Bot! un'attività di laboratorio di progettazione: 16 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Motori a connessione rapida

Spesso quando si facilita un'attività bot/elettronica in un'aula o in un museo* può sembrare che impieghiamo la maggior parte del nostro tempo semplicemente mostrando ai nostri gruppi come collegare il motore alla batteria e lavorando sul design con quanto tempo rimane.

Abbiamo sviluppato un motore a connessione rapida che lascia più spazio ai nostri studenti per utilizzare il pensiero progettuale e impiega meno tempo a utilizzare nastro e altri materiali di consumo disordinati solo per iniziare.

La prima parte di questo tutorial è dedicata a come abbiamo realizzato i nostri motori a connessione rapida e come usarli nella tua classe o museo.

Se sei arrivato a questo problema tramite il nostro blog alla New York Hall of Science, avrai già letto le istruzioni per realizzare i nostri motori a connessione rapida, quindi sentiti libero di passare allo chassis del bot al punto 9

Telaio del robot

Successivamente parleremo del nostro chassis bot, come realizzarli e con cosa realizzarli.

Materiali Bot

Poiché questo istruttivo ha lo scopo di servire gli educatori e il personale del museo, trascorriamo un po' di tempo in questo tutorial parlando di materiali che puoi includere nella tua classe per portare la loro attività di costruzione di bot a un nuovo livello.

Prossimamente: suggerimenti per la facilitazione

Attualmente stiamo svolgendo questa attività nel nostro museo, provando cose nuove e sviluppando tecniche di facilitazione. Anche se sarebbe fantastico condividere ciò che stiamo facendo nel nostro museo in questo momento, abbiamo pensato di concederci un po' di tempo per riflettere sull'attività e pianificare ciò che funziona meglio. Detto questo, resta sintonizzato per un tutorial aggiornato che condivide alcuni suggerimenti e trucchi aggiuntivi per eseguire questa attività nella tua classe.

Grazie e buon divertimento!

*(A causa della quantità di domande che abbiamo ricevuto dagli educatori riguardo al motore di connessione rapida in particolare useremo "studente" e "educatore" per fare riferimento ai partecipanti all'attività e al facilitatore dell'attività, ma questa attività non deve essere eseguita in una scuola. Può funzionare anche in un museo o in un ambiente domestico)

Passaggio 1: parte 1 Motori a connessione rapida

La prima parte di questa istruzione riguarda i motori a connessione rapida utilizzati per animare i nostri robot. Questi sono motori che abbiamo acquistato e modificato per collegare e scollegare facilmente i lati positivo e negativo di una batteria AA utilizzando dei magneti. In questa parte:

• Rivedere Materiali e strumenti necessari
• Scopri come modificare il supporto del motore
• Spiega come collegare il motore al supporto motore
• Farti sapere come rinforzare i tuoi motori per renderli più resistenti
• Mostrarti come collegare i magneti ai tuoi motori
• Darti suggerimenti, trucchi, adattamenti e regolazioni per l'utilizzo di questi motori con diversi gruppi di età

Passaggio 2: motori a connessione rapida: materiali

Materiali per motori a connessione rapida

• Mini motore elettrico con supporti, che puoi acquistare qui.

  Abbiamo scelto questi motori particolari perché erano già pronti con un supporto, che farà risparmiare un po' di tempo ai tuoi studenti e li farà entrare direttamente nel design

• Magneti ad anello in ceramica che puoi acquistare qui. Questo è il materiale che consigliamo vivamente per i bambini più piccoli.

  • In alternativa, potresti voler utilizzare magneti al neodimio "terre rare" più potenti che puoi acquistare qui.

    Ricorda che gli educatori, il personale del museo e i genitori dovrebbero esercitare ogni ragionevole cautela quando introducono i bambini ad attività con magneti potenti ed elettricità. Questa attività include entrambi

• Una morsa o dei morsetti
• Termoretraibile. Abbiamo sperimentato diverse dimensioni di questo set.
• Un trapano elettrico con una punta da trapano da 3/16 o equivalente
• Una pistola per colla a caldo
• Un accendino (o facoltativamente una pistola termica)
• Circa 10-15 minuti per motore, a seconda di quanto è snello il processo.

