Bots! a Design Lab -aktivitet: 16 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hurtigkoblingsmotorer

Ofte når vi legger til rette for en bot / elektronisk aktivitet i et klasserom eller et museum*, kan det virke som om vi bruker mesteparten av tiden vår på å bare vise gruppene våre hvordan de skal koble motoren til batteriet og arbeide med design med tiden som gjenstår.

Vi utviklet en hurtigkoblingsmotor som gir mer rom for studentene våre til å bruke designtenkning, og bruker mindre tid på å bruke tape og andre rotete forbruksvarer bare for å komme i gang.

Den første delen av denne instruksjonsboken er dedikert til hvordan vi laget våre hurtigkoblede motorer og hvordan du bruker dem i klasserommet eller museet.

Hvis du har kommet til dette uhåndterlige ved hjelp av bloggen vår i New York Hall of Science, har du allerede sett gjennom instruksjonene for å lage våre hurtigkoblingsmotorer, så hopp gjerne videre til botchassiset på trinn 9

Bot -chassis

Deretter snakker vi om botchassiset vårt, hvordan du lager dem og hva du skal gjøre dem av.

Bot Materials

Fordi denne instruksjonsboken er rettet mot å betjene lærere og museumspersonell, bruker vi litt tid på denne instruksjonsfulle samtalen om materialer du kan inkludere i klassen din for å bringe botbyggingsaktiviteten til et nytt nivå.

Kommer snart: Tilretteleggingstips

Vi driver for tiden denne aktiviteten på museumsgulvet, prøver nye ting og utvikler tilretteleggingsteknikker. Selv om det ville være kjempebra å dele det vi gjør på museet vårt akkurat nå, tenkte vi at vi ville gi oss litt tid til å tenke over aktiviteten og planlegge hva som fungerer best. Når det er sagt, følg med for en oppdatert instruerbar deling av flere tips og triks for å kjøre denne aktiviteten i klasserommet.

Takk og kos deg!

*(På grunn av mengden spørsmål vi har fått fra lærere angående hurtigkoblingsmotoren spesielt, skal vi bruke "student" og "lærer" til å referere til aktivitetsdeltakerne og aktivitetslederen, men denne aktiviteten trenger ikke å kjøres inn en skole. Den kan også fungere på et museum eller i hjemmet)

Trinn 1: Del 1 Quick Connect -motorer

Den første delen av denne instruksen handler om Quick Connect -motorene som ble brukt til å animere våre roboter. Dette er motorer som vi kjøpte og modifiserte for enkelt å feste og koble fra de positive og negative sidene av et AA -batteri ved hjelp av magneter. I denne delen vil vi:

• Gjennomgå nødvendige materialer og verktøy
• Gå over hvordan du endrer motorfeste
• Forklar hvordan du kobler motoren til motorfeste
• Fortell deg hvordan du kan forsterke motorene dine for å gjøre dem mer motstandsdyktige
• Vis deg hvordan du kobler magnetene til motorene dine
• Gi deg tips, triks, tilpasninger og justeringer for bruk av disse motorene med forskjellige aldersgrupper

Trinn 2: Hurtigkoblingsmotorer: Materialer

Materialer for hurtigkoblingsmotorer

• Mini elektrisk motor med fester, som du kan kjøpe her.

  Vi valgte akkurat disse motorene fordi de kom ferdig med et feste, noe som vil spare litt byggetid for elevene dine og la dem komme rett i design

• Keramiske ringmagneter som du kan kjøpe her. Dette er materialet vi anbefaler på det sterkeste for yngre barn.

  • Alternativt kan det være lurt å bruke sterkere neodymmagneter av "sjelden jord" som du kan kjøpe her.

    Husk at lærere, museumspersonell og foreldre bør utvise all rimelig forsiktighet når de introduserer barn for aktiviteter med sterke magneter og elektrisitet. Denne aktiviteten inkluderer begge deler

• Et visegrep eller noen klemmer
• Varme krymper. Vi eksperimenterte med flere størrelser fra dette settet.
• En elektrisk drill med en 3/16 eller tilsvarende borekrone
• En varm limpistol
• En lighter (eller eventuelt en varmepistol)
• Omtrent 10-15 minutter per motor, avhengig av hvor strømlinjeformet prosessen din er.

Når materialet ditt kommer, følger du de neste trinnene for å gjøre det klart for elevene dine å bruke i robotene sine.

