Roboty! a Design Lab Activity: 16 Steps

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Motory Quick Connect

Často pri sprostredkovaní činnosti robota / elektroniky v triede alebo v múzeu* sa môže zdať, že väčšinu času využívame jednoducho tým, že našim skupinám ukážeme, ako pripojiť motor k batérii, a pracujeme na dizajne, ktorý čas zostáva.

Vyvinuli sme motor rýchleho pripojenia, ktorý necháva našim študentom viac priestoru na používanie dizajnérskeho myslenia a trávi menej času používaním pásky a iného špinavého spotrebného materiálu, aby ich mohol začať.

Prvá časť tohto návodu je venovaná tomu, ako sme vyrobili naše rýchlospojkové motory a ako ich používať vo vašej triede alebo múzeu.

Ak ste sa k tomuto neriešiteľnému problému dostali prostredníctvom nášho blogu v New York Hall of Science, už ste si prezreli pokyny na výrobu našich motorov s rýchlym pripojením, takže pokojne preskočte dopredu na podvozok robota v kroku 9

Bot podvozok

Ďalej si povieme niečo o našom šasi botov, ako ich vyrobiť a z čoho ich vyrobiť.

Materiály na topánky

Pretože tento návod je zameraný na to, aby slúžil pedagógom a personálu múzea, strávime v ňom nejaký čas rozhovorom o materiáloch, ktoré môžete zaradiť do svojej triedy, aby ste ich aktivitu pri stavaní robotov posunuli na novú úroveň.

Už čoskoro: Tipy na uľahčenie

Túto aktivitu v súčasnej dobe prevádzkujeme na poschodí nášho múzea, skúšame nové veci a vyvíjame techniky uľahčovania. Aj keď by bolo veľa, podeliť sa o to, čo práve robíme v našom múzeu, mysleli sme si, že dáme trochu času na premyslenie činnosti a naplánovanie toho, čo funguje najlepšie. To znamená, že zostaňte naladení na aktualizovaný návod a podeľte sa o niekoľko ďalších tipov a trikov na spustenie tejto aktivity vo svojej triede.

Ďakujem a užívajte si!

*(Vzhľadom na množstvo otázok, ktoré sme dostali od pedagógov týkajúcich sa motora rýchleho pripojenia, použijeme výraz „študent“a „pedagóg“na označenie účastníkov aktivity a sprostredkovateľa aktivít, ale táto aktivita sa nemusí vykonávať v škola. Môže fungovať aj v múzeu alebo v domácom prostredí)

Krok 1: Časť 1 Motory rýchleho pripojenia

Prvá časť tohto návodu je o motoroch Quick Connect, ktoré sa používajú na animáciu našich robotov. Jedná sa o motory, ktoré sme zakúpili a upravili tak, aby sa pomocou magnetov dalo ľahko pripojiť a odpojiť od kladných a záporných strán batérie AA. V tejto časti budeme:

• Prečítajte si potrebné materiály a nástroje
• Pozrite sa, ako upraviť držiak motora
• Vysvetlite, ako pripojiť motor k držiaku motora
• Dajte nám vedieť, ako posilniť vaše motory, aby boli odolnejšie
• Ukáže vám, ako pripojiť magnety k vašim motorom
• Poskytne vám tipy, triky, úpravy a úpravy pre používanie týchto motorov s rôznymi vekovými skupinami

Krok 2: Motory rýchleho pripojenia: materiály

Materiály pre motory Quick Connect

• Mini elektrický motor s držiakmi, ktorý si môžete kúpiť tu.

  Vybrali sme tieto konkrétne motory, pretože boli pripravené s držiakom, ktorý vašim študentom ušetrí čas na stavbu a umožní im dostať sa priamo do dizajnu

• Keramické prstencové magnety, ktoré si môžete kúpiť tu. Tento materiál dôrazne odporúčame pre mladšie deti.

  • Alternatívne môžete použiť silnejšie neodymové magnety zo „vzácnych zemín“, ktoré si môžete kúpiť tu.

