Bots! una activitat de laboratori de disseny: 16 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Motors de connexió ràpida

Sovint, quan es facilita un bot / activitat electrònica en una aula o un museu *, pot semblar que fem servir la major part del temps simplement mostrant als nostres grups com connectar el motor a la bateria i treballant en el disseny amb el temps que queda.

Hem desenvolupat un motor de connexió ràpida que deixa més espai perquè el nostre estudiant pugui utilitzar el pensament de disseny i passi menys temps utilitzant cinta i altres consumibles desordenats només per començar-los.

La primera part d’aquest instructiu està dedicada a com hem fabricat els motors de connexió ràpida i a utilitzar-los a la vostra aula o museu.

Si heu arribat a aquest intratable a través del nostre bloc al New York Hall of Science, ja haurà analitzat les instruccions per fer els motors de connexió ràpida, així que no dubteu a saltar al xassís del bot al pas 9.

Xassís Bot

A continuació, parlarem del nostre xassís de bot, de com fabricar-los i de què fer-los.

Materials de bot

Com que aquest instructiu està dirigit a servir a educadors i personal del museu, dediquem una estona a parlar sobre materials que podeu incloure a la vostra classe per millorar la seva activitat de construcció de bot.

Properament: consells de facilitació

Actualment estem executant aquesta activitat al nostre museu, provant coses noves i desenvolupant tècniques de facilitació. Tot i que seria bastant compartir el que estem fent al nostre museu ara mateix, vam pensar que ens donaria una mica de temps per pensar l’activitat i planificar què funciona millor. Dit això, estigueu atents a una informació actualitzada i compartible que oferim alguns consells i trucs addicionals per executar aquesta activitat a la vostra aula.

Gràcies i gaudiu-ne!

* (A causa de la quantitat de preguntes que rebem dels educadors sobre el motor de connexió ràpida específicament, utilitzarem "estudiant" i "educador" per referir-nos als participants de l'activitat i al facilitador de l'activitat, però aquesta activitat no ha de ser executada a una escola. Pot funcionar també en un museu o en una casa)

Pas 1: Part 1 Motors de connexió ràpida

La primera part d’aquest instructiu tracta sobre els motors de connexió ràpida que s’utilitzen per animar els nostres robots. Aquests són motors que hem comprat i modificat per connectar i desconnectar fàcilment dels costats positius i negatius d’una bateria AA mitjançant imants. En aquesta part farem:

• Reviseu els materials i les eines necessàries
• Vegeu com es modifica el muntatge del motor
• Expliqueu com connectar el motor al suport del motor
• Feu-vos saber com reforçar els vostres motors per fer-los més resistents
• Us mostrarà com connectar els imants als vostres motors
• Us donarà consells, trucs, adaptacions i ajustos per utilitzar aquests motors amb diferents grups d’edat

Pas 2: Motors de connexió ràpida: materials

Materials per a motors de connexió ràpida

• Mini motor elèctric amb suports, que podeu comprar aquí.

  Vam escollir aquests motors particulars perquè estaven preparats amb un muntatge, cosa que estalviarà una mica de temps de construcció per als vostres estudiants i els permetrà incorporar-se directament al disseny

• Imants anells de ceràmica que podeu comprar aquí. Aquest és el material que recomanem encaridament als nens més petits.

  • Com a alternativa, és possible que vulgueu anar amb imants de neodim "terra rara" més forts que podeu comprar aquí.

    Recordeu que els educadors, el personal del museu i els pares han de tenir tota la prudència raonable a l’hora d’iniciar els nens a activitats amb forts imants i electricitat. Aquesta activitat inclou les dues coses

• Una mordassa de vici o algunes pinces
• Redueix la calor. Hem experimentat amb diverses mides d’aquest conjunt.
• Un trepant elèctric amb una broca 3/16 o equivalent
• Una pistola de cola calenta
• Un encenedor (o opcionalment una pistola de calor)
• Aproximadament 10-15 minuts per motor, en funció de la racionalització del procés.

Un cop arribin els vostres materials, seguiu els passos següents per preparar-los perquè els estudiants els puguin utilitzar als seus robots.

Pas 3: Motors de connexió ràpida: modificació dels muntatges del motor

Un cop arribats els motors, traieu els suports de plàstic blancs i prepareu-los per modificar-los. Haureu de practicar tres forats per millorar aquests muntatges i millorar-los per als estudiants.

Teniu a punt una mordassa o una pinça de mordassa i una broca elèctrica amb una broca de 3/16 de polzada (o equivalent).