Trinn 3: Hurtigkoblingsmotorer: Endring av motorfester

Når motorene har kommet, fjerner du de hvite plastfestene og klargjør dem for endring. Du må bore tre hull for å forbedre disse festene og gjøre dem bedre for studentene.

Gjør klar et visegrep eller en klemme, og en elektrisk drill med en 3/16 tommer (eller tilsvarende) borekrone.

Du skal bore tre hull i festet ditt

• To på hver side av festet
• En i midten som angitt
• Se bilder vedlagt dette trinnet for referanse.

De to hullene på hver side av festet er for at de positive og negative ledningene skal komme gjennom. Hullet i midten er for bruk av håndverkstråd, rørrensere eller snor for å feste motoren til roboten din.

Alternativt bør det være mulig for deg å trekke begge ledningene gjennom det midterste hullet, og la de to stå på hver side for elevene dine å bruke mens de monterer motoren på robotchassiset. Vi har ikke testet denne metoden, så gi oss beskjed hvis du prøver det og sender oss noen bilder!

Trinn 4: Hurtigkoblingsmotorer: Montering av motorene

Når du har boret hullene, monterer du motoren din som angitt på bildene for dette trinnet, og vikler de positive og negative linjene gjennom de to ytterste hullene.

Det er viktig at du pakker inn ledningene for å beskytte de relativt svake loddepunktene på baksiden av motoren. Hvis en elev skulle trekke i ledningen direkte, ville loddepunktet gå i stykker og ledningen ville løsne. I denne konfigurasjonen er kraften til det samme trekket rettet mot festet som absorberer kraften og reduserer risikoen for at en motor går fra hverandre.

Mindre reparasjonstid = mer fantastisk pedagogtid. Ingen bekymringer, vi ser ut!

Trinn 5: Quick Connect Motors: HOT LIM

Når du har motorfestene forberedt og lastet, anbefaler vi å bruke varmt lim for å gi det det siste sikkerhetslaget.

Trinn 6: Hurtigkoblingsmotorer: Lodding av magnetene

Nå bør du ha en spenstig, monterbar motor, med to ledninger som kommer ut av baksiden. I dette trinnet skal vi tilpasse ledningene ved hjelp av ringmagneter, for å gjøre det lettere for barna å prototype sine ideer. Se bildene våre i rekkefølge for å følge disse trinnene.

• Bruk først wire strippere til å ta av omtrent en og en halv tomme isolasjon fra de to ledningene som kommer ut på baksiden av motoren din
• Påfør nå en kappe med varmekrymping på hver ledning. (Nei seriøst, hvis du ikke gjør dette nå, vil du glemme det og angre veldig senere).
• Når du har krympet varmen, vikler du ledningen rundt ringmagneten og vrir den for å sikre.
• Påfør et lite loddetinn på ledningen under magneten din, for å sikre at den sitter fast.
• Skyv nå varmekrympingen opp for å dekke den eksponerte ledningen til bunnen av magneten. (Så hvis du ikke har skrudd ned den varme krympingen før dette trinnet, vet du hva jeg mente med "super angre senere")

• På dette tidspunktet kan du begynne å stille opp motorene du lager ved å henge dem på en metalloverflate. Når du har gjort alt, kan du ta en varmepistol og kjøre den sakte nedover linjen til all varmekrympingen din er tett rundt ledningene dine. Det er veldig tilfredsstillende.

  Hvis du ikke har en varmepistol, kan du gjøre dette siste trinnet ett om gangen med en lighter. Fortsatt tilfredsstillende

Trinn 7: Hurtigkoblingsmotorer: tips, triks, tilpasninger og justeringer

Hvis du har fulgt trinnene så langt, bør du ha en motor klar til bruk med klassen din, bare fest magnetene til de positive og negative terminalene på et (n) AA -batteri og se det gå!

Noen tips og triks:

På dette tidspunktet lurer du kanskje på hva det midtre hullet er til. Elevene dine kan bruke dette hullet og en rørrens, eller håndverkstråd, til å feste motoren til en overflate

Noen yngre studenter som lager roboter som beveger seg via vibrasjon, har kanskje ikke dyktighet eller tålmodighet til å sette en eksentrisk vingling på motorene sine selv. I dette tilfellet bør du sannsynligvis sette en på hver motor for dem. Vi anbefaler et stykke varmt lim, eller en vinkork

For lagring eller under aktiviteter kan du henge disse motorene som chilipepper ved å henge dem på en metalloverflate

Tilpasninger og justeringer

Design Lab vet at ikke alle klasser er like, og at hver aktivitet kan og bør justeres av læreren for den spesifikke gruppen studenter. For dette har vi noen tilpasninger og justeringer. Jeg har delt dette inn i seksjoner for "eldre" elever (ungdomsskole gjennom videregående) og yngre elever

Eldre studenter

vennligst les grundig

• For eldre studenter trenger du kanskje ikke å pakke inn ledningene og lime motoren inn i festet. Dette kan gi dem større frihet til å bruke motoren på mer kompliserte måter, eller til å bruke det store vertikale hullet i motorfeste før du setter inn motoren.