    Pamätajte si, že pedagógovia, pracovníci múzea a rodičia by mali byť obozretní pri uvádzaní detí do aktivít so silnými magnetmi a elektrinou. Táto aktivita zahŕňa oboje

• Zverák alebo niektoré svorky
• Zmršťovacia. Experimentovali sme s niekoľkými veľkosťami z tejto sady.
• Elektrická vŕtačka s vrtákom 3/16 alebo ekvivalentom
• Horúca lepiaca pištoľ
• Zapaľovač (alebo voliteľne tepelná pištoľ)
• Asi 10-15 minút na jeden motor, v závislosti od toho, ako efektívny je váš proces.

Hneď ako vaše materiály dorazia, postupujte podľa nasledujúcich niekoľkých krokov a pripravte ich tak, aby ich vaši študenti mohli používať vo svojich robotoch.

Krok 3: Motory rýchleho pripojenia: Úprava úchytiek motora

Hneď ako prídu motory, odstráňte biele plastové úchytky a pripravte ich na úpravu. Na vylepšenie týchto úchytiek a ich vylepšenie pre študentov budete musieť vyvŕtať tri otvory.

Pripravte si zverák alebo svorku a elektrickú vŕtačku s vrtákom 3/16 palca (alebo ekvivalentom).

Do držiaka vyvŕtate tri otvory

• Dva na oboch stranách držiaka
• Jeden v strede, ako je uvedené
• Referenčné informácie nájdete v obrázkoch priložených k tomuto kroku.

Dva otvory na oboch stranách držiaka slúžia na prechod kladných a záporných vodičov. Otvor v strede slúži na pripevnenie motora k telu robota remeselným drôtom, čističmi rúrok alebo šnúrkou.

Alternatívne by malo byť možné, aby ste oba vodiče pretiahli stredovým otvorom a nechali ich na oboch stranách pre svojich študentov, aby ich mohli použiť pri montáži motora na podvozok robota. Túto metódu sme netestovali, takže ak sa o to pokúsite, dajte nám vedieť a pošlite nám niekoľko fotografií!

Krok 4: Motory s rýchlym pripojením: Montáž vašich motorov

Akonáhle máte otvory vyvŕtané, namontujte motor, ako je znázornené na obrázkoch pre tento krok, a zabaľte kladné a záporné čiary cez vonkajšie dva otvory.

Je dôležité, aby ste obalili vodiče, aby ste chránili relatívne slabé spájkovacie body v zadnej časti motora. Ak by študent potiahol drôt priamo, spájkovací bod by sa zlomil a drôt by sa uvoľnil. V tejto konfigurácii je sila rovnakého ťahu smerovaná na držiak, ktorý absorbuje silu a znižuje riziko rozpadu motora.

Menej času na opravu = úžasnejší čas pedagóga. Žiadny strach, pozeráme sa von!

Krok 5: Motory s rýchlym pripojením: HORKÉ LEPIDLO

Akonáhle budete mať držiaky motora pripravené a nabité, odporúčame použiť horúce lepidlo, aby ste získali poslednú vrstvu zabezpečenia.

Krok 6: Motory rýchleho pripojenia: spájkovanie magnetov

Teraz by ste mali mať odolný montovateľný motor s dvoma drôtmi vychádzajúcimi zozadu. V tomto kroku prispôsobíme drôty pomocou prstencových magnetov, aby boli deti jednoduchšie prototypovať svoje nápady. Pozrite sa na naše obrázky v poradí, ktoré budete nasledovať, spolu s týmito krokmi odrážkami.

• Najprv pomocou odizolovača odstráňte asi palec a pol izolácie z dvoch drôtov vychádzajúcich zo zadnej časti motora.
• Teraz na každý drôt naneste plášť zmrštiteľného tepla. (Nie vážne, ak to neurobíte teraz, zabudnete a neskôr to budete veľmi ľutovať).
• Akonáhle máte teplom zmrštiteľné, omotajte drôt okolo prstencového magnetu a zaistite ho otočením.
• Na drôt pod magnetom naneste malý bod spájky, aby ste zaistili, že zostane na mieste.
• Teraz posuňte zmršťovač tepla tak, aby prekryl odhalený drôt k spodnej časti magnetu. (Takže ak ste pred týmto krokom nenasunuli zmršťovanie tepla, budete vedieť, čo som myslel „super ľutujte to neskôr“)

• V tomto mieste môžete začať radiť vyrábané motory tak, že ich zavesíte na kovový povrch. Akonáhle ich máte všetky hotové, môžete vziať teplovzdušnú pištoľ a pomaly s ňou behať po čiare, kým sa všetky vaše tepelne zmrštiteľné spoje nepripevnia k vašim drôtom. Je to veľmi uspokojujúce.

