Botovi! aktivnost laboratorije za dizajn: 16 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Motori za brzo povezivanje

Često prilikom omogućavanja bot / elektroničke aktivnosti u učionici ili muzeju* može se činiti da većinu svog vremena koristimo jednostavno pokazujući svojim grupama kako spojiti motor na bateriju i radeći na dizajnu s vremenom koje preostaje.

Razvili smo motor za brzo povezivanje koji našim studentima ostavlja više prostora za korištenje dizajnerskog razmišljanja i troši manje vremena na traku i druge neuredne potrošne materijale samo za početak.

Prvi dio ovog uputstva posvećen je tome kako smo napravili naše motore za brzo povezivanje i kako ih koristiti u učionici ili muzeju.

Ako ste do ovog nerješivog mjesta došli putem našeg bloga u New York Hall of Science, već ste pregledali upute za izradu naših motora za brzo povezivanje, pa slobodno preskočite na šasiju robota u koraku 9

Bot Chassis

Zatim ćemo govoriti o našim šasijama robota, kako ih napraviti i od čega ih napraviti.

Bot Materials

Budući da je ovo uputstvo namijenjeno opsluživanju nastavnika i muzejskog osoblja, provodimo neko vrijeme u ovom uputstvu razgovarajući o materijalima koje možete uključiti u svoj razred kako biste podigli njihovu aktivnost izgradnje robota na novi nivo.

Uskoro: Savjeti za olakšavanje

Ovu aktivnost trenutno vodimo na našem muzejskom podu, isprobavamo nove stvari i razvijamo tehnike facilitacije. Iako bi bilo gadno podijeliti ono što trenutno radimo u našem muzeju, mislili smo da ćemo dati malo vremena da razmislimo o aktivnosti i isplaniramo ono što najbolje funkcionira. S obzirom na to, pratite ažurirane instrukcije s nekim dodatnim savjetima i trikovima za provođenje ove aktivnosti u vašoj učionici.

Hvala vam i uživajte!

*(Zbog količine pitanja koja smo dobili od nastavnika u vezi sa motorom za brzo povezivanje, mi ćemo koristiti "učenik" i "edukator" za upućivanje na učesnike aktivnosti i facilitatora aktivnosti, ali ova aktivnost ne mora biti vođena u škola. Može raditi i u muzeju ili kod kuće)

Korak 1: 1. dio Motori za brzo povezivanje

Prvi dio ovog uputstva govori o motorima za brzo povezivanje koji se koriste za animaciju naših robota. Ovo su motori koje smo kupili i modificirali kako bismo pomoću magneta lako priključili i odspojili pozitivne i negativne strane AA baterije. U ovom dijelu ćemo:

• Pregledajte potrebne materijale i alate
• Pročitajte kako izmijeniti nosač motora
• Objasnite kako spojiti motor na nosač motora
• Obavijestite vas kako ojačati svoje motore kako biste ih učinili otpornijim
• Pokazat će vam kako spojiti magnete na svoje motore
• Dati će vam savjete, trikove, prilagodbe i prilagodbe za korištenje ovih motora s različitim dobnim skupinama

Korak 2: Brzo povezivanje motora: Materijali

Materijali za motore za brzo povezivanje

• Mini električni motor s držačima koji možete kupiti ovdje.

  Odabrali smo ove motore jer su spremni s montažom, što će vašim studentima uštedjeti malo vremena za izgradnju i omogućiti im da se direktno pozabave dizajnom

• Keramički magneti za prstenove koje možete kupiti ovdje. Ovo je materijal koji toplo preporučujemo mlađoj djeci.

  • Alternativno, možda ćete poželjeti kupiti snažnije neodimijske magnete "rijetke zemlje" koje možete kupiti ovdje.

