Движущиеся машины: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Motion Machines - это увлекательное введение в движение, механизмы и робототехнику. Комплекты состоят из фанерного корпуса, вырезанного методом лазерной резки, и простых объемных деталей, таких как тихоходные мотор-редукторы, пластиковые аккумуляторные блоки и ползунковые переключатели. Учащиеся могут поэкспериментировать с изменением размера и формы приспособлений для лазерной резки и изменением направления двигателей, чтобы заставить ботов вращаться, двигаться и трясти.

Это руководство представляет собой черновой вариант! Мы все еще работаем над созданием этого забавного инструмента для исследования. Не стесняйтесь изменять дизайн и дайте нам знать, что вы придумали, экспериментируя в своем музее, классе, рабочем помещении или кухонном столе.

Шаг 1. Соберите материалы и инструменты

Купите или соберите следующие материалы:

2 аккумулятора 1xAA

2 трехпозиционных ползунковых переключателя DPDT

2 мотор-редуктора DAGU hobby (под прямым углом)

2 концентратора, напечатанные на 3D-принтере

2 фута x 4 фута обычная подкладка 5 мм лист Lauan для корпусов, вырезанных лазером

4 # 8-32 ореха

4 винта # 8-32 x 1 1/2 дюйма

6 винтов # 2 x 3/8 для переключателей и концентраторов

2 шурупа # 8 1/8 дюйма для батарейных блоков

черно-красный многожильный провод # 26 AWG

Соберите следующие инструменты:

Кусачки

Инструмент для зачистки проводов

Паяльник

Пистолет для горячего клея

Отвертка с крестообразным шлицем

Плоскогубцы

Вам также понадобится доступ к лазерному резаку и 3D-принтеру. Мы использовали Prusa i3 MX2 для 3D-принтера и лазер EXLAS от Jinan XYZ machinery (оба находятся в Ace Monster Toys Makerspace в Окленде.

Шаг 2: лазерная резка тел

Используйте иллюстратор и программное обеспечение для лазерной резки, чтобы импортировать прикрепленный файл motionmachinebody.dxf и вырезать тела в соответствии с настройками вашего лазерного резака.

Если у вас нет доступа к лазерному резаку, вы можете вырезать два квадрата размером 4 на 4 дюйма из лауанового листа. Затем просверлите отверстия 3/16 дюйма в углах (выровненные на двух листах) и два отверстия 0,35 дюйма x 0,60 в прямоугольниках посередине (для переключателей).

Шаг 3: 3D-печать соединительных узлов

Мы разработали специальную деталь в Tinkercad, чтобы учащимся было проще быстро проверить ступицы колес различной формы и снять часть давления на ось маленького мотора.

Загрузите файл motionmachinehub.stl и откройте его в программном обеспечении вашего 3D-принтера. Когда вы распечатываете две ступицы колес, убедитесь, что напечатанная часть сначала плотно прилегает к оси двигателя. Возможно, вам придется отрегулировать размер детали, чтобы убедиться, что она подходит к двигателю.

Шаг 4: Подключите схему

Возьмите моторы, выключатель, аккумулятор, красный и черный (или провода любых двух цветов). Отложите один мотор, выключатель и аккумулятор.

Отрежьте кусок красного провода и кусок черного провода длиной примерно 3 дюйма. Подключите красный провод к нижнему левому выводу, а черный провод к нижнему правому выводу переключателя.

Возьмите другой конец черного провода и скрутите его вместе с оголенным концом черного провода от аккумуляторной батареи. Припаяйте скрученные концы к верхнему левому выводу переключателя.

Возьмите другой конец красного провода и скрутите его вместе с оголенным концом красного провода от аккумуляторной батареи. Припаяйте скрученные концы к верхнему левому выводу переключателя.

Подсоедините один черный и один красный провод к двум выводам на задней стороне мотор-редуктора.

Подключите черный провод от двигателя к правому среднему проводу, а красный провод от двигателя к левому среднему выводу.

Поместите батарею в держатель и убедитесь, что двигатель движется вперед, назад и выключен, когда переключатель находится в среднем положении. Если это не сработает, убедитесь, что ни один из проводов не касается середины переключателя. Возможно, вам придется загнуть провода наружу.

