Bots ! une activité Design Lab : 16 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Moteurs à connexion rapide

Souvent, lors de l'animation d'une activité bot/électronique dans une salle de classe ou un musée*, il peut sembler que nous passons la plupart de notre temps à simplement montrer à nos groupes comment connecter le moteur à la batterie et à travailler sur la conception avec le temps qu'il reste.

Nous avons développé un moteur à connexion rapide qui laisse plus de place à nos étudiants pour utiliser le design thinking et passe moins de temps à utiliser du ruban adhésif et d'autres consommables salissants juste pour les démarrer.

La première partie de cette instructable est consacrée à la façon dont nous avons fabriqué nos moteurs à connexion rapide et à leur utilisation dans votre salle de classe ou votre musée.

Si vous êtes arrivé à cet insoluble par le biais de notre blog au New York Hall of science, vous aurez déjà consulté les instructions pour fabriquer nos moteurs à connexion rapide, alors n'hésitez pas à passer directement au châssis du bot à l'étape 9.

Bot châssis

Ensuite, nous parlerons de notre châssis de bot, comment les fabriquer et de quoi les fabriquer.

Matériaux de Bot

Parce que cette instructable est destinée à servir les éducateurs et le personnel du musée, nous passons du temps dans cette instructable à parler des matériaux que vous pouvez inclure dans votre classe pour amener leur activité de construction de bots à un nouveau niveau.

Bientôt disponible: conseils d'animation

Nous organisons actuellement cette activité sur le sol de notre musée, en essayant de nouvelles choses et en développant des techniques d'animation. Même s'il serait dommage de partager ce que nous faisons dans notre musée en ce moment, nous avons pensé nous donner un peu de temps pour réfléchir à l'activité et planifier ce qui fonctionne le mieux. Cela étant dit, restez à l'écoute pour une mise à jour instructable partageant quelques trucs et astuces supplémentaires pour exécuter cette activité dans votre classe.

Merci et profitez-en!

*(En raison du nombre de questions que nous avons reçues des éducateurs concernant le moteur de connexion rapide en particulier, nous allons utiliser « étudiant » et « éducateur » pour désigner les participants à l'activité et l'animateur de l'activité, mais cette activité n'a pas à être exécutée dans une école. Cela peut également fonctionner dans un musée ou à la maison)

Étape 1: Partie 1 Moteurs à connexion rapide

La première partie de cette instructable concerne les moteurs à connexion rapide utilisés pour animer nos bots. Ce sont des moteurs que nous avons achetés et modifiés afin d'attacher et de déconnecter facilement les côtés positif et négatif d'une pile AA à l'aide d'aimants. Dans cette partie, nous allons:

• Examiner le matériel et les outils nécessaires
• Découvrez comment modifier le support moteur
• Expliquez comment connecter votre moteur au support moteur
• Vous expliquer comment renforcer vos moteurs pour les rendre plus résistants
• Vous montrer comment connecter les aimants à vos moteurs
• Vous donner des conseils, des astuces, des adaptations et des ajustements pour l'utilisation de ces moteurs avec différents groupes d'âge

Étape 2: Moteurs à connexion rapide: Matériaux

Matériaux pour moteurs à connexion rapide

• Mini moteur électrique avec supports, que vous pouvez acheter ici.

  Nous avons choisi ces moteurs en particulier parce qu'ils sont livrés prêts à l'emploi avec un support, ce qui permettra à vos étudiants de gagner du temps de construction et leur permettra de se lancer directement dans la conception

• Anneaux magnétiques en céramique que vous pouvez acheter ici. C'est le matériel que nous recommandons fortement pour les jeunes enfants.

  • Alternativement, vous pouvez opter pour des aimants en néodyme "terres rares" plus puissants que vous pouvez acheter ici.

    N'oubliez pas que les éducateurs, le personnel du musée et les parents doivent faire preuve de toute la prudence nécessaire lorsqu'ils initient les enfants à des activités utilisant des aimants puissants et de l'électricité. Cette activité comprend les deux

• Un étau ou des pinces
• Thermorétractable. Nous avons expérimenté plusieurs tailles de cet ensemble.
• Une perceuse électrique avec un foret 3/16ème ou équivalent
• Un pistolet à colle chaude
• Un briquet (ou éventuellement un pistolet thermique)
• Environ 10 à 15 minutes par moteur, selon la rationalisation de votre processus.