Fareu tres forats a la vostra muntura

• Dues a banda i banda de la muntura
• Un al centre tal com s’indica
• Consulteu les imatges adjuntes a aquest pas com a referència.

Els dos forats a banda i banda de la muntura permeten passar els cables positiu i negatiu. El forat del centre serveix per utilitzar filferro artesanal, netejadors de canonades o cordes per fixar el motor al cos del robot.

Com a alternativa, hauria de ser possible que estireu els dos cables pel forat central, deixant els dos a banda i banda perquè els estudiants els facin servir mentre munten el motor al xassís del robot. No hem provat aquest mètode, així que feu-nos-ho saber si ho proveu i envieu-nos algunes fotos.

Pas 4: Motors de connexió ràpida: muntatge dels motors

Un cop tingueu els forats practicats, munteu el motor tal com s’indica a les imatges d’aquest pas i emboliqueu les línies positives i negatives pels dos forats exteriors.

És important que emboliqueu els cables per protegir els punts de soldadura relativament febles a la part posterior del motor. Si un estudiant estirés el cable directament, el punt de soldadura es trencaria i el cable quedaria solt. En aquesta configuració, la força d’aquesta mateixa tracció es dirigeix cap a la muntura, que absorbeix la força i redueix el risc que un motor es desfaci.

Menys temps de reparació = més temps educador increïble. No us preocupeu, estem mirant cap a fora!

Pas 5: Motors de connexió ràpida: cola calenta

Un cop hàgiu preparat i carregat els muntatges del motor, us recomanem que utilitzeu cola calenta per donar-li aquesta última capa de seguretat.

Pas 6: Motors de connexió ràpida: soldar els imants

Ara hauríeu de tenir un motor resistent i muntable, amb dos cables que surten de la part posterior. En aquest pas, adaptarem els cables mitjançant imants anell, per facilitar als nens la prototipatge de les seves idees. Vegeu les nostres imatges en seqüència per seguir junt amb aquests passos de bala.

• Utilitzeu primer peladors per treure una polzada i mitja d’aïllament dels dos cables que surten de la part posterior del motor
• Ara apliqueu una funda de termoretractor a cada filferro. (No de debò, si ara no ho fas, ho oblidaràs i ho penediràs més endavant).
• Un cop tingueu la calor encongida, envolteu el filferro al voltant de l’imant de l’anell i torceu-lo per assegurar-lo.
• Apliqueu un petit punt de soldadura al cable que hi ha a sota de l'imant per assegurar-vos que es mantingui.
• Ara feu lliscar la calor encongida cap amunt per cobrir el fil exposat fins a la base de l'imant. (Per tant, si no heu fet lliscar aquesta calor abans de fer aquest pas, sabreu què volia dir amb "super lamentar-ho més tard")

• En aquest punt, podeu començar a alinear els motors que esteu fabricant penjant-los en una superfície metàl·lica. Un cop les hàgiu fet totes, podeu agafar una pistola de calor i passar-la lentament per la línia fins que tota la contracció de calor quedi ajustada al voltant dels cables. És molt satisfactori.

  Si no teniu una pistola de calor, podeu fer aquest darrer pas un a la vegada amb un encenedor. Encara satisfactori

Pas 7: Motors de connexió ràpida: consells, trucs, adaptacions i ajustos

Si heu seguit els passos fins ara, haureu de tenir un motor a punt per utilitzar-lo amb la vostra classe, només heu de connectar els imants als terminals positius i negatius d’una (n) bateria AA i mirar-lo com funciona.

Alguns consells i trucs:

En aquest punt, potser us pregunteu per a què serveix aquest forat central. Els vostres estudiants poden utilitzar aquest forat i un netejador de canonades, o filferro artesanal, per fixar el motor a una superfície

Alguns estudiants més joves que fan bots que es mouen per vibració, potser no tinguin l’habilitat ni la paciència per posar un excèntric balanceig als seus motors. En aquest cas, probablement n'haureu de posar un a cada motor. Us recomanem un tros de cola calenta o un tap de vi

Per emmagatzemar o durant les activitats, podeu penjar aquests motors com els pebrots penjant-los en una superfície metàl·lica

Adaptacions i ajustos

Design Lab sap que no totes les classes són iguals i que cada activitat pot i ha de ser ajustada per l’educador per al seu grup particular d’alumnes. Per a això tenim algunes adaptacions i ajustos. Ho he dividit en seccions per a estudiants "més grans" (de secundària a secundària) i per a estudiants més joves

Estudiants Majors

si us plau, llegiu a fons

• Per als estudiants més grans potser no haureu d’embolicar els cables i enganxar el motor a la muntura. Això els podria donar més llibertat per utilitzar el motor de maneres més complicades o per utilitzar el gran forat vertical del muntatge del motor abans d’inserir el motor.

