku svého robota nebo dokonce zacyklí provizorní přepínače. (Možná dokonce přidání skutečných přepínačů.

  Varování: Pokud studenti spojí kladný a záporný pól baterie dohromady pomocí drátových prodlužovaček, baterie se nebezpečně zahřeje. Při zavádění elektřiny do učebních osnov ve třídě vždy buďte opatrní

Mladší studenti

Pro děti do 5 let doporučujeme následující tipy pro používání těchto motorů

• Strukturujte aktivitu více kolem připojení baterie a experimentování se spřádacím motorem

  • Mějte k dispozici měkké materiály, jako je řemeslná pěna k přichycení k tyčovým motorům.

    Pro studenty tohoto věku je velmi přínosné nechat je připevnit na motor, který sami připojili, řemeslnou pěnu

Nechte studenty namontovat své motory na povrchy pomocí hlíny nebo lepkavé lepidla (ale dávejte pozor, aby se neucpaly v pohyblivých částech motorů)

Krok 8: Motory rychlého připojení: Adaptace a úpravy Pokrač

Také jsme si užili spoustu zábavy s použitím stejné magnetické metody k přizpůsobení složitějších motorů

Nezapomeňte chránit dráty nějakým způsobem a v případě potřeby použít horké lepidlo, aby byl váš motor odolný proti opotřebení. Oceníte, že jste to udělali.

Buďte s tím kreativní!

Tyto zajímavé motory najdete na mnoha různých místech. Doporučujeme najít slevu nebo použité hračky a kopat do nich na díly. Starším studentům se dokonce může líbit zapojit se do akce! (je to dost katarzní, slibujeme)

Krok 9: Část 2: Bot Chassis

Část 2: Bot potřebuje tělo

Součástí tohoto procesu je, abyste se rozhodli, co vaši studenti použijí pro své šasi botů. V dalším kroku budu sdílet soubor PDF, který jsme použili s laserovou řezačkou k vystřihnutí vlastních standardizovaných kusů pro tuto aktivitu, ale v tomto kroku bych chtěl mluvit o možnostech, které můžete použít, pokud nemáte laser řezačka po ruce.

Recyklované materiály

Klasická variace vibračních robotů využívá na podvozek bot recyklované materiály, jako je pěna, plastové kelímky a vyřazené nádoby na potraviny. Toto je životaschopná možnost a je pro vás otevřená, ale zjistíme, že studenti mají tendenci se více bavit a více se zapojit do výzvy designu, pokud jejich materiály vydrží těžké prototypování a hraní.

Když jsme přicházeli s naším přístupem k této aktivitě, chtěli jsme dát dohromady něco, co by bylo málo nepořádné a opakovaně použitelné. Jedním z velkých tvůrců nepořádku jsou lepivé spojovací materiály, jako je páska a horké lepidlo, a přidáním nůžek k činnosti se znovupoužitelnost materiálů sníží o několik kolíků. U recyklovaných materiálů je bohužel použití pásky, nůžek a potenciálně horkého lepidla téměř nevyhnutelné.

Stručně řečeno, pokud nemáte mnoho času, mohou se recyklované materiály zdát jako dobrý nápad, ale čištění a shromažďování materiálů vám nakonec zabere více času, než by tomu bylo u odolných a opakovaně použitelných dílů.

Hej, můžu dostat vaše kousky z obchodu?

Další možností, pokud nemáte přístup k laserové řezačce, je sbírání dřevěných nebo akrylových zbytků obchodu a vrtání otvorů nebo řezání zářezů do nich, aby je studenti mohli přizpůsobit, připojit nebo upravit pro své roboty. Při prototypování našeho konečného designu jsme s tím trochu přestali a může to být docela zábava, vězte, že pokud se rozhodnete vrtat do akrylátu, může se rozbít.

Většina obchodů, které mají velké řezací stroje, vyrobí liché / jedinečné kousky, které nepotřebují, a bylo by potěšením, kdybyste je sundali z rukou.

