Bots! uma atividade do Design Lab: 16 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Motores de conexão rápida

Freqüentemente, ao facilitar uma atividade de bot / eletrônica em uma sala de aula ou um museu * pode parecer que usamos a maior parte do nosso tempo simplesmente mostrando aos nossos grupos como conectar o motor à bateria e trabalhando no design com o tempo que resta.

Desenvolvemos um motor de conexão rápida que deixa mais espaço para o nosso aluno usar o design thinking e passa menos tempo usando fita e outros consumíveis complicados apenas para começar.

A primeira parte deste instrutivo é dedicada a como fizemos nossos motores de conexão rápida e como usá-los em sua sala de aula ou museu.

Se você chegou a esse ponto intratável por meio de nosso blog no New York Hall of Science, já deve ter lido as instruções para fazer nossos motores de conexão rápida, então fique à vontade para pular para o chassi do bot na etapa 9

Bot Chassis

A seguir, falaremos sobre nosso chassi de bot, como fazê-lo e como fazê-lo.

Materiais de bot

Como este instrutível é voltado para educadores e funcionários do museu, passamos algum tempo neste instrutível falando sobre os materiais que você pode incluir em sua classe para levar a atividade de construção de bots a um novo nível.

Em breve: dicas de facilitação

No momento, estamos realizando essa atividade em nosso museu, experimentando coisas novas e desenvolvendo técnicas de facilitação. Embora seja um bastardo compartilhar o que estamos fazendo em nosso museu agora, pensamos em dar um pouco de tempo para pensarmos sobre a atividade e planejar o que funciona melhor. Dito isso, fique atento para um instrutivo atualizado que compartilha algumas dicas e truques adicionais para executar esta atividade em sua sala de aula.

Obrigado e divirta-se!

* (Devido à quantidade de perguntas que recebemos dos educadores sobre o motor de conexão rápida, especificamente, usaremos "aluno" e "educador" para se referir aos participantes da atividade e ao facilitador da atividade, mas esta atividade não precisa ser executada em uma escola. Pode funcionar em um museu ou em um ambiente doméstico)

Etapa 1: Parte 1 dos motores de conexão rápida

A primeira parte deste instrutivo é sobre os motores de conexão rápida usados para animar nossos bots. Estes são motores que compramos e modificamos para facilmente conectar e desconectar dos lados positivo e negativo de uma bateria AA usando ímãs. Nesta parte, iremos:

• Revisão de materiais e ferramentas necessárias
• Revise como modificar a montagem do motor
• Explique como conectar seu motor ao suporte do motor
• Deixe você saber como reforçar seus motores para torná-los mais resistentes
• Mostre como conectar os ímãs aos seus motores
• Dê dicas, truques, adaptações e ajustes para usar esses motores com diferentes faixas etárias

Etapa 2: Motores de conexão rápida: materiais

Materiais para motores de conexão rápida

• Mini Motor Elétrico com Suportes, que você pode adquirir aqui.

  Escolhemos esses motores em particular porque eles já vinham feitos com um suporte, o que economizará algum tempo de construção para seus alunos e permitirá que eles entrem diretamente no design

• Ímãs de cerâmica que você pode adquirir aqui. Este é o material que recomendamos fortemente para crianças mais novas.

  • Como alternativa, você pode optar por ímãs de neodímio de "terra rara" mais fortes, que podem ser adquiridos aqui.

    Lembre-se de que educadores, funcionários do museu e pais devem ter todo o cuidado razoável ao apresentar as crianças a atividades com ímãs fortes e eletricidade. Esta atividade inclui ambos

• Uma garra ou alguns grampos
• Redução de calor. Experimentamos vários tamanhos deste conjunto.
• Uma furadeira elétrica com uma broca de 3/16 ou equivalente
• Uma pistola de cola quente
• Um isqueiro (ou opcionalmente uma pistola de ar quente)
• Cerca de 10 a 15 minutos por motor, dependendo da agilidade do seu processo.

Assim que seus materiais chegarem, siga as próximas etapas para torná-los prontos para seus alunos usarem em seus robôs.

Etapa 3: Motores de conexão rápida: modificando os suportes do motor

Assim que os motores chegarem, remova os suportes de plástico branco e prepare-os para modificação. Você precisará fazer três furos para melhorar essas montagens e torná-las melhores para os alunos.