  Advertiment: és possible que tingueu la temptació de fer-ho perquè no disposeu de molt de temps o perquè els vostres alumnes són generalment amables amb els materials. Recordeu que es necessita molt més temps per reparar constantment aquests motors que per fer-los robustos des del principi

• És possible que vulgueu provar d’utilitzar els imants més forts de "terres rares" que he esmentat a la llista de materials per a aquesta activitat. Aquests imants són extremadament forts i petits, cosa que fa que siguin difícils de desconnectar de la bateria mitjançant vibracions i, per tant, ideals per a aquesta activitat.

  Advertència: s’ha de tenir tota la precaució deguda a l’hora d’exposar els estudiants a forts imants i electricitat

  Advertència: si aquests imants són empassats pels vostres estudiants, hi ha una possibilitat real de lesions i mort. Aquests imants són molt forts. No els exposeu als estudiants si hi ha risc d’ingestió

• Proveu d’introduir extensions de cable. He inclòs una imatge d'això a les imatges del pas. Aquesta adaptació podria permetre als estudiants més llibertat per innovar encadenant bateries margarides, ampliant la longitud del seu bot o fins i tot fent un bucle en interruptors improvisats. (Potser fins i tot afegint commutadors reals.

  Advertència: si els estudiants connecten els terminals positiu i negatiu d’una bateria mitjançant extensions de filferro, la bateria s’escalfarà perillosament. Sempre tingueu precaució a l’hora d’introduir electricitat al currículum de l’aula

Estudiants més joves

Per a nens menors de 5 anys, us suggerim els consells següents per utilitzar aquests motors

• Estructureu l’activitat més al voltant de la connexió de la bateria i experimentant amb el motor giratori

  • Teniu disponibles materials suaus, com ara escuma artesanal, per fixar-los a les barres del motor.

    Per als estudiants d’aquesta edat, és molt gratificant que fixin escuma artesanal a un motor que connectessin ells mateixos

Demaneu als estudiants que muntin els motors a les superfícies amb argila o pega adhesiva (però tingueu cura de no obstruir-los a les parts mòbils dels motors)

Pas 8: Motors de connexió ràpida: adaptacions i ajustos Cont

També ens vam divertir molt utilitzant aquest mateix mètode imant per adaptar motors més complexos

Recordeu protegir els cables embolicant-los d'alguna manera i utilitzar cola calenta quan sigui necessari per mantenir el motor resistent al desgast. Agraireu que ho hàgiu fet.

Sigues creatiu amb ell!

Podeu trobar aquests motors interessants en molts llocs diferents. Us suggerim trobar joguines amb descompte o usades i aprofundir-hi en les peces. Als estudiants més grans, fins i tot, els pot agradar participar en l’acció. (és força catàrtic, ho prometem)

Pas 9: Part 2: Xassís de bot

Part 2: el robot necessita un cos

La part d’aquest procés és que decidiu què faran servir els vostres estudiants per al seu xassís de bot. Al següent pas compartiré un PDF que hem utilitzat amb un tallador làser per retallar peces estandarditzades personalitzades per a aquesta activitat, però en aquest pas voldria parlar de les opcions que podeu utilitzar si no teniu làser tallador a mà.

Materials reciclats

Una variació clàssica dels robots de vibració utilitza materials reciclats com escuma, gots de plàstic i contenidors d’aliments rebutjats per al xassís del bot. Aquesta és una opció viable i està oberta perquè pugueu fer-la servir, però trobem que els estudiants tendeixen a divertir-se i a aprofundir més en el repte del disseny, si els seus materials suporten prototips i jocs intensos.

A l’hora de plantejar-nos aquesta actvitat, volíem muntar quelcom que fos poc desordenat i reutilitzable. Un dels grans creadors de l’embolic és el d’unió de materials enganxosos com la cinta adhesiva i la cola calenta, i afegir tisores a una activitat fa que la reutilització dels materials es quedi per unes quantes clavilles. Malauradament, amb materials reciclats l’ús de cinta, tisores i cola potencialment calenta és gairebé inevitable.

En resum, si no disposeu de molt de temps, els materials reciclats poden semblar una bona idea, però, en última instància, netejar i recollir materials us prendrà més del vostre temps que no pas tenir peces resistents i reutilitzables.