Buďte kreativní

Jelikož píši tento návod pro rodiče, učitele a pracovníky muzea, téměř nemusím psát nic víc než jen to. Možná už víte, jaké zdroje máte k dispozici pro získávání náhodných kusů a dílů pro vaše děti, možná jste už přestali číst a vrtat otvory v sadě tvrdých plastových tygrů pro děti, které mohou používat vaše děti, a pokud ano, fantastické!

Vězte, že cokoli a všechno může být užitečné. Ze starých / nových dřevěných kartáčů a kbelíku darovaných hraček jsme našli docela dost využití.

Pokud to podnítí vaši představivost, pokud jich máte 100, nebo pokud někomu bude chybět, možná se právě díváte na potenciální tělo robota.

Krok 10: Bot Chassis Cont

PDF

K tomuto kroku jsme připojili soubor PDF a Adobe Illustrator, který můžete použít při řezání stejných kusů, které jsme pro tuto aktivitu používali.

TIPY

V závislosti na vaší laserové řezačce doporučujeme pro vaše kousky použít dřevo o velikosti 1/4 nebo 1/8 palců. Vybrali jsme akrylát o tloušťce 1/4 palce. Šli jsme s tímto materiálem a tloušťkou kvůli dostupnosti a trvanlivosti.

Zde najdete akrylové desky o tloušťce 1/8 palce

Zde najdete stejné dřevo pro laserové řezání, jaké jsme použili pro prototypy

Po několika prototypování jsme vybrali velikost a tvar našich kusů bot, ale můžete použít vlastní intuici a přidat do směsi trojúhelníky, čtverce, obdélníky nebo jakýkoli jiný tvar. Uvědomte si, že tyto motory „unesou“jen tolik váhy, takže své tvary udržujte malé a uvidíte, co děti dokážou!

Zkuste také změnit materiály, které používáte na tělo. Čím více budou vaši studenti různým materiálům vystaveni, tím lépe. První den možná používají pouze dřevo, zatímco druhý den má různé materiály pro různé výzvy.

Konkrétně jsme vybrali velikost otvoru v tomto malém kousku, aby se vešly do dvou materiálů, kterých máme dostatek, a které jsme věděli, že chceme použít:

• 10-24 šroubů, matic a křídlových matic.
• Golf T's

Tyto materiály fungují dobře jako nohy a tvoří velkou část našich prototypů, takže jsme je navrhli. Nebojte se přizpůsobit svůj design tak, aby odpovídal vašim konkrétním materiálům.

Adaptace

K potažení našich kousků jsme použili tabuli ve spreji, kterou najdete zde. Více o tomto kroku si povíme později v naší sekci materiálů, ale všimněte si, že jejich potažení barvou na tabuli je zcela volitelné.

Krok 11: Část 3: Materiály pro stavbu bot

V této poslední části si povíme o tom, jaké různé materiály můžete použít pro děti k úpravám a stavbě jejich robotů.

Berte to prosím jako návrhy a ne jako pravidla. Možná máte na mysli materiály, které chcete ve své třídě použít a které jsou relevantnější pro váš předmět nebo úroveň znalostí studentů, a pokud ano, jděte do toho!

Poslední poznámka, než budeme pokračovat:

Otázka: Mohou materiály botů vyrábět těla bot?

A: Samozřejmě

Otázka: Lze těla botů použít jako materiály bot?

A: Ano, ano!

Právě jsem je rozdělil do těchto sekcí, protože to dávalo největší smysl. Někteří z mých oblíbených robotů, které jsem viděl při této činnosti, byli vyrobeni z náhradních dílů.

Krok 12: Materiály pro stavbu bot: Rychlé připojení

Rychlé připojení a opětovné použití

Při prototypování této aktivity bylo naším cílem rychlé připojení, aby se studenti více soustředili na svůj design než na to, aby jejich materiály fungovaly. Chtěli jsme také eliminovat používání pásky, abychom usnadnili čištění doslovů, ale také abychom mohli používat stejné materiály znovu a znovu. S ohledem na tyto cíle jsme se rozhodli používat

• Non latexové elastické pásky
• Řemeslný drát
• Pořadače klipy

• Čističe potrubí

  Ty jsme nařezali na 3 různé, barevně odlišené velikosti

Krok 13: Materiály pro stavbu bot: Zdroj energie

Baterie

Vaši roboti budou potřebovat zdroj energie, jako všichni dobří roboti.