Una volta che i tuoi materiali sono arrivati, segui i prossimi passaggi per renderli pronti per l'uso da parte dei tuoi studenti nei loro robot.

Passaggio 3: motori a connessione rapida: modifica dei supporti del motore

Una volta che i motori sono arrivati, rimuovere i supporti in plastica bianca e prepararli per la modifica. Dovrai praticare tre fori per migliorare questi supporti e renderli migliori per gli studenti.

Prepara una morsa o un morsetto e un trapano elettrico con una punta da trapano da 3/16 di pollice (o equivalente).

Perforerai tre fori nella tua montatura

• Due su entrambi i lati del tuo supporto
• Uno al centro come indicato
• Vedere le immagini allegate a questo passaggio per riferimento.

I due fori su entrambi i lati del supporto servono per il passaggio dei fili positivo e negativo. Il foro al centro serve per l'utilizzo di filo, scovolini o spago per collegare il motore al corpo del robot.

In alternativa, dovrebbe essere possibile far passare entrambi i fili attraverso il foro centrale, lasciando i due su entrambi i lati affinché gli studenti possano utilizzarli durante il montaggio del motore sul telaio del robot. Non abbiamo testato questo metodo, quindi facci sapere se lo provi e inviaci alcune foto!

Passaggio 4: motori a connessione rapida: montaggio dei motori

Una volta praticati i fori, montare il motore come indicato nelle immagini per questo passaggio e avvolgere le linee positive e negative attraverso i due fori esterni.

È importante avvolgere i fili per proteggere i punti di saldatura relativamente deboli sul retro del motore. Se uno studente tirasse direttamente il filo, il punto di saldatura si spezzerebbe e il filo si allenterebbe. In questa configurazione la forza di quella stessa trazione è diretta al supporto che assorbe la forza e riduce il rischio di rottura del motore.

Meno tempo di riparazione = più tempo per l'educatore. Nessun problema, stiamo guardando fuori!

Passaggio 5: Motori a connessione rapida: COLLA A CALDO

Una volta che i supporti del motore sono stati preparati e caricati, ti consigliamo di utilizzare la colla a caldo per dargli quell'ultimo livello di sicurezza.

Passaggio 6: motori a connessione rapida: saldatura dei magneti

Ora dovresti avere un motore resistente e montabile, con due fili che escono dal retro. In questo passaggio adatteremo i fili utilizzando magneti ad anello, per rendere più facile per i bambini la prototipazione delle loro idee. Guarda le nostre immagini in sequenza per seguire questi passaggi del punto elenco.

• Per prima cosa usa gli spelafili per rimuovere circa un pollice e mezzo di isolamento dai due fili che escono dal retro del motore
• Ora applica una guaina di termoretraibile a ciascun filo. (No seriamente, se non lo fai ora lo dimenticherai e lo rimpiangerai molto più tardi).
• Una volta applicato il termoretraibile, avvolgi il filo attorno al magnete ad anello e attorciglialo per fissarlo.
• Applica un piccolo punto di saldatura al filo sotto il magnete, per assicurarti che rimanga in posizione.
• Ora fai scorrere il termoretraibile fino a coprire il filo esposto alla base del magnete. (Quindi se non hai fatto scivolare quel termoretraibile prima di questo passaggio saprai cosa intendevo con "super pentito dopo")

• A questo punto puoi iniziare ad allineare i motori che stai realizzando appendendoli su una superficie metallica. Una volta che hai fatto tutto, puoi prendere una pistola termica e farla scorrere lentamente lungo la linea finché tutto il termoretraibile non è stretto attorno ai fili. È molto soddisfacente.

