Боты! Деятельность лаборатории дизайна: 16 шагов

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

Двигатели быстрого подключения

Часто, помогая ботам / электронным устройствам в классе или музее *, может показаться, что мы тратим большую часть времени, просто показывая нашим группам, как подключить двигатель к батарее, и работая над дизайном, и оставшееся время.

Мы разработали двигатель с быстрым подключением, который оставляет нашим ученикам больше возможностей для дизайнерского мышления и тратит меньше времени на использование ленты и других беспорядочных расходных материалов только для их начала.

Первая часть этого руководства посвящена тому, как мы сделали наши быстросъемные двигатели и как использовать их в вашем классе или музее.

Если вы пришли к этой неразрешимой проблеме через наш блог в Нью-Йоркском зале науки, вы уже ознакомились с инструкциями по изготовлению наших двигателей с быстрым подключением, поэтому не стесняйтесь переходить к корпусу бота на шаге 9.

Шасси бота

Далее мы поговорим о корпусе нашего бота, о том, как его сделать и из чего сделать.

Бот материалы

Поскольку это руководство предназначено для преподавателей и музейного персонала, мы потратим некоторое время на это руководство, рассказав о материалах, которые вы можете включить в свой класс, чтобы вывести их деятельность по созданию ботов на новый уровень.

Скоро: советы по упрощению формальностей

В настоящее время мы проводим это мероприятие в нашем музее, пробуем новые вещи и разрабатываем методы фасилитации. Хотя было бы неплохо рассказать о том, что мы делаем в нашем музее прямо сейчас, мы подумали, что дадим нам немного времени, чтобы подумать над деятельностью и спланировать то, что работает лучше всего. При этом следите за обновлениями, в которых мы поделимся некоторыми дополнительными советами и приемами по выполнению этого задания в вашем классе.

Спасибо и наслаждайтесь!

* (Из-за большого количества вопросов, которые мы получили от преподавателей относительно двигателя с быстрым подключением, мы будем использовать слова «ученик» и «преподаватель» для обозначения участников и фасилитатора занятий, но это упражнение не обязательно выполнять в школа. Может работать в музее или дома)

Шаг 1: Часть 1 Двигатели быстрого подключения

Первая часть этого руководства посвящена двигателям Quick Connect Motors, используемым для анимации наших ботов. Это двигатели, которые мы приобрели и модифицировали, чтобы легко подключать и отключать положительную и отрицательную стороны батареи AA с помощью магнитов. В этой части мы:

• Просмотрите необходимые материалы и инструменты
• Узнайте, как изменить крепление двигателя.
• Объясните, как подключить двигатель к креплению двигателя.
• Сообщите вам, как усилить двигатели, чтобы сделать их более устойчивыми
• Покажу, как подключить магниты к моторам
• Дают вам советы, приемы, приспособления и настройки для использования этих двигателей в разных возрастных группах.

Шаг 2: Двигатели быстрого подключения: материалы

Материалы для двигателей с быстрым подключением

• Мини-электродвигатель с креплениями, который вы можете приобрести здесь.

  Мы выбрали именно эти двигатели, потому что они поставлялись в готовом виде с креплением, которое сэкономит время для ваших учеников и позволит им сразу приступить к проектированию

• Керамические магниты-кольца, которые вы можете приобрести здесь. Этот материал мы настоятельно рекомендуем детям младшего возраста.

  • В качестве альтернативы вы можете выбрать более сильные неодимовые магниты из редкоземельных элементов, которые вы можете приобрести здесь.

    Помните, что педагоги, музейные работники и родители должны проявлять всю разумную осторожность, знакомя детей с занятиями с сильными магнитами и электричеством. Это упражнение включает в себя и то, и другое

• Тиски или зажимы
• Термоусадка. Мы поэкспериментировали с несколькими размерами из этого набора.
• Электродрель со сверлом 3/16 дюйма или аналогичным.
• Пистолет для горячего клея
• Зажигалка (или, по желанию, тепловая пушка)
• Около 10-15 минут на двигатель, в зависимости от того, насколько оптимизирован ваш процесс.

Как только ваши материалы будут доставлены, выполните следующие несколько шагов, чтобы подготовить их для использования учащимися в своих роботах.

Шаг 3: Быстрое подключение двигателей: изменение креплений двигателя

Как только моторы будут доставлены, снимите белые пластиковые крепления и подготовьте их к модификации. Вам нужно будет просверлить три отверстия, чтобы улучшить эти крепления и сделать их удобнее для учеников.