    Zapamtite, odgajatelji, muzejsko osoblje i roditelji trebali bi biti razumno oprezni pri upoznavanju djece sa aktivnostima sa jakim magnetima i električnom energijom. Ova aktivnost uključuje oboje

• Držač za porok ili neke stezaljke
• Termoskupljanje. Eksperimentirali smo s nekoliko veličina iz ovog seta.
• Električna bušilica sa 3/16 ili sličnom bušilicom
• Pištolj za vruće ljepilo
• Upaljač (ili opcionalno toplotni pištolj)
• Otprilike 10-15 minuta po motoru, ovisno o tome koliko je proces pojednostavljen.

Nakon što vaši materijali stignu, slijedite sljedećih nekoliko koraka kako biste ih pripremili za upotrebu vašim učenicima u robotima.

Korak 3: Brzo povezivanje motora: Izmjena nosača motora

Nakon što motori stignu, uklonite bijele plastične držače i pripremite ih za izmjene. Morat ćete izbušiti tri rupe da biste poboljšali ove nosače i učinili ih boljim za studente.

Pripremite hvataljku za stezaljku ili stezaljku i električnu bušilicu sa svrdlom od 3/16 inča (ili ekvivalentno).

Izbušićete tri rupe na svom nosaču

• Dva s obje strane vašeg nosača
• Jedan u centru kako je naznačeno
• Za referencu pogledajte slike priložene ovom koraku.

Dvije rupe sa obje strane nosača služe za prolaz pozitivne i negativne žice. Rupa u sredini služi za korištenje zanatske žice, sredstava za čišćenje cijevi ili konca za pričvršćivanje vašeg motora na tijelo vašeg robota.

Alternativno, trebalo bi omogućiti da provučete obje žice kroz srednju rupu, ostavljajući dvije s obje strane kako bi ih vaši učenici mogli koristiti dok montiraju motor na šasiju robota. Nismo testirali ovu metodu pa nas obavijestite ako pokušate i pošaljite nam slike!

Korak 4: Brzo povezivanje motora: Montiranje vaših motora

Nakon što izbušite rupe, montirajte svoj motor kako je prikazano na slikama za ovaj korak i zamotajte pozitivne i negativne linije kroz vanjske dvije rupe.

Važno je da omotate žice kako biste zaštitili relativno slaba mjesta lemljenja na stražnjoj strani motora. Ako bi učenik direktno povukao žicu, točka lemljenja bi se slomila i žica bi se olabavila. U ovoj konfiguraciji sila istog povlačenja usmjerena je na nosač koji apsorbira silu i smanjuje rizik od raspadanja motora.

Manje vremena popravke = više vremena za edukatora. Bez brige, pazimo!

Korak 5: Brzo povezivanje motora: VRUĆE LJEPILO

Nakon što ste pripremili i napunili nosače motora, preporučujemo korištenje vrućeg ljepila kako biste mu dali posljednji sloj sigurnosti.

Korak 6: Brzo povezivanje motora: lemljenje magneta

Sada biste trebali imati elastičan motor koji se može montirati, s dvije žice koje izlaze straga. U ovom koraku prilagodit ćemo žice pomoću magneta s prstenom kako bismo djeci olakšali prototipiranje svojih ideja. Pogledajte naše slike u nizu koje ćete slijediti zajedno s ovim koracima.

• Prvo upotrijebite skidače žica da biste skinuli otprilike centimetar i pol izolacije s dvije žice koje izlaze sa stražnje strane vašeg motora
• Sada na svaku žicu nanesite omotač od termoskupljanja. (Ne ozbiljno, ako to ne učinite sada, zaboravit ćete i kasnije ćete požaliti).
• Nakon što ste uključili toplinsko skupljanje, omotajte žicu oko magneta za prstenove i okrenite je kako biste je učvrstili.
• Nanesite malu tačku lema na žicu ispod magneta kako biste bili sigurni da ostaje na mjestu.
• Sada gurnite toplinsko skupljanje prema gore da pokrije izloženu žicu do baze magneta. (Dakle, ako niste skinuli to smanjenje topline prije ovog koraka, znat ćete na šta sam mislio pod "super požalite kasnije")

• U ovom trenutku možete početi postavljati motore koje izrađujete tako da ih objesite na metalnu površinu. Kad ih sve završite, možete uzeti toplinski pištolj i polako ga spuštati niz liniju sve dok vam toplotno skupljanje ne bude čvrsto stegnuto oko žica. Vrlo je zadovoljavajuće.