  Se non hai una pistola termica puoi fare questo ultimo passaggio uno alla volta con un accendino. Ancora soddisfacente

Passaggio 7: Motori a connessione rapida: suggerimenti, trucchi, adattamenti e regolazioni

Se hai seguito i passaggi fino ad ora dovresti avere un motore pronto per l'uso con la tua classe, basta collegare i magneti ai terminali positivo e negativo di una (n) batteria AA e guardarlo andare!

Alcuni suggerimenti e trucchi:

A questo punto ti starai chiedendo a cosa serva quel buco centrale. I tuoi studenti possono usare questo foro e uno scovolino o un filo metallico per fissare il motore a una superficie

Alcuni studenti più giovani che stanno costruendo robot che si muovono tramite vibrazione, potrebbero non avere l'abilità o la pazienza per mettere da soli un'oscillazione eccentrica sui loro motori. In questo caso dovresti probabilmente metterne uno su ciascun motore per loro. Consigliamo un pezzo di colla a caldo o un tappo di sughero

Per la conservazione o durante le attività, puoi appendere questi motori come i peperoncini appendendoli su una superficie metallica

Adattamenti e adeguamenti

Design Lab sa che non tutte le classi sono uguali e che ogni attività può e deve essere adattata dall'educatore per il suo particolare gruppo di studenti. Per questo abbiamo alcuni Adattamenti e Aggiustamenti. L'ho suddiviso in sezioni per studenti "più grandi" (dalle medie alle superiori) e studenti più giovani

Studenti più grandi

si prega di leggere attentamente

• Per gli studenti più grandi potrebbe non essere necessario avvolgere i cavi e incollare il motore nel supporto. Ciò potrebbe dare loro più libertà di utilizzare il motore in modi più complicati o di utilizzare il grande foro verticale nel supporto del motore prima di inserire il motore.

  Avvertenza: potresti essere tentato di farlo perché non hai molto tempo o perché i tuoi studenti sono generalmente gentili con i materiali. Ricorda solo che ci vuole molto più tempo per riparare costantemente questi motori che per renderli robusti fin dall'inizio

• Potresti provare a usare i magneti "terre rare" più potenti che ho menzionato nell'elenco dei materiali per questa attività. Questi magneti sono estremamente potenti e piccoli, il che li rende difficili da scollegare dalla batteria tramite vibrazioni, e quindi ideali per questa attività.

  Avvertenza: prestare la dovuta attenzione quando si espongono gli studenti a forti magneti ed elettricità

  Avvertenza: se questi magneti vengono ingeriti dai tuoi studenti, esiste una reale possibilità di lesioni e morte. Questi magneti sono molto potenti. Non esporre i tuoi studenti a loro se c'è il rischio di ingestione

• Prova a introdurre le estensioni del cavo! Ho incluso una foto di questo nelle immagini del passaggio. Questo adattamento potrebbe consentire agli studenti una maggiore libertà di innovare collegando a margherita le batterie, estendendo la lunghezza del loro bot o persino inserendo interruttori improvvisati. (Forse anche aggiungendo interruttori reali.

  Avvertenza: se gli studenti collegano i terminali positivo e negativo di una batteria utilizzando prolunghe, la batteria si surriscalda pericolosamente. Fai sempre attenzione quando introduci l'elettricità nel tuo curriculum in classe

Studenti più giovani

Per i bambini sotto i 5 anni suggeriamo i seguenti suggerimenti per l'utilizzo di questi motori

• Struttura l'attività più intorno alla connessione della batteria e alla sperimentazione con il motore rotante

  • Avere materiali morbidi come la schiuma artigianale da attaccare alle aste del motore disponibili.