Подготовьте тиски или зажим, а также электродрель со сверлом 3/16 дюйма (или аналогичное).

Вы просверлите три отверстия в креплении.

• По два по обе стороны от твоего маунта.
• Один в центре, как указано
• См. Изображения, прикрепленные к этому шагу, для справки.

Два отверстия с обеих сторон крепления предназначены для прохождения положительного и отрицательного проводов. Отверстие в центре предназначено для использования проволоки, средств для чистки труб или веревки, чтобы прикрепить двигатель к корпусу вашего робота.

В качестве альтернативы вы можете протянуть оба провода через среднее отверстие, оставив два с каждой стороны, чтобы ваши ученики могли использовать их при установке двигателя на шасси своего робота. Мы не тестировали этот метод, поэтому дайте нам знать, если вы попробуете его, и пришлите нам несколько фотографий!

Шаг 4: Быстрое подключение двигателей: установка двигателей

После того, как вы просверлили отверстия, установите двигатель, как показано на изображениях для этого шага, и оберните положительную и отрицательную линии через два внешних отверстия.

Важно обернуть провода, чтобы защитить относительно слабые места пайки на задней части двигателя. Если бы ученик потянул за провод прямо, точка пайки сломалась бы, и провод отсоединился. В этой конфигурации сила этого же усилия направлена на опору, которая поглощает силу и снижает риск разрушения двигателя.

Меньше времени на ремонт = больше времени преподавателя. Не беспокойтесь, мы смотрим!

Шаг 5: Двигатели быстрого подключения: ГОРЯЧИЙ КЛЕЙ

После того, как вы подготовили и загрузили крепления двигателя, мы рекомендуем использовать горячий клей, чтобы обеспечить последний уровень безопасности.

Шаг 6: Быстрое подключение двигателей: пайка магнитов

Теперь у вас должен быть надежный, монтируемый двигатель с двумя проводами, выходящими сзади. На этом этапе мы адаптируем провода с помощью кольцевых магнитов, чтобы детям было легче воплощать свои идеи в жизнь. Последовательно просмотрите наши изображения, чтобы следовать этим пунктам маркированного списка.

• Сначала используйте инструменты для зачистки проводов, чтобы снять около полутора дюймов изоляции с двух проводов, выходящих из задней части двигателя.
• Теперь нанесите термоусадочную оболочку на каждую проволоку. (Нет, серьезно, если вы не сделаете этого сейчас, вы забудете и очень пожалеете об этом позже).
• После того, как у вас будет термоусадка, оберните провод вокруг кольцевого магнита и скрутите его, чтобы закрепить.
• Нанесите небольшую точку припоя на провод под магнитом, чтобы он оставался на месте.
• Теперь сдвиньте термоусадочную пленку вверх, чтобы прикрыть оголенный провод до основания магнита. (Так что, если вы не надели термоусадочную пленку до этого шага, вы поймете, что я имел в виду под "очень сожалею об этом позже")

• На этом этапе вы можете начать выстраивать двигатели, которые вы делаете, повесив их на металлической поверхности. Как только вы все это сделаете, вы можете взять тепловой пистолет и медленно запустить его по линии, пока вся термоусадка не станет плотно прилегающей к вашим проводам. Это очень приятно.

  Если у вас нет теплового пистолета, вы можете проделывать этот последний шаг по очереди с зажигалкой. Все еще удовлетворительно

Шаг 7. Быстрое подключение двигателей: советы, хитрости, адаптации и регулировки

Если вы выполнили эти шаги до сих пор, у вас должен быть двигатель, готовый к использованию с вашим классом, просто прикрепите магниты к положительным и отрицательным клеммам батареи AA и смотрите, как он работает!

Некоторые советы и хитрости:

В этот момент вам может быть интересно, для чего это среднее отверстие. Ваши ученики могут использовать это отверстие и очиститель для труб или проволоку, чтобы прикрепить свой мотор к поверхности

Некоторые младшие школьники, которые создают роботов, которые двигаются посредством вибрации, могут не иметь навыков или терпения, чтобы самостоятельно вызвать эксцентрическое колебание своих двигателей. В этом случае вам, вероятно, следует поставить по одному на каждый двигатель для них. Мы рекомендуем кусок горячего клея или винную пробку

Для хранения или во время занятий вы можете повесить эти моторы, как перец чили, на металлической поверхности

Адаптации и корректировки

Design Lab знает, что не все классы одинаковы, и что каждое мероприятие может и должно корректироваться преподавателем для конкретной группы учеников. Для этого у нас есть некоторые адаптации и корректировки. Я разбил это на разделы для "старших" (от средней до старшей школы) и младших школьников.