  Ako nemate toplinski pištolj, ovaj zadnji korak možete učiniti jedan po jedan s upaljačem. Još uvijek zadovoljava

Korak 7: Brzo povezivanje motora: savjeti, trikovi, prilagodbe i prilagođavanja

Ako ste do sada slijedili korake, trebali biste imati motor spreman za upotrebu u svojoj klasi, samo pričvrstite magnete na pozitivne i negativne priključke (n) AA baterije i gledajte kako radi!

Neki savjeti i trikovi:

Možda ćete se u ovom trenutku zapitati čemu služi ta srednja rupa. Vaši učenici mogu koristiti ovu rupu i sredstvo za čišćenje cijevi, ili zanatsku žicu, za pričvršćivanje svog motora na površinu

Neki mlađi učenici koji prave botove koji se kreću vibracijom možda nemaju vještinu ili strpljenje da sami stave ekscentrično kolebanje na svoje motore. U ovom slučaju trebali biste im staviti po jedan na svaki motor. Preporučujemo komad vrućeg ljepila ili čep za vino

Za skladištenje ili za vrijeme aktivnosti ove motore možete objesiti poput čili papričica tako da ih objesite na metalnu površinu

Adaptacije i prilagođavanja

Design Lab zna da nisu svi razredi isti, te da nastavnik svaku aktivnost može i treba prilagoditi svojoj grupi učenika. Za to imamo neke prilagodbe i prilagođavanja. Ovo sam podijelio na odjeljke za "starije" učenike (od srednje do srednje škole) i mlađe učenike

Stariji učenici

pažljivo pročitajte

• Za starije učenike možda nećete morati omotati žice i zalijepiti motor u držač. To bi im moglo dati više slobode u korištenju motora na složenije načine ili u korištenju velike okomite rupe u nosaču motora prije umetanja motora.

  Upozorenje: Možda ćete doći u iskušenje da to učinite jer nemate puno vremena ili zato što su vaši učenici općenito nježni prema materijalima. Samo zapamtite da je potrebno mnogo više vremena za stalno popravljanje ovih motora nego što ih čini snažnim od samog početka

• Možda biste za ovu aktivnost pokušali koristiti jače magnete "rijetke zemlje" koje sam spomenuo na popisu materijala. Ovi magneti su izuzetno jaki i mali, pa ih je teško odvojiti od baterije putem vibracija, pa su stoga idealni za ovu aktivnost.

  Upozorenje: Treba obratiti svu pažnju pri izlaganju učenika jakim magnetima i struji

  Upozorenje: Ako vaši učenici progutaju ove magnete, postoji realna mogućnost ozljeda i smrti. Ovi magneti su veoma jaki. Ne izlažite im svoje učenike ako postoji opasnost od gutanja

• Pokušajte uvesti produžne žice! Uključio sam ovu sliku u korak slike. Ovo prilagođavanje moglo bi omogućiti učenicima veću slobodu inovacija tako što su tratinčice spojile baterije zajedno, produžile dužinu njihovog bota ili čak uključile improvizirane prekidače. (Možda čak i dodavanje pravih prekidača.

  Upozorenje: Ako učenici spoje pozitivne i negativne priključke baterije zajedno pomoću produžnih žica, baterija će se opasno zagrijati. Uvijek budite oprezni pri uvođenju električne energije u nastavni plan i program u učionici

Mlađi studenti

Za djecu mlađu od 5 godina predlažemo sljedeće savjete za upotrebu ovih motora

• Više strukturirajte aktivnost oko povezivanja baterije i eksperimentiranja s motorom koji se okreće

  • Neka na raspolaganju budu meki materijali poput pjene za zakačenje za šipke motora.