  Advarsel: Du kan bli fristet til å gjøre dette fordi du ikke har mye tid, eller fordi elevene generelt er milde med materialer. Bare husk at det tar mye mer tid å stadig reparere disse motorene enn det gjør å gjøre dem robuste fra starten

• Du vil kanskje prøve å bruke de sterkere "sjeldne jordartsmagneter" jeg nevnte i materialelisten for denne aktiviteten. Disse magnetene er ekstremt sterke og små, noe som gjør dem vanskelige å koble fra batteriet via vibrasjoner, og derfor ideelle for denne aktiviteten.

  Advarsel: All forsiktighet bør overholdes når de utsettes for sterke magneter og elektrisitet

  Advarsel: Hvis disse magnetene svelges av elevene dine, er det en reell mulighet for skade og død. Disse magnetene er veldig sterke. Ikke utsett elevene dine for dem hvis det er fare for inntak

• Prøv å introdusere trådforlengelser! Jeg har tatt med et bilde av dette i trinnbildene. Denne tilpasningen kan gi studentene mer frihet til å innovere ved å koble batterier sammen, forlenge botens lengde eller til og med sløyfe inn provisoriske brytere. (Kanskje til og med legge til ekte brytere.

  Advarsel: Hvis elevene kobler de positive og negative polene til et batteri sammen ved hjelp av ledningsforlengelser, vil batteriet varme opp farlig. Vær alltid forsiktig når du innfører strøm i læreplanen i klasserommet

Yngre studenter

For barn under 5 år foreslår vi følgende tips for bruk av disse motorene

• Konstruer aktiviteten mer rundt å lage batterikoblingen og eksperimentere med den roterende motoren

  • Ha myke materialer som håndverkskum for å feste til motorstengene som er tilgjengelige.

    For studenter i denne alderen er det veldig givende å få dem til å feste håndverksskum til en motor de selv koblet til

La elevene montere motorene sine på overflater ved hjelp av leire eller klissete kleber (men vær forsiktig så du ikke får den tilstoppet i motorens bevegelige deler)

Trinn 8: Hurtigkoblingsmotorer: Tilpasninger og justeringer Forts

Vi hadde også mye moro ved å bruke den samme magnetmetoden for å tilpasse mer komplekse motorer

Bare husk å beskytte ledningene ved å pakke dem inn på en eller annen måte, og bruk varmt lim når det er nødvendig for å holde motoren motstandsdyktig mot slitasje. Du vil sette pris på at du gjorde det.

Bli kreativ med det!

Du kan finne disse interessante motorene mange forskjellige steder. Vi foreslår at du finner rabatterte eller brukte leker og graver i dem for deler. Eldre studenter kan til og med like å komme inn på handlingen! (det er ganske katartisk, vi lover)

Trinn 9: Del 2: Bot -chassis

Del 2: Boten trenger en kropp

Delen i denne prosessen er at du bestemmer hva elevene dine skal bruke til botchassiset. I det neste trinnet vil jeg dele en PDF -fil vi brukte med en laserskærer for å kutte ut tilpassede standardiserte stykker for denne aktiviteten, men i dette trinnet vil jeg snakke om alternativer du kan bruke hvis du ikke har en laser kutter på hånden.

Resirkulerte materialer

En klassisk variant av vibrasjonsroboter bruker resirkulerte materialer som skum, plastkopper og kasserte matbeholdere til botchassiset. Dette er et levedyktig alternativ, og er åpent for deg å bruke i klemme, men vi finner ut at elevene har en tendens til å ha det mer moro og komme mer inn på utfordringen med design, hvis materialene deres tåler tung prototyping og lek.

Når vi kom med vår oppfatning av denne aktiviteten, ønsket vi å sette sammen noe som ville være lite rot og gjenbrukbart. En av de store skaperne av rot er klissete bindematerialer som tape og varmt lim, og å legge saks til en aktivitet tar materialets gjenbruk ned noen få pinner. Dessverre med resirkulerte materialer er bruk av tape, saks og potensielt varmt lim nesten uunngåelig.