Une fois votre matériel arrivé, suivez les étapes suivantes pour le préparer à être utilisé par vos élèves dans leurs robots.

Étape 3: Moteurs à connexion rapide: Modification des supports de moteur

Une fois les moteurs arrivés, retirez les supports en plastique blanc et préparez-les pour la modification. Vous devrez percer trois trous pour améliorer ces supports et les rendre meilleurs pour les étudiants.

Préparez un étau ou une pince et une perceuse électrique avec un foret de 3/16e de pouce (ou équivalent).

Vous allez percer trois trous dans votre monture

• Deux de chaque côté de votre monture
• Un au centre comme indiqué
• Voir les images jointes à cette étape pour référence.

Les deux trous de chaque côté du support permettent aux fils positif et négatif de passer. Le trou au centre sert à utiliser du fil de fer, des cure-pipes ou de la ficelle pour attacher votre moteur au corps de votre robot.

Alternativement, il devrait vous être possible de tirer les deux fils à travers le trou du milieu, en laissant les deux de chaque côté pour que vos élèves puissent les utiliser lors du montage du moteur sur le châssis de leur robot. Nous n'avons pas testé cette méthode alors faites-nous savoir si vous l'essayez et envoyez-nous des photos !

Étape 4: Moteurs à connexion rapide: Montage de vos moteurs

Une fois que vous avez percé les trous, montez votre moteur comme indiqué dans les images de cette étape et enroulez les lignes positives et négatives à travers les deux trous extérieurs.

Il est important d'enrouler les fils pour protéger les points de soudure relativement faibles à l'arrière du moteur. Si un étudiant tirait directement sur le fil, le point de soudure se casserait et le fil se détacherait. Dans cette configuration, la force de cette même traction est dirigée vers le support qui absorbe la force et réduit le risque de rupture d'un moteur.

Moins de temps de réparation = plus de temps d'éducateur génial. Pas de soucis, nous surveillons !

Étape 5: Moteurs à connexion rapide: COLLE CHAUDE

Une fois que vous avez préparé et chargé vos supports de moteur, nous vous recommandons d'utiliser de la colle chaude pour lui donner une dernière couche de sécurité.

Étape 6: Moteurs à connexion rapide: soudure des aimants

Vous devriez maintenant avoir un moteur résilient et montable, avec deux fils sortant de l'arrière. Au cours de cette étape, nous adapterons les fils à l'aide d'aimants annulaires, afin qu'ils soient plus faciles pour les enfants à prototyper leurs idées. Voir nos images dans l'ordre à suivre avec ces étapes à puces.

• Utilisez d'abord des pinces à dénuder pour enlever environ un pouce et demi d'isolant des deux fils sortant de l'arrière de votre moteur
• Appliquez maintenant une gaine thermorétractable sur chaque fil. (Non sérieusement, si vous ne le faites pas maintenant, vous l'oublierez et le regretterez plus tard).
• Une fois que vous avez le thermorétractable, enroulez le fil autour de l'aimant annulaire et tournez-le pour le fixer.
• Appliquez un petit point de soudure sur le fil sous votre aimant, pour vous assurer qu'il reste en place.
• Faites maintenant glisser le thermorétractable vers le haut pour couvrir le fil dénudé jusqu'à la base de l'aimant. (Donc, si vous n'avez pas glissé ce thermorétractable avant cette étape, vous saurez ce que je voulais dire par "super le regretter plus tard")

• À ce stade, vous pouvez commencer à aligner les moteurs que vous fabriquez en les suspendant sur une surface métallique. Une fois que vous les avez tous terminés, vous pouvez prendre un pistolet thermique et le faire fonctionner lentement le long de la ligne jusqu'à ce que tout votre thermorétractable soit serré autour de vos fils. C'est très satisfaisant.