Ei, puc aconseguir restes de la vostra botiga?

Una altra opció si no teniu accés a un tallador làser és recollir restes de fusta o acrílic i perforar forats o tallar osques per tal que els estudiants els puguin adaptar, connectar o modificar per als seus robots. Tot i prototipar el nostre disseny final, vam deixar això una mica, i pot ser molt divertit, només cal saber que si escolliu perforar l’acrílic, és propens a trencar-se.

La majoria de botigues que disposen de grans màquines de tall produiran restes de formes singulars i úniques que no necessiten, i estarien encantats de fer-les treure de les mans.

Sigues creatiu

Com que escric això instructiu per a pares, professors i personal del museu, gairebé no he d’escriure res més que això. Potser ja sabeu quins recursos teniu disponibles per obtenir peces i peces aleatòries per als vostres nens, és possible que ja hàgiu deixat de llegir per perforar forats en un conjunt de tigres de joguina de plàstic dur perquè els vostres fills els puguin utilitzar i, si és així, fantàstic.

Només cal saber que qualsevol cosa i tot poden ser útils. Hem trobat força ús dels raspalls de fusta vells / nous i una galleda de joguines donades.

Si us desperta la imaginació, si en teniu 100, o si algú la trobarà a faltar, és possible que només estigueu mirant un cos potencial de bot.

Pas 10: Cont. Xassís de bot

PDF

Hem adjuntat un fitxer PDF i un fitxer Adobe Illustrator a aquest pas perquè els pugueu utilitzar per tallar les mateixes peces que hem estat utilitzant per a aquesta activitat.

CONSELLS

Depenent del tallador làser, us recomanem que utilitzeu 1/4 de polzada o 1/8 de polzada de fusta o acrílic per a les vostres peces. Vam triar acrílic de 1/4 de polzada de gruix. Vam anar amb aquest material i gruix a causa de la disponibilitat i la durabilitat.

Aquí podeu trobar fulls acrílics de 1/8 de polzada de gruix

Aquí podeu trobar la mateixa talladora de làser que utilitzàvem per als prototips

Vam triar la mida i la forma de les nostres peces de bot després de fer alguns prototips, però podeu utilitzar la vostra intuïció per afegir triangles, quadrats, rectangles o qualsevol altra forma que vulgueu a la barreja. Tingueu en compte que aquests motors només "faran" tant pes, així que mantingueu les formes petites i vegeu què poden fer els nens.

Intenteu variar també els materials que utilitzeu per al cos. Com més exposició tingueu els vostres estudiants a diferents materials, millor. Potser el primer dia només utilitzen fusta, mentre que el segon dia té materials diferents per a diferents desafiaments.

Hem escollit específicament la mida del forat d’aquesta petita peça per adaptar-se a dos materials que tenim en abundància i que sabíem que volíem utilitzar:

• 10-24 parabolts, femelles i femelles d’ala.
• Golf T's

Aquests materials funcionen bé com a potes, i van constituir una gran part del nostre prototipat, de manera que vam dissenyar al seu voltant. No dubteu a adaptar el vostre disseny per adaptar-lo als vostres materials particulars.

Adaptacions

Hem utilitzat pintura en esprai de pissarra que podeu trobar aquí, per recobrir les nostres peces. Més endavant parlarem d’aquest pas a la secció de materials, però tingueu en compte que el recobriment amb pintura de pissarra és totalment opcional.

Pas 11: Part 3: Materials per a la construcció de bot

En aquesta última secció parlarem de quins diferents materials podeu utilitzar perquè els nens modifiquin i construeixin els seus robots.

Preneu-los com a suggeriments i no com a regles. És possible que tingueu en compte materials que vulgueu utilitzar per a la vostra classe que siguin més rellevants per a la vostra assignatura o nivell d’habilitat dels estudiants i, si és així, aneu-hi.

Darrera nota abans de continuar:

P: Els materials bot poden fer cossos de bot?

R: Sí, és clar

P: Es poden utilitzar cossos de bot com a materials de bot?

R: Sí, sí, sí!

Acabo de dividir-los en aquestes seccions perquè tenia el màxim sentit. Alguns dels meus robots preferits que he vist fabricats en aquesta activitat es van construir amb peces de recanvi.