Старшие студенты

пожалуйста, прочтите внимательно

• Для старших школьников может не понадобиться наматывать провода и вклеивать мотор в крепление. Это может дать им больше свободы в использовании двигателя более сложными способами или в использовании большого вертикального отверстия в креплении двигателя перед установкой двигателя.

  Предупреждение: у вас может возникнуть соблазн сделать это, потому что у вас мало времени или потому что ваши ученики обычно осторожны с материалами. Просто помните, что на постоянный ремонт этих двигателей уходит гораздо больше времени, чем на то, чтобы сделать их прочными с самого начала

• Вы можете попробовать использовать более сильные «редкоземельные» магниты, которые я упомянул в списке материалов для этого упражнения. Эти магниты очень прочные и маленькие, поэтому их трудно отсоединить от батареи из-за вибрации, и поэтому они идеально подходят для этой деятельности.

  Предупреждение: следует соблюдать все необходимые меры предосторожности, подвергая учащихся воздействию сильных магнитов и электричества

  Предупреждение: если эти магниты проглотят ваши ученики, существует реальная возможность травмы или смерти. Эти магниты очень сильные. Не подвергайте их воздействию своих учеников, если есть риск проглатывания

• Попробуйте ввести удлинители проводов! Я включил это изображение в пошаговые изображения. Эта адаптация может дать учащимся больше свободы для внедрения инноваций за счет последовательного соединения батарей, увеличения длины своего бота или даже включения импровизированных переключателей. (Возможно, даже добавление настоящих переключателей.

  Предупреждение: если учащиеся соединят положительную и отрицательную клеммы батареи вместе с помощью удлинителей проводов, батарея будет опасно нагреваться. Всегда соблюдайте осторожность при включении электричества в школьную программу

Младшие студенты

Для детей младше 5 лет мы предлагаем следующие советы по использованию этих моторов.

• Структурируйте упражнение больше вокруг подключения батареи и экспериментов с вращающимся мотором.

  • Имейте в наличии мягкие материалы, такие как крафтовая пена, для крепления к стержням двигателя.

    Для учеников этого возраста очень полезно попросить их прикрепить пену для поделок к мотору, который они сами подключили

Попросите учащихся закрепить свои двигатели на поверхности с помощью глины или липкой ленты (но будьте осторожны, чтобы не засорить движущиеся части двигателей)

Шаг 8: Двигатели быстрого подключения: Адаптация и регулировка Продолжение

Мы также получили массу удовольствия, используя тот же магнитный метод для адаптации более сложных двигателей.

Просто не забудьте защитить провода, обернув их каким-либо образом, и использовать горячий клей, когда это необходимо, чтобы ваш двигатель был устойчивым к износу. Вы оцените это.

Проявите творческий подход!

Вы можете найти эти интересные моторы во множестве разных мест. Мы предлагаем найти игрушки со скидкой или бывшие в употреблении и покопаться в них в поисках запчастей. Старшим школьникам может даже понравиться принимать участие в боевых действиях! (Обещаем, это довольно слабое средство)

Шаг 9: Часть 2: Шасси бота

Часть 2: Боту нужно тело

Часть этого процесса состоит в том, чтобы вы сами решили, что ваши ученики будут использовать для своих ботов. На следующем шаге я поделюсь PDF-файлом, который мы использовали с лазерным резаком для вырезания нестандартных стандартизированных деталей для этого упражнения, но на этом шаге я хотел бы поговорить о вариантах, которые вы можете использовать, если у вас нет лазера. резак под рукой.

Переработанные материалы

В классическом варианте вибрационных ботов используются переработанные материалы, такие как пена, пластиковые стаканчики и контейнеры для пищевых продуктов для шасси бота. Это жизнеспособный вариант, и вы можете использовать его в крайнем случае, но мы обнаружили, что учащиеся, как правило, получают больше удовольствия и больше занимаются дизайном, если их материалы могут выдержать тяжелое прототипирование и игры.

Придумывая наш взгляд на это действие, мы хотели собрать что-то, что было бы беспорядочно и многоразово. Одним из главных создателей беспорядка являются липкие связующие материалы, такие как лента и горячий клей, а добавление ножниц к занятию снижает возможность повторного использования материалов на несколько крючков. К сожалению, с переработанными материалами почти неизбежно использование ленты, ножниц и потенциально горячего клея.