  Ak nemáte teplovzdušnú pištoľ, môžete tento posledný krok vykonať naraz so zapaľovačom. Stále uspokojujúce

Krok 7: Motory rýchleho pripojenia: tipy, triky, úpravy a úpravy

Ak ste doteraz dodržiavali tieto kroky, mali by ste mať motor pripravený na použitie vo svojej triede, stačí pripevniť magnety na kladné a záporné póly batérie (n) AA a sledovať, ako to ide!

Niekoľko tipov a trikov:

V tomto mieste si možno kladiete otázku, na čo slúži tá stredná diera. Vaši študenti môžu použiť tento otvor a čistič rúrok alebo remeselný drôt na pripevnenie svojho motora k povrchu

Niektorí mladší študenti, ktorí vyrábajú roboty pohybujúce sa prostredníctvom vibrácií, nemusia mať zručnosť alebo trpezlivosť, aby sami excentricky zakopli na svoje motory. V tomto prípade by ste im pravdepodobne mali dať jeden na každý motor. Odporúčame kúsok horúceho lepidla alebo zátku na víno

Na uskladnenie alebo počas aktivít môžete tieto motory zavesiť ako čili papričky tak, že ich zavesíte na kovový povrch

Úpravy a úpravy

Design Lab vie, že nie každá trieda je rovnaká a že každú aktivitu môže a mal by prispôsobiť pedagóg pre svoju konkrétnu skupinu študentov. Na tento účel máme niekoľko úprav a úprav. Rozdelil som to na sekcie pre „starších“študentov (stredné školy až stredné školy) a mladších študentov

Starší študenti

prosím čítaj poriadne

• U starších študentov nemusí byť potrebné zabaliť drôty a prilepiť motor k držiaku. To by im mohlo poskytnúť väčšiu voľnosť pri použití motora komplikovanejšími spôsobmi alebo pri použití veľkého zvislého otvoru v držiaku motora pred vložením motora.

  Varovanie: Môžete byť v pokušení to urobiť, pretože nemáte veľa času alebo pretože vaši študenti sú k materiálom spravidla šetrní. Nezabudnite, že neustále opravy týchto motorov vyžadujú oveľa viac času, než aby boli od začiatku pevné

• Na túto aktivitu môžete skúsiť použiť silnejšie magnety „vzácnych zemín“, ktoré som spomenul v zozname materiálov. Tieto magnety sú extrémne silné a malé, takže je ťažké ich odpojiť od batérie prostredníctvom vibrácií, a preto sú ideálne pre túto aktivitu.

  Upozornenie: Pri vystavovaní študentov silným magnetom a elektrine je potrebná všetka opatrnosť

  Varovanie: Ak vaši študenti tieto magnety prehltnú, existuje reálna možnosť zranenia a smrti. Tieto magnety sú veľmi silné. Nevystavujte im svojich študentov, ak existuje riziko požitia

• Skúste zaviesť predlžovacie káble! Do krokových obrázkov som zahrnul tento obrázok. Táto adaptácia by mohla študentom poskytnúť väčšiu voľnosť v inováciách tým, že batérie zapoja do reťazca, predĺžia dĺžku svojho robota alebo dokonca zapoja do provizórnych prepínačov. (Možno dokonca pridaním skutočných prepínačov.

  Varovanie: Ak študenti spoja kladný a záporný pól batérie dohromady pomocou predlžovacích káblov, batéria sa nebezpečne zahreje. Pri zavádzaní elektriny do učebných osnov v triede vždy buďte opatrní

Mladší študenti

Pre deti mladšie ako 5 rokov navrhujeme nasledujúce tipy na používanie týchto motorov

• Štruktúrujte aktivitu viac okolo vytvárania pripojenia batérie a experimentovania s rotujúcim motorom

  • Majte k dispozícii mäkké materiály, ako je remeselná pena na pripevnenie k tyčiam motora.