    Per gli studenti di questa età, far loro attaccare la schiuma artigianale a un motore che hanno collegato da soli è molto gratificante

Chiedi agli studenti di montare i motori sulle superfici usando argilla o adesivo (ma fai attenzione a non intasarlo nelle parti mobili del motore)

Fase 8: Motori a connessione rapida: adattamenti e regolazioni Cont

Ci siamo anche divertiti molto usando questo stesso metodo magnetico per adattare motori più complessi

Ricorda solo di proteggere i cavi avvolgendoli in qualche modo e di usare la colla a caldo quando necessario per mantenere il motore resistente all'usura. Apprezzerai di averlo fatto.

Diventa creativo con esso!

Puoi trovare questi motori interessanti in molti posti diversi. Ti suggeriamo di trovare giocattoli scontati o usati e di scavare in quelli per le parti. Agli studenti più grandi potrebbe anche piacere entrare in azione! (è piuttosto catartico, lo promettiamo)

Passaggio 9: Parte 2: chassis del bot

Parte 2: Il bot ha bisogno di un corpo

La parte in questo processo è che tu decida cosa useranno i tuoi studenti per il loro chassis del bot. Nel prossimo passaggio condividerò un PDF che abbiamo usato con un laser cutter per ritagliare pezzi standardizzati personalizzati per questa attività, ma in questo passaggio vorrei parlare delle opzioni da utilizzare se non hai un laser taglierina a portata di mano.

Materiali riciclati

Una variante classica dei robot a vibrazione utilizza materiali riciclati come schiuma, bicchieri di plastica e contenitori per alimenti scartati per il telaio del robot. Questa è un'opzione praticabile ed è disponibile per l'uso in caso di necessità, ma scopriamo che gli studenti tendono a divertirsi di più e ad affrontare di più la sfida del design, se i loro materiali possono resistere a prototipi pesanti e giocare.

Quando abbiamo pensato a questa attività, volevamo mettere insieme qualcosa che fosse poco disordinato e riutilizzabile. Uno dei più grandi creatori di disordine sono i materiali di rilegatura appiccicosi come nastro adesivo e colla a caldo, e l'aggiunta di forbici a un'attività riduce la riutilizzabilità dei materiali di alcuni pioli. Sfortunatamente con materiali riciclati l'uso di nastro adesivo, forbici e potenzialmente colla a caldo è quasi inevitabile.

In breve, se non hai molto tempo, i materiali riciclati possono sembrare una buona idea, ma alla fine la pulizia e la raccolta dei materiali richiederanno più tempo di quanto richiederebbe avere parti resilienti e riutilizzabili.

Ehi, posso avere gli avanzi del tuo negozio?

Un'altra opzione se non hai accesso a un laser cutter è raccogliere avanzi di negozio in legno o acrilico e praticare fori o tagliare tacche in essi affinché gli studenti possano adattarli, collegarli o modificarli per i loro robot. Durante la prototipazione del nostro progetto finale, ci siamo fermati un po', e può essere piuttosto divertente, sappi solo che se scegli di forare l'acrilico è soggetto a frantumarsi.

La maggior parte dei negozi che hanno grandi macchine da taglio produrranno scarti di forma strana / unici di cui non hanno bisogno e sarebbero felici che tu li tolga loro dalle mani.

Diventa creativo

Dal momento che sto scrivendo questo tutorial per genitori, insegnanti e personale del museo, non devo quasi scrivere altro che questo. Potresti già sapere quali risorse sono disponibili per ottenere pezzi e parti casuali per i tuoi kiddos, potresti aver già smesso di leggere per praticare fori in un set di tigri giocattolo di plastica dura da usare per i tuoi bambini e, in tal caso, fantastico!

Sappi solo che qualsiasi cosa può essere utile. Abbiamo trovato un po' di utilità delle spazzole di legno vecchie/nuove e di un secchio di giocattoli donati.

Se accende la tua immaginazione, se ne hai 100, o se uno lo mancherà, allora potresti semplicemente guardare un potenziale corpo di bot.

Passaggio 10: telaio del robot Cont

PDF

Abbiamo allegato un PDF e un file Adobe Illustrator a questo passaggio da utilizzare per tagliare gli stessi pezzi che abbiamo utilizzato per questa attività.