Короче говоря, если у вас не так много времени, переработанные материалы могут показаться хорошей идеей, но в конечном итоге очистка и сбор материалов займет у вас больше времени, чем наличие упругих и многоразовых деталей.

Эй, можно мне записки из твоего магазина?

Другой вариант, если у вас нет доступа к лазерному резаку, - это сбор деревянных или акриловых обрезков и просверливание в них отверстий или вырезов, чтобы ученики могли адаптировать, подключать или модифицировать их для своих ботов. Во время создания прототипа нашего окончательного дизайна мы немного от этого отказались, и это может быть довольно весело, просто знайте, что если вы решите просверлить акрил, он склонен к разрушению.

Большинство магазинов, у которых есть большие режущие машины, будут производить обрезки необычной формы / уникальные, в которых они не нуждаются, и были бы счастливы, если бы вы сняли их с их рук.

Проявите творческий подход

Поскольку я пишу это руководство для родителей, учителей и музейного персонала, мне почти не нужно писать ничего, кроме этого. Возможно, вы уже знаете, какие ресурсы доступны для вас, чтобы получить случайные детали и детали для ваших детей, вы, возможно, уже перестали читать, чтобы просверлить отверстия в наборе жестких пластиковых игрушечных тигров для ваших детей, и если да, то это фантастика!

Просто знайте, что все может быть полезно. Мы нашли немало пользы от старых / новых деревянных щеток для чистки и ведра подаренных игрушек.

Если это пробуждает ваше воображение, если у вас их 100 или если один из них пропустит, то вы можете просто смотреть на потенциальное тело бота.

Шаг 10: Продолжение шасси бота

PDF

Мы приложили к этому этапу файлы PDF и Adobe Illustrator, чтобы вы могли вырезать те же части, которые мы использовали для этого упражнения.

ЧАЕВЫЕ

В зависимости от вашего лазерного резака мы рекомендуем использовать древесину или акрил толщиной 1/4 или 1/8 дюйма. Мы выбрали акрил толщиной 1/4 дюйма. Мы выбрали этот материал и толщину из-за доступности и долговечности.

Здесь вы можете найти акриловые листы толщиной 1/8 дюйма.

Вы можете найти ту же древесину для лазерной резки, которую мы использовали для прототипов, здесь.

Мы выбрали размер и форму для наших ботов после некоторого прототипирования, но вы можете использовать свою собственную интуицию, чтобы добавить треугольники, квадраты, прямоугольники или любую другую форму, которую вы хотите смешать. Имейте в виду, что эти моторы будут «нести» определенный вес, так что держите свои формы маленькими и посмотрите, на что способны дети!

Попробуйте также варьировать материалы, которые вы используете для тела. Чем больше ваши ученики знакомятся с разными материалами, тем лучше. Возможно, в первый день они используют только дерево, тогда как в день 2 используются разные материалы для разных задач.

Мы специально выбрали размер отверстия в этой маленькой детали, чтобы он соответствовал двум материалам, которые у нас есть в изобилии и которые, как мы знали, мы хотим использовать:

• 10-24 болта, гайки и барашковые гайки.
• Гольф Т

Эти материалы хорошо работают в качестве ног и составили большую часть нашего прототипа, поэтому мы создавали его вокруг них. Не стесняйтесь адаптировать свой дизайн к вашим конкретным материалам.

Адаптации

Мы использовали аэрозольную краску для классной доски, которую вы можете найти здесь, чтобы покрыть наши изделия. Мы поговорим об этом шаге позже в разделе «Материалы», но учтите, что покрытие их краской для классной доски совершенно необязательно.

Шаг 11: Часть 3: Материалы для сборки ботов

В этом последнем разделе мы поговорим о том, какие материалы вы можете использовать, чтобы дети могли модифицировать и создавать своих ботов.

Пожалуйста, примите это как предложения, а не правила. Вы можете иметь в виду материалы, которые вы хотите использовать в своем классе, которые больше подходят для вашего предмета или уровня навыков учащегося, и если да, то дерзайте!

Последнее замечание перед тем, как мы продолжим:

В: Могут ли материалы для ботов создавать тела ботов?

A: Да, конечно

В: Можно ли использовать тела ботов в качестве материалов для ботов?

A: Ага, да, да!

Я просто разбил их на эти разделы, потому что это имело наибольший смысл. Некоторые из моих любимых ботов, которые я видел в этом упражнении, были созданы из запчастей.