Prepare uma garra ou garra de torno e uma furadeira elétrica com uma broca de 3/16 polegada (ou equivalente).

Você fará três furos em sua montagem

• Dois de cada lado de sua montaria
• Um no centro conforme indicado
• Veja as imagens anexadas a esta etapa para referência.

Os dois orifícios em cada lado da montagem são para os fios positivo e negativo passarem. O orifício no centro é para usar arame artesanal, limpadores de cachimbo ou barbante para prender o motor ao corpo do robô.

Como alternativa, deve ser possível puxar os dois fios pelo orifício do meio, deixando os dois de cada lado para os alunos usarem enquanto montam o motor no chassi do robô. Não testamos este método, portanto, deixe-nos saber se você tentar e envie-nos algumas fotos!

Etapa 4: Motores de conexão rápida: montagem de seus motores

Depois de perfurar os orifícios, monte o motor conforme indicado nas imagens para esta etapa e envolva as linhas positivas e negativas nos dois orifícios externos.

É importante que você enrole os fios para proteger os pontos de solda relativamente fracos na parte traseira do motor. Se um aluno puxasse o fio diretamente, o ponto de solda se quebraria e o fio se soltaria. Nesta configuração, a força desse mesmo puxão é direcionada para o suporte que absorve a força e reduz o risco de um motor se partir.

Menos tempo de reparo = mais tempo de educador incrível. Não se preocupe, estamos cuidando!

Etapa 5: Motores de conexão rápida: COLA QUENTE

Depois de preparar e carregar os suportes do motor, recomendamos o uso de cola quente para dar a última camada de segurança.

Etapa 6: Motores de conexão rápida: soldando os ímãs

Agora você deve ter um motor resiliente e montável, com dois fios saindo da parte traseira. Nesta etapa, vamos adaptar os fios usando ímãs em anel, para torná-los mais fáceis para as crianças criarem protótipos de suas ideias. Veja nossas imagens em sequência para seguir essas etapas de marcadores.

• Primeiro, use descascadores de fios para remover cerca de 2,5 cm do isolamento dos dois fios que saem da parte de trás do seu motor
• Agora aplique uma bainha de termorretrátil em cada fio. (Não, sério, se você não fizer isso agora, vai esquecer e se arrepender muito mais tarde).
• Assim que o termorretrátil estiver ativado, enrole o fio ao redor do ímã do anel e torça-o para prendê-lo.
• Aplique um pequeno ponto de solda no fio abaixo do ímã, para garantir que ele permaneça firme.
• Agora deslize o termorretrátil para cobrir o fio exposto até a base do ímã. (Então, se você não deslizou o encolhimento térmico antes desta etapa, você saberá o que quero dizer com "arrepender-se muito mais tarde")

• Neste ponto, você pode começar a alinhar os motores que está fazendo pendurando-os em uma superfície de metal. Depois de fazer tudo isso, você pode pegar uma pistola de ar quente e aplicá-la lentamente ao longo da linha até que todo o seu termorretrátil esteja apertado em torno dos fios. É muito gratificante.

  Se você não tiver uma pistola de ar quente, pode fazer esta última etapa, um de cada vez, com um isqueiro. Ainda é satisfatório

Etapa 7: Motores de conexão rápida: dicas, truques, adaptações e ajustes

Se você seguiu as etapas até agora, deve ter um motor pronto para usar em sua aula, basta conectar os ímãs aos terminais positivo e negativo de uma (n) bateria AA e ver como funciona!

Algumas dicas e truques:

Você pode, neste ponto, estar se perguntando para que serve esse buraco do meio. Seus alunos podem usar este orifício e um limpador de cachimbo, ou arame artesanal, para prender o motor a uma superfície

Alguns alunos mais jovens que estão fazendo bots que se movem por vibração podem não ter a habilidade ou paciência para colocar uma oscilação excêntrica em seus motores sozinhos. Neste caso, você provavelmente deve colocar um em cada motor para eles. Recomendamos um pedaço de cola quente ou uma rolha de vinho

Para armazenamento ou durante as atividades, você pode pendurar esses motores como pimentas em uma superfície de metal

Adaptações e Ajustes

O Design Lab sabe que nem todas as turmas são iguais e que cada atividade pode e deve ser ajustada pelo educador para seu grupo específico de alunos. Para isso temos algumas adaptações e ajustes. Eu dividi isso em seções para alunos "mais velhos" (do ensino fundamental ao ensino médio) e alunos mais jovens

Alunos Mais Velhos

por favor leia atentamente

• Para alunos mais velhos, pode não ser necessário enrolar os fios e colar o motor no suporte. Isso poderia dar a eles mais liberdade para usar o motor de maneiras mais complicadas ou usar o grande orifício vertical na montagem do motor antes de inserir o motor.