  Si vous n'avez pas de pistolet thermique, vous pouvez effectuer cette dernière étape une à la fois avec un briquet. Toujours satisfaisant

Étape 7: Moteurs à connexion rapide: conseils, astuces, adaptations et réglages

Si vous avez suivi les étapes jusqu'à présent, vous devriez avoir un moteur prêt à être utilisé avec votre classe, attachez simplement les aimants aux bornes positive et négative d'une pile AA et regardez-le partir !

Quelques trucs et astuces:

Vous vous demandez peut-être à ce stade à quoi sert ce trou du milieu. Vos élèves peuvent utiliser ce trou et un cure-pipe ou un fil de fer pour attacher leur moteur à une surface

Certains étudiants plus jeunes qui fabriquent des robots qui se déplacent par vibration peuvent ne pas avoir les compétences ou la patience nécessaires pour mettre eux-mêmes une oscillation excentrique sur leurs moteurs. Dans ce cas, vous devriez probablement en mettre un sur chaque moteur pour eux. Nous recommandons un morceau de colle chaude ou un bouchon de vin

Pour le rangement ou pendant les activités, vous pouvez accrocher ces moteurs comme des piments en les accrochant sur une surface métallique

Adaptations et ajustements

Design Lab sait que toutes les classes ne sont pas identiques et que chaque activité peut et doit être ajustée par l'éducateur pour son groupe particulier d'étudiants. Pour cela, nous avons quelques adaptations et ajustements. J'ai divisé cela en sections pour les élèves "plus âgés" (du collège au lycée) et les élèves plus jeunes

Étudiants plus âgés

veuillez lire attentivement

• Pour les élèves plus âgés, vous n'aurez peut-être pas besoin d'enrouler les fils et de coller le moteur dans le support. Cela pourrait leur donner plus de liberté pour utiliser le moteur de manière plus compliquée ou pour utiliser le grand trou vertical dans le support du moteur avant d'insérer le moteur.

  Attention: Vous pourriez être tenté de le faire parce que vous n'avez pas beaucoup de temps, ou parce que vos élèves sont généralement doux avec les matériaux. N'oubliez pas qu'il faut beaucoup plus de temps pour réparer constamment ces moteurs que pour les rendre solides dès le départ

• Vous voudrez peut-être essayer d'utiliser les aimants « terres rares » plus puissants que j'ai mentionnés dans la liste des matériaux pour cette activité. Ces aimants sont extrêmement puissants et petits, ce qui les rend difficiles à déconnecter de la batterie via les vibrations, et donc idéaux pour cette activité.

  Avertissement: Toutes les précautions nécessaires doivent être observées lors de l'exposition des élèves à des aimants puissants et à l'électricité

  Avertissement: Si ces aimants sont avalés par vos élèves, il existe un risque réel de blessure et de mort. Ces aimants sont très puissants. N'y exposez pas vos élèves s'il y a risque d'ingestion

• Essayez d'introduire des extensions de fil ! J'ai inclus une photo de cela dans les images de l'étape. Cette adaptation pourrait permettre aux étudiants plus de liberté pour innover en enchaînant les batteries entre elles, en allongeant la longueur de leur bot, ou même en bouclant des commutateurs de fortune. (Peut-être même en ajoutant de vrais commutateurs.

  Avertissement: Si les élèves relient les bornes positive et négative d'une batterie à l'aide de rallonges de fil, la batterie chauffe dangereusement. Soyez toujours prudent lorsque vous introduisez l'électricité dans votre programme de classe

Jeunes étudiants

Pour les enfants de moins de 5 ans, nous suggérons les conseils suivants pour l'utilisation de ces moteurs

• Structurez davantage l'activité autour de la connexion de la batterie et de l'expérimentation du moteur rotatif

  • Ayez des matériaux souples comme de la mousse artisanale à attacher aux tiges du moteur disponibles.