Шаг 12: Материалы для сборки ботов: быстрые соединения

Быстрые подключения и возможность повторного использования

При создании прототипа этой деятельности нашей целью было наладить быстрые связи, чтобы студенты больше сосредоточились на своем дизайне, чем на том, чтобы заставить свои материалы работать. Мы также хотели исключить использование ленты, чтобы упростить очистку послесловия, но также чтобы мы могли использовать одни и те же материалы снова и снова. Помня об этих целях, мы решили использовать

• Резинки без латекса
• Ремесленная проволока
• Зажимы

• Трубочисты

  Мы разрезаем их на 3 разных размера с цветовой кодировкой

Шаг 13: Материалы для сборки бота: источник энергии

Аккумуляторы

Вашим ботам, как и всем хорошим ботам, понадобится источник энергии.

Батарейки AA

Шаг 14: Материалы для сборки ботов: модификации ботов

Модификации ботов

Возможно, лучшая часть создания ваших ботов - это их модификация для вашей конкретной задачи. Для этих модификаций (или для создания бота в целом) мы рекомендуем иметь под рукой множество интересных материалов, с которыми можно будет работать вашим детям. Вот некоторые из наиболее рекомендуемых нами товаров

• Футболки для гольфа

• Пузырьковые чайные трубочки

  Возможно вырезать разные размеры

• Зубные щетки
• Палочки для еды

Альтернативные моды для ботов

На изображениях для этого шага вы найдете несколько довольно уникальных модов, которые мы смоделировали для этого упражнения, такие как колеса, ножки, щетки и т. Д. Мы нашли несколько запасных материалов и уникальные биты и прикрепили их к резьбовым вставкам 5/16 дюйма, которые мы в паре с 5/16-м болтами. Это позволяет детям дать волю своему воображению, но также может быть использовано для расширения деятельности и сделать ее доступной для старших школьных групп. Попробуйте соединить эти более продвинутые моды с более продвинутыми двигателями и посмотрите, что может случиться!

Шаг 15: Материалы для сборки бота: краска (необязательно)

Довольно распространенное расширение активности роботов - это когда ваши роботы рисуют или рисуют. Это настолько распространено, что я готов поспорить, что некоторые из вас не видели этого действия без этого расширения.

Мы прототипировали наших ботов, чтобы они тоже рисовали каракули, но с небольшой настройкой: Chalk Paint

Мы использовали меловую краску вместо маркеров или других жидких красок, потому что их легко мыть и как легко сделать.

Изготовление простой меловой краски

Здесь вы можете заказать крупный мел для тротуаров. Как только он появится, просто соберите мел того же цвета, используйте молоток и разбейте отдельные палочки мела в порошок.

В контейнер, безопасный для жидкости, сначала добавьте порошок мела, затем добавьте небольшое количество воды, помешивая, пока консистенция не станет густой, но не крупной.

Эта краска лучше всего работает, когда она наносится на кисти довольно толстым слоем.

Если смесь мела и воды высохнет, можно добавить еще воды.

Покрытие ботов краской для классной доски

Чтобы еще больше украсить наших ботов, мы покрыли шестиугольные части краской для классной доски, которую вы можете найти здесь, что позволяет детям раскрашивать своих ботов с помощью меловой краски и кистей.

Вы могли бы потенциально иметь ботов, «вооруженных» малярными кистями, сражающихся друг с другом. Побеждает первый бот, отметившийся на стороне соперника. Командные бои (Red V. Blue) тоже работают.

Шаг 16: Материалы для строительства: арена / опасность для окружающей среды (необязательно)

Мы обнаружили, что заставка детей строить свою арену и добавлять свои собственные опасности очень хорошо работает.

Для этого мы использовали специальный материал «Moon Rocks», который мы уже сделали для отдельного занятия.

Поскольку это руководство не посвящено тому, как создавать такие материалы, я просто выделю этот процесс в виде маркеров.

• Склеенные между собой деревянные обрезки
• Отшлифованы до тех пор, пока они не станут похожи на скалы
• Кислотно окрашенные интересные цвета

Другие материалы, которые мы использовали вдоль лунных камней, были:

• Деревянные блоки (хорошо работает каппла)
• Трубки для бумажных полотенец (вы можете покрыть их аэрозольной краской для классной доски)
• Мячи для гольфа
• Теннисные мячи

Эти материалы могут создавать арену и проблемы, но также помогают воображению учащихся определять свои собственные задачи.

• «Я хочу сделать бота, который толкает теннисный мяч»
• "Я хочу заставить бота сбивать башню из блоков"
• "Я хочу сделать бота, который несёт лунный камень"