  Aviso: você pode ficar tentado a fazer isso porque não tem muito tempo ou porque seus alunos geralmente são gentis com os materiais. Lembre-se de que leva muito mais tempo para consertar constantemente esses motores do que para torná-los resistentes desde o início

• Você pode tentar usar os ímãs mais fortes de "terra rara" que mencionei na lista de materiais para esta atividade. Esses ímãs são extremamente fortes e pequenos, o que os torna difíceis de desconectar da bateria por meio de vibrações e, portanto, ideais para essa atividade.

  Aviso: Todo o cuidado devido deve ser observado ao expor os alunos a ímãs fortes e eletricidade

  Aviso: Se esses ímãs forem engolidos por seus alunos, há uma possibilidade real de ferimentos e morte. Esses ímãs são muito fortes. Não exponha seus alunos a eles se houver risco de ingestão

• Experimente introduzir extensões de fio! Eu incluí uma foto disso nas imagens da etapa. Essa adaptação pode permitir que os alunos tenham mais liberdade para inovar, conectando baterias em série, estendendo o comprimento de seus bots ou até mesmo fazendo um loop em interruptores improvisados. (Talvez até adicionando interruptores reais.

  Aviso: Se os alunos conectarem os terminais positivo e negativo de uma bateria usando extensões de fio, a bateria vai aquecer perigosamente. Sempre tenha cuidado ao introduzir eletricidade em seu currículo de sala de aula

Alunos mais novos

Para crianças com menos de 5 anos, sugerimos as seguintes dicas para usar esses motores

• Estruture a atividade mais em torno de fazer a conexão da bateria e fazer experiências com o motor girando

  • Tenha disponíveis materiais macios, como espuma artesanal, para prender às hastes do motor.

    Para alunos dessa idade, é muito gratificante fazer com que eles colem espuma artesanal em um motor que eles próprios conectaram

Peça aos alunos que montem seus motores em superfícies usando argila ou aderência (mas tome cuidado para não entupir as peças móveis do motor)

Etapa 8: Motores de conexão rápida: adaptações e ajustes Cont

Também nos divertimos muito usando esse mesmo método de ímã para adaptar motores mais complexos

Lembre-se de proteger os fios enrolando-os de alguma forma e de usar cola quente quando necessário para manter o motor resistente ao desgaste. Você apreciará o que fez.

Seja criativo com isso!

Você pode encontrar esses motores interessantes em muitos lugares diferentes. Sugerimos encontrar brinquedos com desconto ou usados e cavar neles para as peças. Os alunos mais velhos podem até gostar de entrar em ação! (é muito catártico, prometemos)

Etapa 9: Parte 2: Chassi do robô

Parte 2: O bot precisa de um corpo

A parte neste processo é para você decidir o que seus alunos usarão em seus chassis de bots. Na próxima etapa, compartilharei um PDF que usamos com um cortador a laser para cortar peças padronizadas personalizadas para esta atividade, mas nesta etapa eu gostaria de falar sobre as opções para você usar se você não tiver um laser cortador disponível.

Materiais recicláveis

Uma variação clássica de robôs de vibração usa materiais reciclados como espuma, copos plásticos e recipientes de comida descartados para o chassi do robô. Esta é uma opção viável e está aberta para você usar em uma pitada, mas descobrimos que os alunos tendem a se divertir mais e se envolver mais no desafio do design, se seus materiais puderem resistir a prototipagem pesada e brincadeiras.

Ao pensar nessa atividade, queríamos criar algo que fosse simples e reutilizável. Um dos grandes criadores de bagunça são os materiais de encadernação pegajosos como fita adesiva e cola quente, e adicionar tesouras a uma atividade diminui a capacidade de reutilização dos materiais alguns pinos. Infelizmente, com materiais reciclados, o uso de fita adesiva, tesoura e cola potencialmente quente é quase inevitável.

Resumindo, se você não tem muito tempo, materiais reciclados podem parecer uma boa ideia, mas, no final das contas, limpar e coletar materiais vai levar mais tempo do que ter peças resilientes e reutilizáveis.

