¡Bots! una actividad de laboratorio de diseño: 16 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Motores de conexión rápida

A menudo, al facilitar una actividad de bot / electrónica en un aula o un museo *, puede parecer que usamos la mayor parte de nuestro tiempo simplemente mostrando a nuestros grupos cómo conectar el motor a la batería y trabajando en el diseño con el tiempo que queda.

Desarrollamos un motor de conexión rápida que deja más espacio para que nuestro estudiante use el pensamiento de diseño y pasa menos tiempo usando cinta y otros consumibles desordenados solo para comenzar.

La primera parte de este instructivo está dedicada a cómo hicimos nuestros motores de conexión rápida y cómo usarlos en su salón de clases o museo.

Si ha llegado a este intratable a través de nuestro blog en el Salón de la ciencia de Nueva York, ya habrá revisado las instrucciones para hacer nuestros motores de conexión rápida, así que siéntase libre de pasar al chasis del bot en el paso 9

Bot Chasis

A continuación, hablaremos sobre nuestro chasis de bot, cómo hacerlos y de qué hacerlos.

Materiales del bot

Debido a que este instructivo está destinado a servir a los educadores y al personal del museo, pasamos un tiempo en este instructivo hablando sobre los materiales que puede incluir en su clase para llevar su actividad de construcción de bots a un nuevo nivel.

Próximamente: consejos de facilitación

Actualmente estamos llevando a cabo esta actividad en el piso de nuestro museo, probando cosas nuevas y desarrollando técnicas de facilitación. Si bien sería un lío compartir lo que estamos haciendo en nuestro museo en este momento, pensamos que nos daríamos un poco de tiempo para pensar en la actividad y planificar lo que funciona mejor. Dicho esto, manténgase atento a un instructivo actualizado que comparte algunos consejos y trucos adicionales para ejecutar esta actividad en su salón de clases.

¡Gracias y disfruta!

* (Debido a la cantidad de preguntas que recibimos de los educadores con respecto al motor de conexión rápida específicamente, usaremos "alumno" y "educador" para referirnos a los participantes de la actividad y al facilitador de la actividad, pero esta actividad no tiene que ejecutarse en una escuela. Puede funcionar en un museo o en un hogar también)

Paso 1: Motores de conexión rápida de la parte 1

La primera parte de este instructivo trata sobre los motores de conexión rápida que se utilizan para animar nuestros bots. Estos son motores que compramos y modificamos para poder acoplar y desconectar fácilmente de los lados positivo y negativo de una batería AA mediante el uso de imanes. En esta parte vamos a:

• Revise los materiales y herramientas necesarios
• Repase cómo modificar el soporte del motor
• Explica cómo conectar tu motor al soporte del motor.
• Le permite saber cómo reforzar sus motores para hacerlos más resistentes.
• Mostrarle cómo conectar los imanes a sus motores.
• Darle consejos, trucos, adaptaciones y ajustes para usar estos motores con diferentes grupos de edad.

Paso 2: Motores de conexión rápida: materiales

Materiales para motores de conexión rápida

• Mini motor eléctrico con soportes, que puedes adquirir aquí.

  Elegimos estos motores en particular porque vienen listos con un soporte, lo que ahorrará algo de tiempo de construcción para sus estudiantes y les permitirá comenzar directamente con el diseño

• Imanes anulares de cerámica que puedes adquirir aquí. Este es el material que recomendamos encarecidamente para los niños más pequeños.

  • Alternativamente, puede optar por imanes de neodimio de "tierras raras" más fuertes que puede comprar aquí.

    Recuerde, los educadores, el personal del museo y los padres deben tener todas las precauciones razonables al presentar a los niños actividades con imanes potentes y electricidad. Esta actividad incluye ambos

• Un tornillo de banco o unas abrazaderas
• Encogimiento del calor. Experimentamos con varios tamaños de este conjunto.
• Un taladro eléctrico con una broca de 3/16 o equivalente
• Una pistola de pegamento caliente
• Un encendedor (u opcionalmente una pistola de calor)
• Aproximadamente de 10 a 15 minutos por motor, dependiendo de qué tan optimizado sea su proceso.

Una vez que lleguen los materiales, siga los siguientes pasos para que estén listos para que los estudiantes los usen en sus robots.

Paso 3: Motores de conexión rápida: modificación de los soportes del motor

Una vez que hayan llegado los motores, retire los soportes de plástico blanco y prepárelos para modificaciones. Deberá perforar tres orificios para mejorar estos soportes y mejorarlos para los estudiantes.