    Pour les élèves de cet âge, il est très gratifiant de leur faire attacher de la mousse artisanale à un moteur qu'ils ont eux-mêmes connecté

Demandez aux élèves de monter leurs moteurs sur des surfaces en utilisant de l'argile ou du collant (mais faites attention à ne pas le boucher dans les pièces mobiles du moteur)

Étape 8: Moteurs à connexion rapide: Adaptations et réglages Cont

Nous nous sommes également beaucoup amusés à utiliser cette même méthode d'aimant pour adapter des moteurs plus complexes

N'oubliez pas de protéger les fils en les enveloppant d'une manière ou d'une autre et d'utiliser de la colle chaude si nécessaire pour garder votre moteur résistant à l'usure. Vous apprécierez ce que vous avez fait.

Soyez créatif avec !

Vous pouvez trouver ces moteurs intéressants dans de nombreux endroits différents. Nous vous suggérons de trouver des jouets à prix réduit ou d'occasion et de creuser dans ceux-ci pour les pièces. Les élèves plus âgés aimeront peut-être même participer à l'action ! (c'est assez cathartique, promis)

Étape 9: Partie 2: Châssis de robot

Partie 2: Le bot a besoin d'un corps

La partie de ce processus est pour vous de décider ce que vos étudiants vont utiliser pour leur châssis de bot. Dans l'étape suivante, je partagerai un PDF que nous avons utilisé avec un découpeur laser pour découper des pièces standardisées personnalisées pour cette activité, mais dans cette étape, j'aimerais parler des options que vous pouvez utiliser si vous n'avez pas de laser. cutter à portée de main.

Matériaux recyclés

Une variante classique des robots vibrants utilise des matériaux recyclés comme de la mousse, des gobelets en plastique et des récipients alimentaires mis au rebut pour le châssis du robot. C'est une option viable et vous pouvez l'utiliser à la rigueur, mais nous constatons que les étudiants ont tendance à s'amuser davantage et à se lancer davantage dans le défi de la conception, si leurs matériaux peuvent supporter un prototypage lourd et jouer.

Lorsque nous avons proposé notre point de vue sur cette activité, nous voulions mettre en place quelque chose qui serait peu encombrant et réutilisable. L'un des grands créateurs de désordre est les matériaux de reliure collants comme le ruban adhésif et la colle chaude, et l'ajout de ciseaux à une activité réduit la réutilisation des matériaux de quelques chevilles. Malheureusement, avec des matériaux recyclés, l'utilisation de ruban adhésif, de ciseaux et potentiellement de colle chaude est presque inévitable.

En bref, si vous n'avez pas beaucoup de temps, les matériaux recyclés peuvent sembler une bonne idée, mais en fin de compte, le nettoyage et la collecte des matériaux prendront plus de temps que d'avoir des pièces résistantes et réutilisables.

Hé, puis-je avoir vos restes de magasin ?

Une autre option si vous n'avez pas accès à un découpeur laser consiste à collecter des chutes de bois ou d'acrylique, et à percer des trous ou à y découper des encoches pour que les étudiants puissent les adapter, les connecter ou les modifier pour leurs bots. Lors du prototypage de notre conception finale, nous avons arrêté un peu, et cela peut être assez amusant, sachez simplement que si vous choisissez de percer l'acrylique, il est susceptible de se briser.

La plupart des magasins qui ont de grandes machines de découpe produiront des chutes de forme irrégulière / uniques dont ils n'ont pas besoin, et seraient heureux que vous les enleviez de leurs mains.

Faire preuve de créativité

Depuis que j'écris cette instructable pour les parents, les enseignants et le personnel du musée, je n'ai presque pas besoin d'écrire autre chose que cela. Vous savez peut-être déjà quelles ressources sont disponibles pour obtenir des pièces et des pièces aléatoires pour vos enfants, vous avez peut-être déjà arrêté de lire pour percer des trous dans un ensemble de tigres en plastique dur que vos enfants peuvent utiliser, et si c'est le cas, fantastique !

Sachez simplement que tout et n'importe quoi peut être utile. Nous avons trouvé un peu d'utilisation des anciennes / nouvelles brosses à récurer en bois et un seau de jouets donnés.

Si cela stimule votre imagination, si vous en avez 100, ou si l'un d'entre eux va le manquer, alors vous pourriez simplement regarder un corps de bot potentiel.