Повторите эти шаги для другой стороны.

Шаг 5: прикрепите элементы к доске

Поверните переключатель в сторону и проденьте его через доску. Убедитесь, что двигатель вращается в правильном направлении, прежде чем закручивать переключатели на верхней плате винтами # 2 x 3/8.

Приклейте моторы к доске горячим способом, чтобы ось находилась в центре корпуса. Постарайтесь аккуратно подогнуть провода или добавьте немного горячего клея, чтобы они оставались на месте.

Используйте деревянные винты 1/8 дюйма, чтобы прикрепить батарейные блоки в центре корпуса над и под ползунковыми переключателями.

Прикрепите 3D-печатные ступицы к осям и используйте винты №2, чтобы прикрепить деталь к машине.

Шаг 6: соедините верхний и нижний слои

Используйте гайки №8-32 и крепежные винты, чтобы соединить верхнюю и нижнюю панели вместе. Посадка должна быть плотной, но не слишком давить на машину.

Протестируйте все, чтобы убедиться, что все работает.

Шаг 7: Отрежьте колеса

Используйте иллюстратор и программное обеспечение для лазерной резки, чтобы импортировать прикрепленный файл motionmachinewheels.dxf и вырезать тела в соответствии с настройками вашего лазерного резака.

Форма может быть немного сложной, чтобы получить правильную, в зависимости от настроек вашего лазерного резака. Проверьте первое колесо, а затем отрегулируйте размер, чтобы он плотно прилегал к ступице двигателя.

Если у вас нет доступа к лазерному резаку, вы можете пропустить 3D-печать, купить сборные колеса на Sparkfun и приклеить к основе различные формы или переработанные материалы.

Шаг 8: экспериментируйте с разными движениями

Подсоедините колеса к машине и включите моторы.

Можете ли вы заставить доску двигаться по прямой?

Можете ли вы делать маленькие или большие круги?

Может ли машина выглядеть так, как будто она танцует?

Сможете ли вы сделать машину, которая может перемещаться по разным поверхностям?

Подумайте о том, как расположение колес меняет индивидуальность машин.

Шаг 9: Настройте свои машины

Если вы хотите добавить немного индивидуальности своим доскам, вы можете раскрасить тела. Мы сделали индивидуальные трафареты с помощью резака для винила Silhouette и раскрасили тела распылением.

Не стесняйтесь также добавлять к своим машинам дополнительные элементы, такие как маркеры, колокольчики, гугл-глаза или удлинители. Эти ремиксы и дизайны персонажей могут добавить элементы повествования к этому занятию.

Шаг 10: возиться с движущимися машинами в классе

Мы разработали эти элементы для проведения дружеского семинара с учащимися местной школы. Мы протестировали доски с учениками от детского сада до пятого класса, а также на выставке East Bay Maker Faire. Мы думаем, что это занятие можно использовать как в свободное время как неограниченное занятие, так и в качестве первого шага интегрировать в более крупную учебную программу по робототехнике, электронике или программированию.

При работе в классе два ученика могут использовать одну доску и совместно проводить исследования. Поощряйте учащихся вести дневник или записи о том, какие эксперименты они проводят. Эту документацию можно использовать для зарождения разговоров об отражении.

Разместите коллекцию из 20-30 узлов различной формы, включая круги, овалы, звезды и неправильные формы, на общем рабочем пространстве. Предложите студентам проверить различные комбинации ступиц и направлений двигателей.

Вы можете создать арену для передвижения машин или полосу препятствий для их преодоления. Возьмите их с собой на разные поверхности в школе и посмотрите, как они работают на разных поверхностях.

Эта деятельность может привести к дальнейшему развитию искусства, науки и технологий, таких как машины для рисования, разработанные командой Tinkering Studio, и даже стать точкой входа с низким порогом в программирование с помощью Arduino или микробита для создания танцующих роботов или скрученных черепах.

Сообщите нам, если вы используете Motion Machines в своей образовательной среде. Мы с нетерпением ждем возможности увидеть, как эту идею можно адаптировать и переделать для различных условий.

---

Время создания прототипов и НИОКР со студентами Lodestar Charter School для этих машин движения стало возможным благодаря щедрой поддержке гранта Cognizant «Making the Future».