Pas 12: Materials per a la creació de robots: connexions ràpides

Connexions ràpides i reutilització

Tot i prototipar aquesta activitat, el nostre objectiu era establir connexions ràpides perquè els estudiants se centressin més en el seu disseny que en treballar els seus materials. També volíem eliminar l’ús de cinta per facilitar la neteja de les contrasenyes, però també per poder utilitzar els mateixos materials una vegada i una altra. Tenint en compte aquests objectius, ens vam decidir a utilitzar

• Bandes elàstiques no de làtex
• Filferro artesà
• Clips de carpeta

• Netejadors de canonades

  Aquests els tallem a 3 mides diferents, codificades per colors

Pas 13: Materials per a la construcció de bot: font d'energia

Bateries

Els vostres robots necessitaran una font d’energia, com fan tots els bots bons.

Bateries AA

Pas 14: Materials per a la creació de robots: modificacions de bot

Mods de bot

Sens dubte, la millor part de crear els vostres robots serà modificar-los per al vostre repte específic. Per a aquestes modificacions (o per fer el robot en general), us recomanem que tingueu a la vostra disposició un munt de materials frescos per treballar amb els vostres fills. Aquests són alguns dels nostres articles més recomanables

• Samarretes de golf
• Palles de te de bombolla

  Possiblement tallar fer diferents mides

• Raspalls de dents
• Picar els palets

Mods de bot alternatius

A les imatges d’aquest pas trobareu algunes modificacions prou úniques que vam fer per aquesta activitat, com ara rodes, peus, raspalls, etc. Hem trobat alguns materials de recanvi i bits únics i els hem adjuntat a insercions roscades de 5/16 polzades que combinat amb parabolts de 5/16. Això permet als nens deixar volar la seva imaginació, però també es pot utilitzar per ampliar l’activitat i fer-la accessible per a grups d’escoles més grans. Proveu d’aparellar aquestes modificacions més avançades amb els motors més avançats i vegeu què pot passar.

Pas 15: Materials per a la construcció de bot: pintura (opcional)

Una extensió bastant comuna per a l'activitat dels robots esgarrifosos és que els vostres robots pintin o gargots. És tan habitual que estic disposat a apostar que alguns d’aquests no hagin vist aquesta activitat sense aquesta extensió.

Vam prototipar els nostres robots per fer art de gargots també, però amb un petit ajust: Chalk Paint

Vam anar amb pintura de guix en lloc de retoladors o altres pintures líquides pel fàcil que és rentar i el fàcil que es fa.

Fent pintura de guix senzilla

Podeu demanar guix gran a la vorera aquí. Un cop arribi, només cal recollir guixos del mateix color, fer servir un martell i destrossar les varetes de guix en pols.

En un recipient segur per a líquids, afegiu primer el guix en pols i, a continuació, afegiu-hi petites quantitats d’aigua, remenant fins que la consistència sigui espessa però no grossa.

Aquesta pintura funciona millor quan s’aplica bastant gruixuda sobre els pinzells.

Si la barreja de guix / aigua s’asseca es pot afegir més aigua més tard.

Recobrint els vostres robots amb pintura de pissarra

Per decorar encara més els nostres robots, hem recobert les peces hexagonals amb pintura de pissarra, que podeu trobar aquí, permetent als nens pintar els seus robots amb pintura de guix i pinzells.

Pot ser que els robots estiguin "armats" amb pinzells lluitant entre ells. Guanya el primer robot que marca el seu oponent. Les batalles per equips (Red V. Blue) funcionen igual de bé.

Pas 16: Materials per a la construcció: Arena / Riscos ambientals (opcional)

Vam comprovar que fer que els nens construissin el seu propi camp i afegir els seus propis perills funcionava molt bé.

Per fer-ho, hem utilitzat un material especial "Roques de la Lluna" que ja havíem elaborat per a una activitat independent.

Com que aquest instructiu no es dedica a fer aquest tipus de material, només faré el procés en punts bàsics

• Restes de botiga de fusta enganxades
• Sanded fins que semblen roques
• Àcids tenyits de colors interessants

Altres materials que vam utilitzar al costat de les roques de la lluna van ser:

• Blocs de fusta (Kappla funciona bé)
• Tubs de tovalloles de paper (hey, també podeu recobrir-los amb esprai de pissarra)
• Pilotes de golf
• Pilotes de tennis

Aquests materials poden crear el terreny i els reptes, però també poden ajudar a la imaginació dels estudiants a determinar els seus propis reptes.

• "Vull fer un bot per empènyer una pilota de tennis"
• "Vull fer un bot per enderrocar una torre de blocs"
• "Vull fer un bot que porti una roca de lluna"