    Pre študentov v tomto veku je veľmi prospešné nechať ich pripevniť na motor, ktorý sami pripojili, remeselnú penu

Nechajte študentov namontovať svoje motory na povrchy pomocou hliny alebo lepkavého lepidla (dávajte však pozor, aby sa neupchali v pohyblivých častiach motora)

Krok 8: Motory rýchleho pripojenia: úpravy a úpravy pokračovanie

Tiež sme si užili veľa zábavy s použitím tej istej metódy magnetu na prispôsobenie zložitejších motorov

Nezabudnite drôty nejakým spôsobom ochrániť a v prípade potreby použiť horúce lepidlo, aby bol váš motor odolný voči opotrebovaniu. Oceníte, že ste to urobili.

Buďte s ním kreatívni!

Tieto zaujímavé motory nájdete na mnohých rôznych miestach. Odporúčame nájsť zľavu alebo použité hračky a siahnuť po nich do náhradných dielov. Starším študentom sa môže dokonca páčiť vstup do akcie! (je to dosť katarzné, sľubujeme)

Krok 9: Časť 2: Bot podvozok

Časť 2: Bot potrebuje telo

Časť v tomto procese je na vás, aby ste sa rozhodli, čo vaši študenti použijú na podvozok svojich robotov. V nasledujúcom kroku budem zdieľať súbor PDF, ktorý sme použili na laserovú rezačku na vystrihnutie vlastných štandardizovaných dielov pre túto aktivitu, ale v tomto kroku by som chcel hovoriť o možnostiach, ktoré môžete použiť, ak nemáte laser. rezačka po ruke.

Recyklované materiály

Klasická variácia vibračných robotov používa na podvozok robotov recyklované materiály, ako sú pena, plastové poháre a vyradené nádoby na potraviny. Je to životaschopná možnosť a môžete ju v skratke používať, ale zistili sme, že študenti majú väčšiu zábavu a viac sa pustia do výzvy dizajnu, ak ich materiály vydržia náročné prototypovanie a hry.

Keď prichádzame s naším pohľadom na túto aktvitu, chceli sme dať dohromady niečo, čo by bolo neporiadne a opakovane použiteľné. Jedným z veľkých tvorcov neporiadku sú lepivé spojovacie materiály, ako je páska a horúce lepidlo, a pridaním nožníc k činnosti sa znovupoužitelnosť materiálov zníži o niekoľko kolíkov. U recyklovaných materiálov je bohužiaľ použitie pásky, nožníc a potenciálne horúceho lepidla takmer nevyhnutné.

Stručne povedané, ak nemáte veľa času, recyklované materiály sa môžu zdať ako dobrý nápad, ale upratovanie a zber materiálov vám v konečnom dôsledku zaberie viac času, ako keby mali odolné a opakovane použiteľné diely.

Hej, môžem dostať vaše kúsky obchodu?

Ďalšou možnosťou, ak nemáte prístup k laserovej rezačke, je zber drevených alebo akrylových zvyškov z obchodov a vŕtanie otvorov alebo zárezov do nich, ktoré môžu študenti prispôsobiť, spojiť alebo upraviť pre svojich robotov. Pri prototypovaní nášho konečného návrhu sme to trochu opustili a môže to byť celkom zábavná, vedzte, že ak sa rozhodnete vŕtať do akrylátu, môže sa rozbiť.

Väčšina obchodov, ktoré majú veľké rezacie stroje, vyrobí nepárne alebo jedinečné útržky, ktoré nepotrebujú, a poteší vás, keď ich vyberiete z rúk.

Buďte kreatívni

Keďže píšem tento návod pre rodičov, učiteľov a zamestnancov múzeí, takmer nemusím písať nič viac ako len to. Možno už viete, aké zdroje máte k dispozícii na získanie náhodných dielov a súčiastok pre svoje deti, možno ste už prestali čítať a vŕtať diery do sady tvrdých plastových tygrov z tvrdého plastu, ktoré môžu používať vaše deti, a ak áno, fantastické!

Vedzte, že čokoľvek a všetko môže byť užitočné. Zo starých / nových drevených kefiek a vedra darovaných hračiek sme našli dosť využitie.

Ak to podnieti vašu predstavivosť, ak ich máte 100 alebo ak niekomu budú chýbať, možno sa práve pozeráte na potenciálne telo robota.