    Za studente ove dobi, postavljanje zanatske pjene na motor koji su sami povezali vrlo je korisno

Neka učenici montiraju svoje motore na površine pomoću gline ili ljepljive trake (ali pazite da se ne začepe u pokretnim dijelovima motora)

Korak 8: Brzo povezivanje motora: prilagodbe i prilagođavanja Nastavak

Također smo se jako zabavili koristeći istu magnetsku metodu za prilagođavanje složenijih motora

Samo zapamtite da zaštitite žice tako da ih na neki način omotate i da po potrebi koristite vruće ljepilo kako bi vaš motor bio otporan na habanje. Cijenit ćete da jeste.

Budite kreativni s njim!

Ove zanimljive motore možete pronaći na mnogo različitih mjesta. Predlažemo pronalaženje sniženih ili polovnih igračaka i kopanje po dijelovima. Stariji učenici će možda čak i voljeti ući u akciju! (prilično je katarzičan, obećavamo)

Korak 9: Dio 2: Bot šasija

2. dio: Botu je potrebno tijelo

Dio ovog procesa je na vama da odlučite šta će vaši učenici koristiti za svoju šasiju. U sljedećem koraku podijelit ću PDF koji smo koristili laserskim rezačem za izrezivanje prilagođenih standardiziranih komada za ovu aktivnost, ali u ovom koraku želim govoriti o opcijama koje možete koristiti ako nemate laser rezač pri ruci.

Reciklirani materijali

Klasična varijacija vibracionih robota koristi reciklirane materijale poput pjene, plastičnih čaša i odbačenih posuda za hranu za šasiju robota. Ovo je održiva opcija i otvorena je za upotrebu, ali otkrivamo da se učenici više zabavljaju i više ulaze u izazov dizajna, ako njihovi materijali mogu izdržati teške prototipizacije i igru.

Kad smo smislili našu akciju o ovoj aktivnosti, htjeli smo sastaviti nešto što bi bilo neuredno i za višekratnu upotrebu. Jedan od velikih kreatora nereda su ljepljivi vezni materijali poput trake i vrućeg ljepila, a dodavanje škara u aktivnost smanjuje ponovnu upotrebu materijala za nekoliko klinova. Nažalost, s recikliranim materijalima upotreba trake, škara i potencijalno vrućeg ljepila gotovo je neizbježna.

Ukratko, ako nemate puno vremena, reciklirani materijali mogu se činiti dobrom idejom, ali će vam na kraju čišćenje i skupljanje materijala oduzeti više vremena nego što bi vam imali elastični dijelovi za višekratnu upotrebu.

Hej, mogu li dobiti bilješke iz vaše trgovine?

Druga mogućnost ako nemate pristup laserskom rezaču je prikupljanje drvenih ili akrilnih ostataka iz trgovina i bušenje rupa ili rezanje zareza u njima kako bi ih studenti prilagodili, povezali ili izmijenili za svoje robote. Dok smo izrađivali prototip našeg konačnog dizajna, ovo smo učinili pomalo, i to može biti prilično zabavno, samo znajte da ako odlučite bušiti akril, on će se slomiti.

Većina trgovina koje imaju velike strojeve za rezanje proizvodit će neobične / jedinstvene komadiće za koje nemaju potrebe i bili bi sretni da im ih skinete s ruku.

Budite kreativni

Budući da pišem ovo uputstvo za roditelje, učitelje i muzejsko osoblje, gotovo da ne moram napisati ništa više od toga. Možda već znate koji su vam resursi na raspolaganju za nabavljanje nasumičnih komada i dijelova za vaše dijete, možda ste već prestali čitati kako biste izbušili rupe u setu od tigrova od tvrde plastike za igranje vaše djece, a ako jesu, fantastično!

Samo znajte da sve i svašta može biti korisno. Našli smo dosta koristi od starih / novih drvenih četki za ribanje i kante doniranih igračaka.