Étape 10: Châssis Bot Cont

PDF

Nous avons joint un fichier PDF et un fichier Adobe Illustrator à cette étape pour que vous puissiez les utiliser pour couper les mêmes pièces que nous avons utilisées pour cette activité.

DES ASTUCES

En fonction de votre découpeur laser, nous vous recommandons d'utiliser du bois ou de l'acrylique de 1/4 ou 1/8 de pouce pour vos pièces. Nous avons choisi de l'acrylique de 1/4 de pouce d'épaisseur. Nous avons opté pour ce matériau et cette épaisseur en raison de sa disponibilité et de sa durabilité.

Vous pouvez trouver des feuilles acryliques de 1/8 de pouce d'épaisseur ici

Vous pouvez trouver le même bois de découpe laser que nous avons utilisé pour les prototypes ici

Nous avons choisi la taille et la forme de nos pièces de bot après un certain prototypage, mais vous pouvez utiliser votre propre intuition pour ajouter des triangles, des carrés, des rectangles ou toute autre forme que vous souhaitez au mélange. Sachez que ces moteurs ne « porte » qu'un certain poids, alors gardez vos formes petites et voyez ce que les enfants peuvent faire !

Essayez également de varier les matériaux que vous utilisez pour le corps. Plus vos élèves sont exposés à différents matériaux, mieux c'est. Peut-être que le premier jour, ils n'utilisent que du bois, alors que le deuxième jour a des matériaux différents pour différents défis.

Nous avons spécifiquement choisi la taille du trou dans cette petite pièce pour s'adapter à deux matériaux que nous avons en abondance, et que nous savions que nous voulions utiliser:

• 10-24 boulons, écrous et écrous à oreilles.
• Golf T's

Ces matériaux fonctionnent bien comme des jambes et ont constitué une grande partie de notre prototypage, nous avons donc conçu autour d'eux. N'hésitez pas à adapter votre conception à vos matériaux particuliers.

Adaptations

Nous avons utilisé de la peinture en aérosol pour tableau que vous pouvez trouver ici, pour enduire nos pièces. Nous parlerons plus en détail de cette étape plus tard dans notre section sur les matériaux, mais notez que les enduire de peinture pour tableau est entièrement facultatif.

Étape 11: Partie 3: Matériaux pour la construction de robots

Dans cette dernière section, nous parlerons des différents matériaux que vous pouvez utiliser pour que les enfants modifient et construisent leurs bots.

Veuillez les considérer comme des suggestions et non comme des règles. Vous avez peut-être du matériel en tête que vous souhaitez utiliser pour votre cours et qui est plus pertinent pour votre sujet ou le niveau de compétence de vos élèves, et si oui, allez-y !

Dernière remarque avant de continuer:

Q: Les matériaux de bot peuvent-ils créer des corps de bot ?

R: Oui bien sûr

Q: Les corps de bot peuvent-ils être utilisés comme matériaux de bot ?

R: Oui oui !

Je les ai juste divisés en ces sections parce que c'était le plus logique. Certains de mes robots préférés que j'ai vus fabriqués dans cette activité ont été construits à partir de pièces de rechange.

Étape 12: Matériaux pour la création de robots: connexions rapides

Connexions rapides et réutilisation

Lors du prototypage de cette activité, notre objectif était d'établir des liens rapides afin que les étudiants se concentrent davantage sur leur conception que sur la mise en œuvre de leurs matériaux. Nous voulions également éliminer l'utilisation de ruban adhésif pour faciliter le nettoyage des postfaces, mais aussi pour pouvoir utiliser les mêmes matériaux encore et encore. Avec ces objectifs à l'esprit, nous avons décidé d'utiliser

• Bandes élastiques sans latex
• Fil artisanal
• Clips liant

• cure-pipes

  Nous les coupons en 3 tailles différentes, codées par couleur

Étape 13: Matériaux pour la construction de robots: source d'alimentation

Piles

Vos bots auront besoin d'une source d'alimentation, comme le font tous les bons bots.