SUGGERIMENTI

A seconda del tuo laser cutter, ti consigliamo di utilizzare legno o acrilico da 1/4 di pollice o 1/8 di pollice per i tuoi pezzi. Abbiamo scelto acrilico spesso 1/4 di pollice. Siamo andati con questo materiale e spessore a causa della disponibilità e della durata.

Puoi trovare fogli acrilici spessi 1/8 di pollice qui

Puoi trovare lo stesso legno tagliato al laser che abbiamo usato per i prototipi qui

Abbiamo scelto la dimensione e la forma per i nostri pezzi di bot dopo un po' di prototipazione, ma puoi usare la tua intuizione per aggiungere triangoli, quadrati, rettangoli o qualsiasi altra forma tu voglia al mix. Tieni presente che questi motori "portano" solo così tanto peso, quindi mantieni le tue forme piccole e guarda cosa possono fare i bambini!

Prova a variare anche i materiali che usi per il corpo. Maggiore è l'esposizione dei tuoi studenti a materiali diversi, meglio è. Forse il primo giorno usano solo il legno, mentre il secondo giorno ha materiali diversi per sfide diverse.

Abbiamo scelto specificamente la dimensione del foro in questo piccolo pezzo per adattarsi a due materiali che abbiamo in abbondanza e che sapevamo di voler usare:

• 10-24 bulloni, dadi e dadi ad alette.
• Golf T's

Questi materiali funzionano bene come gambe e hanno costituito gran parte della nostra prototipazione, quindi li abbiamo progettati intorno. Sentiti libero di adattare il tuo design ai tuoi materiali particolari.

adattamenti

Abbiamo usato la vernice spray per lavagna che puoi trovare qui, per rivestire i nostri pezzi. Parleremo di più di questo passaggio più avanti nella nostra sezione sui materiali, ma tieni presente che rivestirli con la vernice per lavagna è del tutto facoltativo.

Passaggio 11: parte 3: materiali per la costruzione di bot

In quest'ultima sezione parleremo dei diversi materiali che puoi usare per i bambini per modificare e costruire i loro robot.

Si prega di prendere questi come suggerimenti e non regole. Potresti avere in mente materiali che vuoi utilizzare per la tua classe che sono più pertinenti alla tua materia o al livello di abilità dello studente e, in tal caso, fallo!

Ultima nota prima di continuare:

D: I materiali dei bot possono creare i corpi dei bot?

A: Sì certo

D: I corpi dei bot possono essere usati come materiali dei bot?

A: Sì, sì, sì!

Li ho solo suddivisi in queste sezioni perché aveva più senso. Alcuni dei miei robot preferiti che ho visto realizzati in questa attività sono stati costruiti con pezzi di ricambio.

Passaggio 12: Materiali per la costruzione di bot: connessioni rapide

Connessioni rapide e riutilizzabilità

Durante la prototipazione di questa attività, il nostro obiettivo era creare connessioni rapide in modo che gli studenti si concentrassero maggiormente sul loro design, piuttosto che sul far funzionare i loro materiali. Volevamo anche eliminare l'uso del nastro adesivo per rendere più facile la pulizia delle postfazioni, ma anche per poter utilizzare gli stessi materiali più e più volte. Con questi obiettivi in mente, abbiamo deciso di utilizzare

• Fasce elastiche non in lattice
• Filo artigianale
• Clip per raccoglitori

• Scovolini

  Questi li abbiamo tagliati in 3 diverse dimensioni con codice colore

Passaggio 13: materiali per la costruzione di bot: fonte di alimentazione

batterie

I tuoi bot avranno bisogno di una fonte di energia, come fanno tutti i buoni bot.