Ako vam podstakne maštu, ako ih imate 100 ili ako će nekome to nedostajati, možda samo gledate u potencijalno tijelo bot.

Korak 10: Bot Chassis Cont

PDF

Ovom smo koraku priložili PDF i Adobe Illustrator datoteku koju možete koristiti za rezanje istih komada koje smo koristili za ovu aktivnost.

SAVETI

Ovisno o vašem laserskom rezaču, preporučujemo da za svoje komade koristite drvo od 1/4 ili 1/8 inča ili akril. Odabrali smo akril debljine 1/4 inča. Otišli smo s ovim materijalom i debljinom zbog dostupnosti i trajnosti.

Ovdje možete pronaći akrilne ploče debljine 1/8 inča

Ovdje možete pronaći isto drvo za lasersko rezanje koje smo koristili za prototipove

Odabrali smo veličinu i oblik za naše botove nakon nekog prototipiranja, ali možete upotrijebiti vlastitu intuiciju za dodavanje trokuta, kvadrata, pravokutnika ili bilo kojeg drugog oblika koji želite u mješavinu. Imajte na umu da će ovi motori samo "nositi" toliku težinu, pa neka vam oblici budu mali i pogledajte što djeca mogu učiniti!

Pokušajte promijeniti materijale koje koristite i za tijelo. Što su učenici izloženiji različitim materijalima to bolje. Možda prvog dana koriste samo drvo, dok drugi dan ima različite materijale za različite izazove.

Posebno smo odabrali veličinu rupe u ovom malom komadu kako bi odgovarala dva materijala kojih imamo u izobilju i za koje smo znali da ih želimo upotrijebiti:

• 10-24 vijka, matica i krilnih matica.
• Golf T

Ovi materijali dobro funkcioniraju kao noge i činili su veliki dio naših prototipova pa smo ih osmislili. Slobodno prilagodite svoj dizajn svojim materijalima.

Adaptacije

Za premazivanje naših komada koristili smo boju za raspršivanje na ploči koju možete pronaći ovdje. O ovom koraku ćemo više govoriti u odjeljku o materijalima, ali imajte na umu da je premazivanje bojom na ploči potpuno neobavezno.

Korak 11: Dio 3: Materijali za izgradnju botova

U ovom posljednjem odjeljku govorit ćemo o tome koje različite materijale možete koristiti za djecu da mijenjaju i izrađuju svoje botove.

Molimo vas da ovo shvatite kao prijedloge, a ne kao pravila. Možda imate na umu materijale koje želite koristiti za svoj čas, a koji su relevantniji za vaš predmet ili stupanj vještine učenika, pa ako jeste, nastavite!

Zadnja napomena prije nego nastavimo:

P: Mogu li materijali botova napraviti tijela botova?

O: Da, naravno

P: Mogu li se tijela bot koristiti kao materijali za botove?

O: Da, da, da!

Samo sam ih podijelio na ove dijelove jer je to imalo najviše smisla. Neki od mojih omiljenih robota koje sam vidio napravljene u ovoj aktivnosti napravljeni su od rezervnih dijelova.

Korak 12: Materijali za izgradnju botova: brze veze

Brze veze i ponovna upotreba

Prilikom izrade prototipa ove aktivnosti cilj nam je bio brzo povezivanje kako bi se studenti više fokusirali na svoj dizajn, nego na dobijanje materijala za rad. Također smo htjeli eliminirati upotrebu trake kako bismo olakšali čišćenje poslijegovora, ali i kako bismo mogli koristiti iste materijale uvijek iznova. Imajući ove ciljeve na umu, odlučili smo se za korištenje

• Elastične trake od lateksa
• Zanatska žica
• Binder Clips

• Čistači cijevi

  Izrežemo ih na 3 različite veličine označene bojama

Korak 13: Materijali za izgradnju botova: izvor energije

Baterije

Vašim botovima će trebati izvor napajanja, kao i svim dobrim robotima.