Ei, posso pegar seus restos de loja?

Outra opção, caso você não tenha acesso a um cortador a laser, é coletar restos de madeira ou acrílico e fazer furos ou entalhes para que os alunos possam adaptá-los, conectá-los ou modificá-los para seus bots. Durante o protótipo de nosso design final, fizemos isso um pouco, e pode ser muito divertido, apenas saiba que se você escolher perfurar o acrílico, ele pode quebrar.

A maioria das lojas que possui máquinas de corte grandes produzirá sobras de formatos estranhos / exclusivos dos quais eles não precisam e ficaria feliz se você os retirasse de suas mãos.

Seja criativo

Já que estou escrevendo este livro para pais, professores e funcionários do museu, quase não preciso escrever nada mais do que apenas isso. Você já deve saber quais recursos estão disponíveis para obter peças e peças aleatórias para seus filhos, talvez já tenha parado de ler para fazer furos em um conjunto de tigres de plástico rígido para seus filhos usarem, e se sim, fantástico!

Apenas saiba que tudo e qualquer coisa pode ser útil. Descobrimos um pouco de uso de escovas de madeira velhas / novas e um balde de brinquedos doados.

Se despertar sua imaginação, se você tiver 100 deles, ou se algum perder, então você pode estar apenas olhando para um corpo de bot em potencial.

Etapa 10: Cont. Do chassi do bot

PDF

Anexamos um PDF e um arquivo Adobe Illustrator a esta etapa para você usar no corte das mesmas peças que temos usado para esta atividade.

PONTAS

Dependendo do seu cortador a laser, recomendamos usar madeira ou acrílico de 1/4 ou 1/8 de polegada para suas peças. Escolhemos acrílico de 1/4 de polegada de espessura. Escolhemos este material e espessura devido à disponibilidade e durabilidade.

Você pode encontrar folhas de acrílico com 1/8 de polegada de espessura aqui

Você pode encontrar a mesma madeira de corte a laser que usamos para protótipos aqui

Escolhemos o tamanho e a forma das peças do nosso bot após alguns protótipos, mas você pode usar sua própria intuição para adicionar triângulos, quadrados, retângulos ou qualquer outra forma que desejar à mistura. Esteja ciente de que esses motores só "carregam" um certo peso, então mantenha suas formas pequenas e veja o que as crianças podem fazer!

Experimente também variar os materiais que usa para o corpo. Quanto mais exposição seus alunos tiverem a diferentes materiais, melhor. Talvez no primeiro dia eles estejam usando apenas madeira, enquanto o dia 2 tem materiais diferentes para desafios diferentes.

Escolhemos especificamente o tamanho do orifício nesta pequena peça para caber em dois materiais que temos em abundância e que sabíamos que queríamos usar:

• 10-24 parafusos, porcas e porcas de orelhas.
• Golf T's

Esses materiais funcionam bem como pernas e constituíram grande parte da nossa prototipagem, por isso os projetamos. Sinta-se à vontade para adaptar seu design aos seus materiais específicos.

Adaptações

Usamos tinta spray para lousa que você encontra aqui, para revestir nossas peças. Falaremos mais sobre essa etapa posteriormente em nossa seção de materiais, mas observe que revesti-los com tinta para quadro-negro é totalmente opcional.

Etapa 11: Parte 3: Materiais para construção de bots

Nesta última seção, falaremos sobre os diferentes materiais que você pode usar para que as crianças modifiquem e construam seus bots.

Considere isso como sugestões e não como regras. Você pode ter em mente os materiais que deseja usar em sua aula que sejam mais relevantes para o seu assunto ou nível de habilidade do aluno e, se assim for, vá em frente!

Última observação antes de continuarmos:

P: Os materiais de bots podem fazer corpos de bots?

R: Sim, claro

P: Os corpos de bots podem ser usados como materiais de bots?

R: Sim, sim, sim!

Eu apenas os dividi nessas seções porque fazia mais sentido. Alguns dos meus bots favoritos que vi feitos nesta atividade foram construídos a partir de peças sobressalentes.