Tenga preparado un tornillo de banco o abrazadera y un taladro eléctrico con una broca de 3/16 de pulgada (o equivalente).

Perforarás tres agujeros en tu soporte

• Dos a cada lado de tu montura
• Uno en el centro como se indica
• Consulte las imágenes adjuntas a este paso como referencia.

Los dos orificios a cada lado del soporte son para que pasen los cables positivo y negativo. El agujero en el centro es para usar alambre artesanal, limpiapipas o cuerda para sujetar su motor al cuerpo de su robot.

Alternativamente, debería ser posible tirar de ambos cables a través del orificio del medio, dejando los dos a cada lado para que los estudiantes los usen mientras montan el motor en el chasis de su robot. No hemos probado este método, así que avísenos si lo intenta y envíenos algunas fotos.

Paso 4: Motores de conexión rápida: Montaje de sus motores

Una vez que haya perforado los orificios, monte el motor como se indica en las imágenes de este paso y envuelva las líneas positivas y negativas a través de los dos orificios exteriores.

Es importante que enrolle los cables para proteger los puntos de soldadura relativamente débiles en la parte posterior del motor. Si un estudiante tirara del cable directamente, el punto de soldadura se rompería y el cable se soltaría. En esta configuración, la fuerza de ese mismo tirón se dirige al soporte que absorbe la fuerza y reduce el riesgo de que el motor se rompa.

Menos tiempo de reparación = más tiempo increíble para el educador. ¡No te preocupes, estamos atentos!

Paso 5: Motores de conexión rápida: ¡PEGAMENTO CALIENTE

Una vez que tenga los soportes de su motor preparados y cargados, recomendamos usar pegamento caliente para darle esa última capa de seguridad.

Paso 6: Motores de conexión rápida: soldar los imanes

Ahora debería tener un motor resistente y montable, con dos cables saliendo de la parte posterior. En este paso, adaptaremos los cables mediante imanes anulares para que los niños puedan crear prototipos de sus ideas con mayor facilidad. Vea nuestras imágenes en secuencia para seguir estos pasos con viñetas.

• Primero use un pelacables para quitar aproximadamente una pulgada y media del aislamiento de los dos cables que salen de la parte posterior de su motor
• Ahora aplique una funda de termorretráctil a cada alambre. (No, en serio, si no lo hace ahora, lo olvidará y lo lamentará mucho más tarde).
• Una vez que tenga el termorretráctil, envuelva el alambre alrededor del imán de anillo y gírelo para asegurarlo.
• Aplique un pequeño punto de soldadura al cable debajo de su imán, para asegurarse de que permanezca en su lugar.
• Ahora deslice el termorretráctil hacia arriba para cubrir el cable expuesto hasta la base del imán. (Entonces, si no se ha puesto el termorretráctil antes de este paso, sabrá lo que quise decir con "muy arrepentido más tarde").

• En este punto, puede comenzar a alinear los motores que está fabricando colgándolos en una superficie metálica. Una vez que los haya hecho todos, puede tomar una pistola de calor y ejecutarla lentamente por la línea hasta que todo el termorretráctil esté apretado alrededor de los cables. Es muy satisfactorio.

  Si no tiene una pistola de calor, puede hacer este último paso uno a la vez con un encendedor. Aún satisfactorio

Paso 7: Motores de conexión rápida: consejos, trucos, adaptaciones y ajustes

Si ha seguido los pasos hasta ahora, debería tener un motor listo para usar con su clase, simplemente conecte los imanes a los terminales positivo y negativo de una (n) batería AA y ¡observe cómo funciona!

Algunos consejos y trucos:

En este punto, es posible que se esté preguntando para qué es ese agujero del medio. Sus estudiantes pueden usar este agujero y un limpiapipas, o alambre artesanal, para sujetar su motor a una superficie

Algunos estudiantes más jóvenes que están creando robots que se mueven por vibración, pueden no tener la habilidad o la paciencia para poner un bamboleo excéntrico en sus motores por sí mismos. En este caso, probablemente debería poner uno en cada motor para ellos. Recomendamos un trozo de pegamento termofusible o un corcho de vino

Para el almacenamiento o durante las actividades, puede colgar estos motores como chiles colgándolos en una superficie de metal

Adaptaciones y Ajustes

Design Lab sabe que no todas las clases son iguales, y que cada actividad puede y debe ser ajustada por el educador para su grupo particular de estudiantes. Para ello contamos con algunas Adaptaciones y Ajustes. He dividido esto en secciones para estudiantes "mayores" (de escuela intermedia a secundaria) y estudiantes más jóvenes.