Krok 10: Pokračovanie podvozku robota

PDF

K tomuto kroku sme pripojili súbor PDF a Adobe Illustrator, ktorý môžete použiť pri rezaní rovnakých kúskov, aké sme pri tejto aktivite používali.

TIPY

V závislosti od vašej laserovej rezačky odporúčame použiť na svoje kúsky drevo zo štvrtiny alebo z 1/8 palca. Vybrali sme akrylát hrubý 1/4 palce. S týmto materiálom a hrúbkou sme šli kvôli dostupnosti a trvanlivosti.

U nás nájdete akrylátové plechy hrubé 1/8 palca

Tu nájdete rovnaké drevo na laserové rezanie, aké sme použili na prototypy

Po niektorých prototypoch sme vybrali veľkosť a tvar našich kúskov topánok, ale pomocou vlastnej intuície môžete do zmesi pridať trojuholníky, štvorce, obdĺžniky alebo akýkoľvek iný tvar. Uvedomte si, že tieto motory „unesú“iba takú veľkú váhu, takže nechajte svoje tvary malé a uvidíte, čo deti zvládnu!

Skúste tiež obmieňať materiály, ktoré na telo používate. Čím viac budú mať vaši študenti rôzne materiály, tým lepšie. V prvý deň možno používajú iba drevo, zatiaľ čo druhý deň má rôzne materiály na rôzne výzvy.

Špecificky sme vybrali veľkosť otvoru v tomto malom kúsku, aby sa zmestili dva materiály, ktorých máme dostatok, a ktoré sme vedeli, že chceme použiť:

• 10-24 skrutiek, matíc a krídlových matíc.
• Golf T.

Tieto materiály fungujú dobre ako nohy a tvorili veľkú časť našich prototypov, preto sme ich navrhli. Nebojte sa prispôsobiť svoj dizajn tak, aby vyhovoval vašim konkrétnym materiálom.

Prispôsobenia

Na poťahovanie našich kúskov sme použili tabuľovú farbu v spreji, ktorú nájdete tu. O tomto kroku si povieme viac neskôr v našej sekcii materiálov, ale uvedomte si, že ich natieranie tabuľovou farbou je úplne voliteľné.

Krok 11: Časť 3: Materiály na stavbu robotov

V tejto poslednej časti si povieme, aké rôzne materiály môžete použiť na úpravu a zostavenie svojich robotov pre deti.

Berte to ako návrhy a nie pravidlá. Môžete mať na mysli materiály, ktoré chcete vo svojej triede použiť a ktoré sú relevantnejšie pre váš predmet alebo úroveň znalostí študentov, a ak áno, smelo do toho!

Posledná poznámka, než budeme pokračovať:

Otázka: Môžu materiály z topánok vyrábať telá robotov?

A: Áno, samozrejme

Otázka: Môžu byť telá robotov použité ako materiály pre roboty?

Odpoveď: Áno, áno!

Práve som ich rozdelil do týchto sekcií, pretože to dávalo najväčší zmysel. Niektorí z mojich obľúbených robotov, ktorých som pri tejto činnosti videl vyrobených, boli vyrobení z náhradných dielov.

Krok 12: Materiály na stavbu robotov: rýchle pripojenia

Rýchle pripojenia a opätovné použitie

Pri prototypovaní tejto aktivity bolo naším cieľom vytvoriť rýchle spojenia, aby sa študenti viac zamerali na svoj dizajn, než aby svoje materiály začali pracovať. Tiež sme chceli eliminovať používanie pásky, aby sa uľahčilo čistenie doslovov, ale tiež aby sme mohli používať rovnaké materiály znova a znova. S ohľadom na tieto ciele sme sa rozhodli používať

• Nelatexové elastické pásy
• Remeselný drôt
• Spojovacie klipy

• Čističe potrubí

  Tieto sme nastrihali na 3 rôzne, farebne rozlíšené veľkosti

Krok 13: Materiály pre stavbu robotov: zdroj energie

Batérie

Vaši roboti budú potrebovať zdroj energie, ako to robia všetci dobrí roboti.