AA baterie

Krok 14: Materiály pro stavbu bot: Modifikace botů

Mody pro roboty

Pravděpodobně nejlepší součástí výroby vašich robotů bude jejich úprava pro vaši konkrétní výzvu. Pro tyto úpravy (nebo obecně pro robota) doporučujeme mít k dispozici spoustu skvělých materiálů, se kterými budou vaše děti pracovat. Zde jsou některé z našich více doporučovaných položek

• Golfová odpaliště

• Slámy z bublinkového čaje

  Případně střih dělat různé velikosti

• Zubní kartáčky
• Chop Sticks

Alternativní režimy botů

Na obrázcích pro tento krok najdete několik docela jedinečných modů, které jsme pro tuto aktivitu zesměšňovali, jako jsou kola, nohy, kartáče atd. Našli jsme nějaké náhradní materiály a jedinečné kousky a připevnili je k závitovým vložkám 5/16 palce, které jsme spárováno s 5/16 šrouby. To umožňuje dětem popustit uzdu fantazii, ale lze je také využít k rozšíření aktivity a zpřístupnění pro starší školní skupiny. Zkuste spárovat tyto pokročilejší mody s pokročilejšími motory a uvidíte, co se může stát!

Krok 15: Materiály pro stavbu bot: Barva (volitelně)

Docela běžným rozšířením aktivity shudder robotů je malování nebo čmárání vašich robotů. Je to tak běžné, že jsem ochoten se vsadit, že někteří z vás tuto aktivitu bez tohoto rozšíření neviděli.

Prototypovali jsme naše roboty, abychom také vytvořili čmáranici, ale s malým vylepšením: Chalk Paint

Místo fixů nebo jiných tekutých barev jsme šli s křídovou barvou, protože se dá snadno mýt a jak snadno se vyrábí.

Výroba jednoduché křídové barvy

Zde si můžete objednat velkou křídu na chodník. Jakmile dorazí, jednoduše nasbírejte křídu stejné barvy, použijte kladivo a rozdrťte jednotlivé tyčinky křídy na prášek.

Do nádoby bezpečné pro kapalinu nejprve přidejte křídový prášek a poté přidejte malé množství vody za stálého míchání, dokud nebude konzistence hustá, ale ne hustá.

Tato barva funguje nejlépe, když je na štětce nanesena poměrně hustá.

Pokud směs křídy a vody zaschne, můžete přidat další vodu později.

Potažení botů barvou na tabuli

Abychom dále ozdobili naše roboty, pokryli jsme šestihranné kousky tabulovou barvou, kterou najdete zde, což dětem umožňuje malovat své roboty křídovou barvou a štětci.

Mohli byste potenciálně mít roboty „vyzbrojené“malířskými štětci, které mezi sebou budou bojovat. První bot, který na svém protivníkovi udělá stopu, vyhrává. Týmové bitvy (červená V. modrá) fungují stejně dobře.

Krok 16: Materiály pro stavbu: Nebezpečí pro arénu / životní prostředí (volitelně)

Zjistili jsme, že když si děti postaví vlastní arénu a přidají vlastní nebezpečí, funguje to velmi dobře.

K tomu jsme použili speciální materiál „Moon Rocks“, který jsme již vyrobili pro samostatnou aktivitu.

Protože tento návod není věnován tomu, jak vyrobit tento typ materiálu, prostuduji postup v odrážkách

• Zbytky dřevěných obchodů slepené dohromady
• Broušené, dokud nevypadají jako kameny
• Kyselinou barvené zajímavé barvy

Další materiály, které jsme použili podél měsíčních skal, byly:

• Dřevěné bloky (Kappla funguje dobře)
• Trubky na papírové ručníky (hej, můžete je potáhnout také barvou ve spreji na tabuli)
• Golfové míčky
• Tenisové míčky

Tyto materiály mohou dělat arénu a výzvy, ale také pomáhají představivosti studentů při určování jejich vlastních výzev.

• „Chci udělat bota, který tlačí tenisový míček“
• „Chci udělat robota, který srazí blokovou věž“
• „Chci udělat bota, který nese měsíční skálu“