Estudiantes mayores

por favor lea detenidamente

• Para los estudiantes mayores, es posible que no sea necesario envolver los cables y pegar el motor en el soporte. Esto podría darles más libertad para usar el motor de formas más complicadas, o para usar el gran orificio vertical en el soporte del motor antes de insertar el motor.

  Advertencia: Es posible que sienta la tentación de hacer esto porque no tiene mucho tiempo o porque sus estudiantes generalmente son amables con los materiales. Solo recuerde que se necesita mucho más tiempo para reparar constantemente estos motores que para hacerlos resistentes desde el principio

• Es posible que desee intentar usar los imanes de "tierras raras" más fuertes que mencioné en la lista de materiales para esta actividad. Estos imanes son extremadamente fuertes y pequeños, por lo que es difícil desconectarlos de la batería a través de vibraciones y, por lo tanto, son ideales para esta actividad.

  Advertencia: Se debe tener la debida precaución al exponer a los estudiantes a imanes fuertes y electricidad

  Advertencia: Si sus estudiantes se tragan estos imanes, existe una posibilidad real de lesiones o muerte. Estos imanes son muy fuertes. No exponga a sus alumnos a ellos si existe riesgo de ingestión

• ¡Intente introducir extensiones de cables! He incluido una imagen de esto en las imágenes de los pasos. Esta adaptación podría permitir a los estudiantes más libertad para innovar conectando en cadena las baterías, extendiendo la longitud de su bot o incluso colocando interruptores improvisados. (Tal vez incluso agregando interruptores reales.

  Advertencia: Si los estudiantes conectan los terminales positivo y negativo de una batería con extensiones de cable, la batería se calentará peligrosamente. Siempre tenga cuidado al introducir la electricidad en el plan de estudios de su salón de clases

Estudiantes más jóvenes

Para niños menores de 5 años, sugerimos los siguientes consejos para usar estos motores

• Estructura la actividad más en torno a la conexión de la batería y la experimentación con el motor giratorio.

  • Tenga disponibles materiales blandos como espuma para manualidades para unirlos a las varillas del motor.

    Para los estudiantes de esta edad, es muy gratificante que coloquen espuma artesanal en un motor que ellos mismos conectaron

Haga que los estudiantes monten sus motores en superficies usando arcilla o tachuelas pegajosas (pero tenga cuidado de que no se atasquen en las partes móviles del motor)

Paso 8: Motores de conexión rápida: Adaptaciones y ajustes Cont

También nos divertimos mucho usando este mismo método de imán para adaptar motores más complejos.

Solo recuerde proteger los cables envolviéndolos de alguna manera y usar pegamento caliente cuando sea necesario para mantener su motor resistente al desgaste. Apreciarás que lo hiciste.

¡Sea creativo con él!

Puedes encontrar estos interesantes motores en muchos lugares diferentes. Sugerimos encontrar juguetes usados o con descuento y buscar piezas en ellos. ¡A los estudiantes mayores incluso les puede gustar participar en la acción! (es bastante catártico, lo prometemos)

Paso 9: Parte 2: Chasis de bot

Parte 2: ¡El bot necesita un cuerpo

La parte de este proceso es que usted decida qué van a usar sus alumnos para el chasis de su bot. En el siguiente paso, compartiré un PDF que usamos con un cortador láser para cortar piezas estandarizadas personalizadas para esta actividad, pero en este paso me gustaría hablar sobre las opciones que puede usar si no tiene un láser. cortador a mano.

Materiales reciclados

Una variación clásica de los robots de vibración utiliza materiales reciclados como espuma, vasos de plástico y recipientes de comida desechados para el chasis del robot. Esta es una opción viable y está abierta para que la use en caso de apuro, pero descubrimos que los estudiantes tienden a divertirse más y a involucrarse más en el desafío del diseño, si sus materiales pueden soportar prototipos y juegos pesados.

Cuando se nos ocurrió nuestra opinión sobre esta actividad, queríamos armar algo que fuera poco desordenado y reutilizable. Uno de los grandes creadores de desorden son los materiales de encuadernación pegajosos como cinta adhesiva y pegamento caliente, y agregar tijeras a una actividad reduce la reutilización de los materiales. Desafortunadamente, con los materiales reciclados, el uso de cinta, tijeras y, potencialmente, pegamento caliente es casi inevitable.