AA batérie

Krok 14: Materiály na stavbu robotov: Úpravy robotov

Bot Mods

Pravdepodobne najlepšou súčasťou vytvárania vašich robotov bude ich úprava pre vašu konkrétnu výzvu. Na tieto úpravy (alebo všeobecne na robota) odporúčame, aby mali vaše deti k dispozícii množstvo skvelých materiálov, s ktorými budú môcť pracovať. Tu sú niektoré z našich odporúčanejších položiek

• Golfové odpaliská

• Slamky z bublinkového čaju

  Prípadne strih rôznych veľkostí

• Zubné kefky
• Paličky

Alternatívne režimy robota

Na obrázkoch pre tento krok nájdete niekoľko celkom jedinečných režimov, ktoré sme pre túto aktivitu zosmiešňovali, ako sú kolesá, chodidlá, kefy atď. Našli sme nejaké náhradné materiály a jedinečné kúsky a pripevnili sme ich k závitovým vložkám 5/16 palcov, ktoré sme spárované s 5/16 skrutkami. To umožňuje deťom popustiť uzdu fantázii, ale môže sa použiť aj na rozšírenie aktivity a sprístupnenie pre staršie školské skupiny. Skúste spárovať tieto pokročilejšie módy s pokročilejšími motormi a uvidíte, čo sa môže stať!

Krok 15: Materiály pre stavbu topánok: farba (voliteľné)

Celkom bežným rozšírením činnosti otrasov je to, že necháte svojich robotov maľovať alebo čmárať. Je to tak bežné, že som ochotný sa staviť, že niektorí z vás túto aktivitu nevideli bez tohto rozšírenia.

Prototypovali sme našich robotov, aby robili aj čmáranice, ale s malou vychytávkou: Chalk Paint

Namiesto fixiek alebo iných tekutých farieb sme išli kriedovou farbou kvôli tomu, ako ľahko sa umývajú a ako ľahko sa vyrábajú.

Výroba jednoduchej kriedovej farby

Tu si môžete objednať veľkú kriedu na chodník. Hneď ako príde, jednoducho pozbierajte kriedu rovnakej farby, použite kladivo a rozdrvte jednotlivé kriedové tyčinky na prášok.

Do nádoby bezpečnej pre tekutinu najskôr pridajte kriedový prášok, potom pridajte malé množstvo vody a miešajte, kým nebude konzistencia hustá, ale nie hrubá.

Táto farba funguje najlepšie, keď je na kefy nanesená pomerne hrubá.

Ak zmes kriedy a vody vyschne, môžete neskôr pridať viac vody.

Potiahnutie robotov tabuľovou farbou

Aby sme ešte viac ozdobili našich robotov, potiahli sme šesťuholníkové kúsky tabuľovou farbou, ktorú nájdete tu. Umožní to deťom namaľovať svojich robotov pomocou kriedovej farby a štetcov.

Mohli by ste potenciálne mať robotov „vyzbrojených“štetcami, ktorí medzi sebou bojujú. Prvý robot, ktorý urobí stopu svojmu súperovi, vyhráva. Tímové bitky (červená V. modrá) fungujú rovnako dobre.

Krok 16: Stavebné materiály: Nebezpečenstvá pre arénu / životné prostredie (voliteľné)

Zistili sme, že veľmi dobre fungovalo, keď si deti postavili vlastnú arénu a pridali si vlastné nebezpečenstvá.

Na to sme použili špeciálny materiál „Moon Rocks“, ktorý sme už vyrobili na samostatnú aktivitu.

Pretože tento návod nie je zameraný na to, ako vyrobiť tento druh materiálu, uvediem postup v odrážkach

• Drevené zvyšky z obchodu zlepené
• Brúsené, až kým nevyzerajú ako skaly
• Kyslé farbené zaujímavé farby

Ďalší materiál, ktorý sme použili pri skalách Mesiaca, bol:

• Drevené bloky (Kappla funguje dobre)
• Rúry z papierových utierok (hej, môžete ich natrieť aj tabuľovou farbou v spreji)
• Golfové loptičky
• Tenisové loptičky

Tieto materiály môžu robiť arénu a výzvy, ale tiež pomáhajú predstavivosti študentov pri určovaní vlastných výziev.

• „Chcem urobiť robota, ktorý bude tlačiť tenisovú loptičku“
• „Chcem vyrobiť robota, ktorý by zrútil blokovú vežu“
• „Chcem vytvoriť robota, ktorý nesie mesačnú skalu“