Etapa 12: Materiais para construção de bots: conexões rápidas

Conexões rápidas e capacidade de reutilização

Ao fazer o protótipo desta atividade, nosso objetivo era fazer conexões rápidas para que os alunos se concentrassem mais em seu design, do que em fazer com que seus materiais funcionassem. Também queríamos eliminar o uso de fita adesiva para facilitar a limpeza de pós-palavras, mas também para que pudéssemos usar os mesmos materiais continuamente. Com esses objetivos em mente, decidimos usar

• Bandas elásticas sem látex
• Arame artesanal
• Binder Clips

• Limpadores de cano

  Cortamos em três tamanhos diferentes, codificados por cores

Etapa 13: Materiais para construção de bots: fonte de energia

Baterias

Seus bots precisarão de uma fonte de energia, como todos os bons bots precisam.

Pilhas AA

Etapa 14: Materiais para construção do bot: modificações do bot

Mods de bots

Provavelmente, a melhor parte de fazer seus bots será modificá-los para seu desafio específico. Para essas modificações (ou para fazer o bot em geral), recomendamos ter muitos materiais legais disponíveis para seus filhos trabalharem. Aqui estão alguns de nossos itens mais recomendados

• Tees de golfe

• Palhinhas de chá de bolhas

  Possivelmente corte em tamanhos diferentes

• Escovas de Dentes
• Pauzinhos

Mods de bot alternativos

Nas imagens desta etapa, você encontrará alguns mods bastante exclusivos que simulamos para esta atividade, como rodas, pés, escovas, etc. Encontramos alguns materiais sobressalentes e bits exclusivos e os anexamos a inserções roscadas de 5/16 de polegada que nós emparelhado com parafusos de 5/16. Isso permite que as crianças soltem a imaginação, mas também pode ser usado para estender a atividade e torná-la acessível para grupos escolares mais velhos. Experimente emparelhar esses mods mais avançados com os motores mais avançados e veja o que pode acontecer!

Etapa 15: Materiais para construção do bot: pintura (opcional)

Uma extensão bastante comum para a atividade dos shudder bots é fazer seus robôs pintarem ou rabiscarem. É tão comum que aposto que alguns de vocês não viram essa atividade sem essa extensão.

Nós prototipamos nossos bots para fazer rabiscos também, mas com um pequeno ajuste: Chalk Paint

Escolhemos tinta de giz em vez de marcadores ou outras tintas líquidas, por causa da facilidade de lavagem e de fabricação.

Fazendo uma pintura de giz simples

Você pode encomendar giz grande na calçada aqui. Assim que chegar, basta juntar o giz da mesma cor, usar um martelo e transformar cada pedaço de giz em pó.

Em um recipiente seguro para líquidos, primeiro adicione o pó de giz e, em seguida, adicione pequenas quantidades de água, mexendo até obter uma consistência espessa, mas não grossa.

Essa tinta funciona melhor quando é aplicada com bastante espessura nos pincéis.

Se a mistura de giz / água secar, mais água pode ser adicionada posteriormente.

Revestindo seus bots com tinta quadro-negro

Para decorar ainda mais nossos bots, revestimos as peças hexagonais com tinta de quadro-negro, que você pode encontrar aqui, permitindo que as crianças pintem seus bots com tinta de giz e pincéis.

Você poderia ter bots "armados" com pincéis lutando entre si. O primeiro bot a fazer uma marca no oponente vence. Batalhas em equipe (Red V. Blue) também funcionam.

Etapa 16: Materiais para construção: Arena / Riscos ambientais (opcional)

Descobrimos que ter as crianças construindo sua própria arena e adicionando seus próprios perigos funcionou muito bem.

Para fazer isso, usamos um material especial "Moon Rocks" que já havíamos feito para uma atividade separada.

Como este instrutível não é dedicado a como fazer esse tipo de material, vou apenas apresentar o processo em marcadores

• Retalhos de loja de madeira colados
• Lixado até que se pareçam com rochas
• Cores interessantes tingidas com ácido

Outros materiais que usamos ao lado das rochas lunares foram:

• Blocos de madeira (Kappla funciona bem)
• Tubos de papel toalha (ei, você pode revesti-los com tinta spray para quadro-negro também)
• Bolas de golf
• Bolas de tênis

Esses materiais podem criar a arena e os desafios, mas também ajudam a imaginação dos alunos a determinar seus próprios desafios.

• "Eu quero fazer um bot para empurrar uma bola de tênis"
• "Eu quero fazer um bot para derrubar uma torre de bloco"
• "Eu quero fazer um bot que carregue uma pedra lunar"