En resumen, si no tiene mucho tiempo, los materiales reciclados pueden parecer una buena idea, pero en última instancia, limpiar y recolectar materiales tomará más tiempo que tener piezas resistentes y reutilizables.

Oye, ¿puedo conseguir las sobras de tu tienda?

Otra opción si no tiene acceso a un cortador láser es recolectar restos de madera o acrílicos y perforar agujeros o cortar muescas en ellos para que los estudiantes los adapten, conecten o modifiquen para sus bots. Mientras realizamos el prototipo de nuestro diseño final, lo hicimos un poco, y puede ser bastante divertido, solo debes saber que si eliges perforar el acrílico, es propenso a romperse.

La mayoría de las tiendas que tienen máquinas de corte grandes producirán trozos únicos / de formas extrañas que no necesitan, y estarán felices de que se los quite de las manos.

Se creativo

Ya que estoy escribiendo este instructivo para padres, maestros y personal del museo, casi no tengo que escribir nada más que eso. Es posible que ya sepa qué recursos están disponibles para que pueda obtener piezas y partes aleatorias para sus hijos, es posible que ya haya dejado de leer para perforar agujeros en un juego de tigres de juguete de plástico duro para que los usen sus hijos, y si es así, ¡fantástico!

Solo debes saber que cualquier cosa y todo puede ser útil. Descubrimos que los cepillos de madera viejos / nuevos y un balde de juguetes donados resultan bastante útiles.

Si despierta su imaginación, si tiene 100 o si uno se lo perderá, entonces es posible que solo esté mirando un cuerpo de bot potencial.

Paso 10: continuación del chasis del bot

PDF

Hemos adjuntado un PDF y un archivo de Adobe Illustrator a este paso para que los use al cortar las mismas piezas que hemos estado usando para esta actividad.

CONSEJOS

Dependiendo de su cortadora láser, le recomendamos que utilice madera o acrílico de 1/4 o 1/8 de pulgada para sus piezas. Elegimos acrílico de 1/4 de pulgada de espesor. Optamos por este material y grosor por su disponibilidad y durabilidad.

Puede encontrar láminas acrílicas de 1/8 de pulgada de grosor aquí.

Puede encontrar la misma madera de corte láser que usamos para los prototipos aquí

Elegimos el tamaño y la forma de nuestras piezas de bot después de algunos prototipos, pero puedes usar tu propia intuición para agregar triángulos, cuadrados, rectángulos o cualquier otra forma que desees a la mezcla. Tenga en cuenta que estos motores solo "cargarán" una determinada cantidad de peso, así que mantenga sus formas pequeñas y vea lo que los niños pueden hacer.

Intente también variar los materiales que usa para el cuerpo. Cuanta más exposición tengan sus estudiantes a diferentes materiales, mejor. Quizás en el primer día solo estén usando madera, mientras que el día 2 tenga diferentes materiales para diferentes desafíos.

Elegimos específicamente el tamaño del agujero en esta pequeña pieza para adaptarse a dos materiales que tenemos en abundancia y que sabíamos que queríamos usar:

• 10-24 pernos, tuercas y tuercas de mariposa.
• Golf T's

Estos materiales funcionan bien como patas y constituyeron una gran parte de nuestra creación de prototipos, por lo que diseñamos en torno a ellos. No dude en adaptar su diseño a sus materiales particulares.

Adaptaciones

Usamos pintura en aerosol para pizarra que puedes encontrar aquí, para recubrir nuestras piezas. Hablaremos más sobre este paso más adelante en nuestra sección de materiales, pero tenga en cuenta que recubrirlos con pintura de pizarra es completamente opcional.

Paso 11: Parte 3: Materiales para la construcción de bots

En esta última sección hablaremos sobre los diferentes materiales que puede utilizar para que los niños modifiquen y construyan sus bots.

Tómelos como sugerencias y no como reglas. Es posible que tenga en mente materiales que desee usar para su clase que sean más relevantes para su materia o nivel de habilidad del estudiante, y si es así, ¡adelante!

Última nota antes de continuar:

P: ¿Pueden los materiales de bot hacer cuerpos de bot?

A: si por supuesto

P: ¿Se pueden usar cuerpos de bot como materiales de bot?

A: ¡Sí, sí, sí!

Los dividí en estas secciones porque tenía más sentido. Algunos de mis bots favoritos que he visto hechos en esta actividad se construyeron con piezas de repuesto.