Kort sagt, hvis du ikke har mye tid, kan resirkulerte materialer virke som en god idé, men til slutt vil rengjøring og innsamling av materialer ta mer tid enn det å ha elastiske og gjenbrukbare deler.

Hei, kan jeg få butikkutklippene dine?

Et annet alternativ hvis du ikke har tilgang til en laserskjærer, er å samle butikkskrap av tre eller akryl, og bore hull eller skjære hakk i dem for at elevene skal tilpasse, koble til eller endre dem for sine roboter. Mens vi prototyper vår endelige design, sluttet vi litt, og det kan være ganske morsomt, bare vet at hvis du velger å bore akryl, er det utsatt for å knuse.

De fleste butikker som har store skjæremaskiner vil produsere merkelige / unike utklipp som de ikke trenger, og vil gjerne at du tar dem av hendene.

Bli kreativ

Siden jeg skriver dette instruerbart for foreldre, lærere og museumspersonell, trenger jeg nesten ikke å skrive noe mer enn bare det. Du vet kanskje allerede hvilke ressurser som er tilgjengelige for å få tilfeldige brikker og deler til barna dine. Du har kanskje allerede sluttet å lese for å bore hull i et sett av leketøytigre av hard plast som barna dine kan bruke, og i så fall fantastisk!

Bare vet at alt og alt kan være nyttig. Vi fant ganske mye bruk av gamle / nye trebørstebørster og en bøtte med donerte leker.

Hvis det tenner fantasien din, hvis du har 100 av den, eller hvis en kommer til å savne den, så ser du kanskje bare på en potensiell botkropp.

Trinn 10: Bot Chassis Cont

PDF

Vi har lagt ved en PDF og en Adobe Illustrator -fil til dette trinnet som du kan bruke til å kutte de samme bitene som vi har brukt til denne aktiviteten.

TIPS

Avhengig av laserskjæreren anbefaler vi å bruke 1/4 eller 1/8 tommer tenke tre eller akryl til brikkene dine. Vi valgte 1/4 tommer tykk akryl. Vi gikk med dette materialet og tykkelsen på grunn av tilgjengelighet og holdbarhet.

Du finner 1/8 tommer tykke akrylark her

Du kan finne det samme laserskjæretreet vi brukte til prototyper her

Vi valgte størrelse og form for våre botstykker etter noen prototyper, men du kan bruke din egen intuisjon til å legge til trekanter, firkanter, rektangler eller hvilken som helst annen form du vil blande i blandingen. Vær oppmerksom på at disse motorene bare vil "bære" så mye vekt, så hold figurene små og se hva barna kan!

Prøv å variere materialene du bruker for kroppen også. Jo mer eksponering elevene har for forskjellige materialer, desto bedre. Kanskje på dag én bruker de bare tre, mens dag 2 har forskjellige materialer for forskjellige utfordringer.

Vi valgte spesifikt hullstørrelsen i dette lille stykket for å passe til to materialer vi har i overflod, og som vi visste at vi ønsket å bruke:

• 10-24 bolter, muttere og vingemuttere.
• Golf T -er

Disse materialene fungerer godt som ben, og utgjorde en stor del av vår prototyping, så vi designet rundt dem. Tilpass gjerne designet ditt for å passe til dine spesielle materialer.

Tilpasninger

Vi brukte tavlespraymaling som du finner her, for å belegge bitene våre. Vi snakker mer om dette trinnet senere i materialdelen, men vær oppmerksom på at det er helt valgfritt å belegge dem med tavlemaling.

Trinn 11: Del 3: Materialer for Bot Building

I denne siste delen snakker vi om hvilke forskjellige materialer du kan bruke for barn til å endre og bygge roboter.

Ta disse som forslag og ikke som regler. Du kan ha materialer i tankene du vil bruke for klassen din som er mer relevante for fag- eller studentferdighetsnivået ditt, og i så fall, gå for det!

Siste notat før vi fortsetter:

Spørsmål: Kan botmaterialer lage botkropper?

A: Ja selvfølgelig

Spørsmål: Kan botlegemer brukes som botematerialer?

A: Yup yup yup!

Jeg delte dem bare inn i disse seksjonene fordi det var mest fornuftig. Noen av mine favorittbots jeg har sett laget i denne aktiviteten, var konstruert av reservedeler.