Piles AA

Étape 14: Matériaux pour la construction de bots: Modifications de bots

Mods de bot

On peut dire que la meilleure partie de la création de vos robots sera de les modifier pour votre défi spécifique. Pour ces modifications (ou pour fabriquer le bot en général), nous vous recommandons d'avoir beaucoup de matériaux sympas à disposition pour vos enfants avec lesquels travailler. Voici quelques-uns de nos articles les plus recommandés

• T-shirts de golf

• Pailles de thé aux perles

  Peut-être coupé faire différentes tailles

• Brosses à dents
• Baguettes

Mods de Bot alternatifs

Dans les images de cette étape, vous trouverez des mods assez uniques que nous avons modélisés pour cette activité, comme des roues, des pieds, des brosses, etc. jumelé avec des boulons 5/16e. Cela permet aux enfants de laisser libre cours à leur imagination, mais peut également être utilisé pour prolonger l'activité et la rendre accessible aux groupes scolaires plus âgés. Essayez de coupler ces mods plus avancés avec les moteurs les plus avancés et voyez ce qui peut arriver !

Étape 15: Matériaux pour la construction de robots: peinture (facultatif)

Une extension assez courante pour l'activité des robots frémissants consiste à faire peindre ou gribouiller vos robots. C'est tellement courant que je suis prêt à parier que certains d'entre vous n'ont pas vu cette activité sans cette extension.

Nous avons également prototypé nos robots pour créer des dessins à main levée, mais avec un petit ajustement: Chalk Paint

Nous avons opté pour de la peinture à la craie au lieu de marqueurs ou d'autres peintures liquides en raison de sa facilité de lavage et de sa fabrication.

Faire de la peinture à la craie simple

Vous pouvez commander de la grande craie de trottoir ici. Une fois qu'il arrive, ramassez simplement de la craie de la même couleur, utilisez un marteau et écrasez les bâtons de craie individuels en poudre.

Dans un récipient sans danger pour les liquides, ajoutez d'abord la poudre de craie, puis ajoutez de petites quantités d'eau, en remuant jusqu'à ce que la consistance soit épaisse mais pas épaisse.

Cette peinture fonctionne mieux lorsqu'elle est appliquée assez épaisse sur les pinceaux.

Si le mélange craie / eau sèche, vous pouvez ajouter plus d'eau plus tard.

Enduire vos bots de peinture pour tableau

Pour décorer davantage nos robots, nous avons enduit les pièces hexagonales de peinture pour tableau, que vous pouvez trouver ici, permettant aux enfants de peindre leurs robots avec de la peinture à la craie et des pinceaux.

Vous pourriez potentiellement avoir des robots "armés" de pinceaux qui se battent les uns contre les autres. Le premier bot à marquer son adversaire gagne. Les batailles en équipe (Red V. Blue) fonctionnent tout aussi bien.

Étape 16: Matériaux de construction: arène/risques environnementaux (facultatif)

Nous avons constaté que le fait de laisser les enfants construire leur propre arène et ajouter leurs propres dangers fonctionnait très bien.

Pour ce faire, nous avons utilisé un matériau spécial "Moon Rocks" que nous avions déjà fabriqué pour une activité distincte.

Parce que cette instructable n'est pas dédié à la façon de faire ce type de matériel, je vais juste exposer le processus en puces

• Chutes de magasin en bois collées ensemble
• Poncé jusqu'à ce qu'ils ressemblent à des rochers
• Couleurs intéressantes teintes à l'acide

Les autres matériaux que nous avons utilisés à côté des roches lunaires étaient:

• Blocs de bois (Kappla fonctionne bien)
• Tubes d'essuie-tout (vous pouvez également les enduire de peinture en aérosol pour tableau)
• Balles de golf
• Balle de tennis

Ces matériaux peuvent créer l'arène et les défis, mais aussi aider l'imagination des élèves à déterminer leurs propres défis.

• "Je veux faire un bot pour pousser une balle de tennis"
• "Je veux faire un bot pour abattre une tour de blocs"
• "Je veux faire un bot qui transporte une pierre lunaire"