Paso 12: Materiales para la construcción de bots: conexiones rápidas

Conexiones rápidas y reutilización

Al hacer el prototipo de esta actividad, nuestro objetivo era hacer conexiones rápidas para que los estudiantes se centraran más en su diseño que en hacer que sus materiales funcionen. También queríamos eliminar el uso de cinta adhesiva para facilitar la limpieza de las palabras posteriores, pero también para poder utilizar los mismos materiales una y otra vez. Con estos objetivos en mente, decidimos usar

• Bandas elásticas sin látex
• Alambre artesanal
• Clips de la carpeta
• Limpiadores de pipa

  Estos los cortamos en 3 tamaños diferentes codificados por colores

Paso 13: Materiales para la construcción de bots: fuente de energía

Pilas

Tus bots necesitarán una fuente de energía, como todos los buenos bots.

Pilas AA

Paso 14: Materiales para la construcción de bots: modificaciones de bot

Bot Mods

Podría decirse que la mejor parte de crear sus bots será modificarlos para su desafío específico. Para estas modificaciones (o para hacer el bot en general), recomendamos tener muchos materiales geniales disponibles para que sus hijos trabajen. Estos son algunos de nuestros artículos más recomendados

• Tees de golf

• Pajitas de té de burbujas

  Posiblemente corte en diferentes tamaños

• Cepillos de dientes
• Palitos para cortar

Mods de bot alternativos

En las imágenes de este paso, encontrará algunas modificaciones bastante únicas que simulamos para esta actividad, como ruedas, pies, cepillos, etc. Encontramos algunos materiales de repuesto y brocas únicas y los adjuntamos a inserciones roscadas de 5/16 de pulgada que usamos. emparejado con tornillos de 5/16. Esto permite a los niños dejar volar su imaginación, pero también puede usarse para extender la actividad y hacerla accesible para grupos escolares mayores. ¡Intente emparejar estos mods más avanzados con los motores más avanzados y vea lo que puede suceder!

Paso 15: Materiales para la construcción de bots: pintura (opcional)

Una extensión bastante común para la actividad de los bots de escalofríos es hacer que sus robots pinten o garabateen. Es tan común que estoy dispuesto a apostar que algunos de ustedes no han visto esta actividad sin esta extensión.

Creamos un prototipo de nuestros bots para hacer garabatos también, pero con un pequeño ajuste: Chalk Paint

Optamos por pintura de tiza en lugar de marcadores u otras pinturas líquidas debido a lo fácil que es lavar y lo fácil que es hacer.

Hacer pintura de tiza simple

Puede pedir tiza grande para aceras aquí. Una vez que llegue, simplemente recoja la tiza del mismo color, use un martillo y aplaste las varillas individuales de tiza hasta convertirlas en polvo.

En un recipiente apto para líquidos, primero agregue el polvo de tiza, luego agregue pequeñas cantidades de agua, revolviendo hasta que la consistencia sea espesa pero no gruesa.

Esta pintura funciona mejor cuando se aplica bastante espesa sobre las brochas.

Si la mezcla de tiza / agua se seca, se puede agregar más agua más tarde.

Recubrir sus bots con pintura para pizarra

Para decorar aún más nuestros bots, cubrimos las piezas hexagonales con pintura de pizarra, que puede encontrar aquí, lo que permite a los niños pintar sus bots con pintura de tiza y pinceles.

Potencialmente, podría tener bots "armados" con pinceles luchando entre sí. El primer bot en dejar una marca en su oponente gana. Las batallas en equipo (Red V. Blue) funcionan igual de bien.

Paso 16: Materiales para la construcción: Arena / Peligros ambientales (Opcional)

Descubrimos que hacer que los niños construyeran su propia arena y agregaran sus propios peligros funcionó muy bien.

Para ello utilizamos un material especial "Moon Rocks" que ya habíamos realizado para una actividad aparte.

Debido a que este instructivo no está dedicado a cómo hacer este tipo de material, solo expondré el proceso en viñetas.

• Trozos de madera de la tienda pegados
• Lijado hasta que parezcan rocas
• Colores interesantes teñidos con ácido

Otros materiales que usamos junto a las rocas lunares fueron:

• Bloques de madera (Kappla funciona bien)
• Tubos de toallas de papel (oye, también puedes cubrirlos con pintura en aerosol para pizarra)
• Pelotas de golf
• Pelotas de tenis

Estos materiales pueden crear la arena y los desafíos, pero también ayudan a la imaginación de los estudiantes a determinar sus propios desafíos.

• "Quiero hacer un bot para empujar una pelota de tenis"
• "Quiero hacer un bot para derribar una torre de bloques"
• "Quiero hacer un bot que lleve una roca lunar"