AA baterije

Korak 14: Materijali za izgradnju botova: Promjene bota

Bot Mods

Vjerojatno će najbolji dio izrade vaših botova biti njihovo mijenjanje za vaš specifični izazov. Za ove izmjene (ili za izradu robota općenito) preporučujemo da svojoj djeci bude na raspolaganju mnogo cool materijala za rad. Evo nekih naših visoko preporučenih artikala

• Majice za golf

• Mehurić čajne slamke

  Moguće sečenje različitih veličina

• Četkice za zube
• Sjeckani štapići

Alternativni Bot načini

Na slikama za ovaj korak pronaći ćete neke prilično jedinstvene modove koje smo osmislili za ovu aktivnost, kao što su kotači, stopala, četke itd. Pronašli smo neke rezervne materijale i jedinstvene komade i pričvrstili ih na umetke s navojem od 5/16 inča koje smo uparen sa 5/16 vijcima. To omogućava djeci da puste mašti na volju, ali se također može koristiti za proširenje aktivnosti i njihovu dostupnost starijim školskim grupama. Pokušajte upariti ove naprednije modove s naprednijim motorima i vidjeti što se može dogoditi!

Korak 15: Materijali za izgradnju botova: Boja (opcionalno)

Prilično uobičajeno proširenje za aktivnost drhtavih robota je da vaši roboti slikaju ili pišu. Toliko je uobičajeno da sam spreman da se kladim da neki od vas nisu videli ovu aktivnost bez ovog proširenja.

Prototipirali smo svoje robote da napravimo i umjetnost škrabanja, ali s malim podešavanjem: Chalk Paint

Umjesto markera ili drugih tekućih boja išli smo s bojom krede zbog toga kako se lako pere i koliko je lako napraviti.

Izrada jednostavne boje kredom

Ovdje možete naručiti veliku kredu. Jednom kad stigne, jednostavno skupite kredu iste boje, upotrijebite čekić i razbijte pojedinačne štapiće krede u prah.

U posudu sigurnu za tekućinu prvo dodajte kredu u prahu, zatim dodajte male količine vode, miješajući dok konzistencija ne postane gusta, ali ne i zrnasta.

Ova boja najbolje djeluje kada se nanese prilično gusto na četke.

Ako se mješavina krede / vode osuši, kasnije se može dodati još vode.

Premazivanje vaših botova bojom za tablu

Kako bismo dodatno ukrasili naše robote, prevukli smo šesterokutne dijelove bojom sa ploče, koju možete pronaći ovdje, dopuštajući djeci da slikaju svoje botove kredom i četkama.

Mogli biste potencijalno imati botove "naoružane" četkama za boje koje se međusobno bore. Prvi bot koji označi protivnika pobjeđuje. Timske bitke (crvena V. plava) funkcioniraju jednako dobro.

Korak 16: Materijali za izgradnju: Arena / Opasnosti po okoliš (izborno)

Utvrdili smo da je to što su djeca izgradila svoju arenu i dodavanje vlastitih opasnosti vrlo dobro funkcioniralo.

Za to smo upotrijebili poseban materijal "Mjesečeve stijene" koji smo već izradili za zasebnu aktivnost.

Budući da ovo uputstvo nije posvećeno izradi ove vrste materijala, samo ću izložiti proces u tačkama

• Ostaci drvene radnje zalijepljeni zajedno
• Brušeni dok ne izgledaju poput kamenja
• Zanimljive boje obojene kiselinom

Drugi materijali koje smo koristili uz mjesečeve stijene bili su:

• Drveni blokovi (Kappla dobro funkcionira)
• Cijevi od papirnatih ručnika (hej, i ove možete premazati bojom u spreju za tablu)
• Loptice za golf
• Teniske loptice

Ovi materijali mogu stvoriti arenu i izazove, ali i pomoći mašti učenika u određivanju vlastitih izazova.

• "Želim napraviti bota da gurne tenisku loptu"
• "Želim napraviti robota da sruši blok kulu"
• "Želim napraviti bota koji nosi mjesečevu stijenu"