Trinn 12: Materialer for Bot Building: Quick Connections

Rask tilkobling og gjenbruk

Mens vi prototyper denne aktiviteten, var målet vårt å lage raske forbindelser, slik at studentene fokuserte mer på designet enn å få materialene til å fungere. Vi ønsket også å eliminere bruk av tape for å gjøre det lettere å rengjøre etterord, men også slik at vi kunne bruke de samme materialene igjen og igjen. Med disse målene i tankene bestemte vi oss for å bruke

• Elastiske bånd uten latex
• Håndverkstråd
• Binderklipp

• Rør rensere

  Disse klipper vi til 3 forskjellige, fargekodede størrelser

Trinn 13: Materialer for Bot Building: Strømkilde

Batterier

Robotene dine trenger en strømkilde, som alle gode roboter gjør.

AA batterier

Trinn 14: Materialer for Bot Building: Bot Modifikasjoner

Bot Mods

Den beste delen av å lage roboter er uten tvil å endre dem for din spesifikke utfordring. For disse endringene (eller for å gjøre boten generelt) anbefaler vi å ha mange kule materialer tilgjengelig for barna å jobbe med. Her er noen av våre mer anbefalte varer

• Golf tees

• Bubble Tea Straws

  Mulig kuttet gjør forskjellige størrelser

• Tannbørster
• Hakkepinner

Alternative Bot Mods

På bildene for dette trinnet finner du noen ganske unike mods som vi hånet på for denne aktiviteten som hjul, føtter, børster, etc. Vi fant noen reservedeler og unike biter og festet dem til en 5/16 -tommers gjengede innsatser som vi sammen med 5/16 bolter. Dette gjør at barna kan la fantasien løpe vilt, men kan også brukes til å utvide aktiviteten og gjøre den tilgjengelig for eldre skolegrupper. Prøv å koble disse mer avanserte modsene til de mer avanserte motorene og se hva som kan skje!

Trinn 15: Materialer for Bot Building: Paint (valgfritt)

En ganske vanlig forlengelse for gyserrobotaktiviteten er å la robotene male eller klatre. Det er så vanlig at jeg er villig til å satse på at noen av dere ikke har sett denne aktiviteten uten denne utvidelsen.

Vi prototyperte robotene våre for å lage klatrekunst også, men med en liten tweak: Chalk Paint

Vi gikk med krittmaling i stedet for tusj eller andre flytende maling på grunn av hvor lett det er å vaske og hvor lett det er å lage.

Lage enkel krittmaling

Du kan bestille stort fortauskritt her. Når den kommer, samler du bare kritt av samme farge, bruker en hammer og knuser de enkelte krittpinnene til pulver.

I en flytende sikker beholder tilsettes først krittpulveret, tilsettes deretter i små mengder vann under omrøring til konsistensen er tykk, men ikke tykk.

Denne malingen fungerer best når den påføres ganske tykk på børstene.

Hvis kritt / vannblandingen tørker ut, kan mer vann tilsettes senere.

Belegg robotene dine med tavlemaling

For ytterligere å dekorere robotene våre har vi belagt de sekskantede brikkene i tavlemaling, som du finner her, slik at barna kan male sine roboter med krittmaling og pensler.

Du kan potensielt ha roboter "bevæpnet" med pensler som kjemper mot hverandre. Første bot som markerer motstanderen vinner. Lagkamper (rød V. Blå) fungerer like bra.

Trinn 16: Byggematerialer: Arena / miljøfarer (valgfritt)

Vi fant ut at det å få barna bygge sin egen arena, og legge til sine egne farer, fungerte veldig bra.

For å gjøre dette brukte vi et spesielt materiale "Moon Rocks" som vi allerede hadde laget for en egen aktivitet.

Fordi dette instruerbare ikke er dedikert til hvordan du lager denne typen materiale, legger jeg bare frem prosessen i punkttegn

• Skraprester av trebutikker limt sammen
• Slipt ned til de ser ut som steiner
• Syrfargede interessante farger

Andre materialer vi brukte langs månebergene var:

• Treblokker (Kappla fungerer bra)
• Papirhåndklerør (hei, du kan også belegge disse i tavlespraymaling)
• Golfballer
• Tennisballer

Disse materialene kan lage arenaen og utfordringene, men kan også hjelpe studentenes fantasi med å bestemme sine egne utfordringer.

• "Jeg vil lage en bot for å skyve en tennisball"
• "Jeg vil lage en bot for å slå ned et blokkstårn"
• "Jeg vil lage en bot som bærer en månestein"