Batterie AA

Passaggio 14: Materiali per la costruzione di bot: modifiche ai bot

Mod bot

Probabilmente la parte migliore della creazione dei tuoi robot sarà modificarli per la tua sfida specifica. Per queste modifiche (o per realizzare il bot in generale) ti consigliamo di avere a disposizione molti materiali interessanti con cui i tuoi bambini possano lavorare. Ecco alcuni dei nostri articoli più altamente consigliati

• Magliette da golf
• Cannucce Bubble Tea

  Eventualmente tagliare fare diverse dimensioni

• Spazzolini da denti
• Tagliare i bastoncini

Mod alternativi per i bot

Nelle immagini di questo passaggio troverai alcune mod piuttosto uniche che abbiamo preso in giro per questa attività come ruote, piedi, spazzole, ecc. Abbiamo trovato alcuni materiali di ricambio e punte uniche e le abbiamo attaccate a inserti filettati da 5/16 di pollice che abbiamo abbinato a 5/16 bulloni. Ciò consente ai bambini di scatenare la loro immaginazione, ma può anche essere utilizzato per estendere l'attività e renderla accessibile ai gruppi scolastici più grandi. Prova ad accoppiare queste mod più avanzate con i motori più avanzati e guarda cosa può succedere!

Passaggio 15: materiali per la costruzione di bot: vernice (opzionale)

Un'estensione piuttosto comune per l'attività dei robot rabbrividire è far dipingere o scarabocchiare i robot. È così comune che scommetto che alcuni di voi non hanno visto questa attività senza questa estensione.

Abbiamo prototipato i nostri robot anche per creare scarabocchi artistici, ma con una piccola modifica: Chalk Paint

Abbiamo optato per la vernice a gesso invece dei pennarelli o di altre vernici liquide a causa di quanto sia facile da lavare e quanto sia facile da realizzare.

Fare una semplice pittura a gesso

Puoi ordinare il gesso da marciapiede grande qui. Una volta arrivato, raccogli semplicemente il gesso dello stesso colore, usa un martello e riduci in polvere i singoli bastoncini di gesso.

In un contenitore sicuro per liquidi, aggiungi prima la polvere di gesso, quindi aggiungi piccole quantità di acqua, mescolando fino a quando la consistenza è densa ma non grumosa.

Questa vernice funziona meglio quando viene applicata abbastanza spessa sui pennelli.

Se la miscela gesso/acqua si asciuga, è possibile aggiungere altra acqua in un secondo momento.

Rivestire i robot con la vernice per lavagna

Per decorare ulteriormente i nostri robot abbiamo rivestito i pezzi esagonali con la vernice per lavagna, che puoi trovare qui, permettendo ai bambini di dipingere i loro robot usando colori a gesso e pennelli.

Potresti potenzialmente avere bot "armati" di pennelli che combattono tra loro. Il primo bot che lascia un segno sull'avversario vince. Le battaglie a squadre (Red V. Blue) funzionano altrettanto bene.

Fase 16: Materiali per la costruzione: arena/rischi ambientali (opzionale)

Abbiamo scoperto che far costruire ai bambini la propria arena e aggiungere i propri rischi ha funzionato molto bene.

Per fare questo abbiamo utilizzato un materiale speciale "Moon Rocks" che avevamo già realizzato per un'attività separata.

Poiché questo tutorial non è dedicato a come realizzare questo tipo di materiale, illustrerò semplicemente il processo in punti elenco

• Ritagli di negozio di legno incollati insieme
• Levigati fino a quando non sembrano rocce
• Colori interessanti tinti con acido

Altri materiali che abbiamo usato insieme alle rocce lunari sono stati:

• Blocchi di legno (Kappla funziona bene)
• Tubi di carta assorbente (ehi, puoi anche rivestirli con vernice spray per lavagna)
• Palline da golf
• Palline da tennis

Questi materiali possono creare l'arena e le sfide, ma anche aiutare l'immaginazione degli studenti a determinare le proprie sfide.

• "Voglio creare un robot per spingere una pallina da tennis"
• "Voglio creare un robot per abbattere una torre di blocchi"
• "Voglio creare un robot che trasporta una roccia lunare"