مشاريع علم اليد والذراع الروبوتية البسيطة

يمكن إجراء تجارب كهربائية وميكانيكية ورياضية وحسابية بسيطة باستخدام الأيدي والأذرع الروبوتية. يمكنك امتلاك ذراع آلية لاستخدامها في مشاريع العلوم المدرسية مقابل مبلغ ضئيل يصل إلى 50 دولارًا. مع أدوات التحكم الدقيقة ، وزاوية دوران الذراع بمقدار 300 درجة ، وحركات القابض والمعصم ، فإن الأمر يستحق الاستثمار.

قم بشراء مجموعة ذراع آلية واعرض لطلابك المكونات والأدوات المطلوبة لبناء المنتج النهائي. اطلب منهم دراسة التعليمات وسؤال عدد قليل من المتطوعين سيساعدهم في إظهار ما ينطوي عليه إنشاء ذراع آلية من خلال قراءة التعليمات للصف. ساعد فريقًا صغيرًا آخر في بناء الذراع من الصفر. اشرح الغرض من المكونات المختلفة وماذا تفعل في الذراع الروبوتية النهائية. إذا كنت ترغب في التخصص في علم الأحياء والهندسة ، نظرًا لأن الاثنين مرتبطان في مجال الميكانيكا الحيوية ، فحاول وصف كل مكون آلي كما لو كان جزءًا من الجسم. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون الأسلاك عبارة عن أوعية دموية تحمل الطاقة إلى المنتزع أو اليد.

يمكن لمقارنة بسيطة بين الروبوت وذراع / يد الطفل أن تلهم مستوى أكبر من الفهم لأهمية أجسامهم وأهمية النمذجة الحاسوبية والأطراف الصناعية. اطلب من كل طفل أن يكتب الاختلافات في جدول بعناوين "إنسان آلي" و "إنسان". ابحث عن مقارنات مثل المعدن البارد مقابل الجلد الدافئ ، والبطارية التي تعمل بالطاقة مقابل الطاقة من الطعام أو المنتزع مقابل اليد والأصابع. اطلب من الأطفال أن يذكروا أيضًا أوجه التشابه التي يلاحظونها ، خاصة عندما تكون الذراع قيد التشغيل. من الواضح أن مستوى التفاصيل الذي تستكشفه يعتمد على الفئة العمرية.

يحتاج كل روبوت إلى بطاريات تعمل على تشغيل محرك كهربائي صغير داخل قلب الروبوت. اشرح هذا النظام للطلاب. اطلب منهم محاولة رفع عدة أوزان صغيرة بأذرعهم ، ثم اطلب منهم أداء نفس رفع الأثقال باستخدام ذراع الروبوت والمقبض. اعمل صعودًا من أقل وزن. اكتشف الوزن الأول الذي لا يستطيع الأطفال رفعه والذي لا يستطيع الروبوت رفعه. سجل النتائج في جدول المقارنة.

وزع أداة جديدة للأطفال لتجربتها: المنقلة الأساسية. اطلب منهم تدوير الذراع الآلية من وضع أقصى إلى آخر ، ثم قياس زاوية الدوران والقوس الكلي باستخدام المنقلة. اطلب منهم أيضًا قياس إجمالي الوصول الرأسي للذراع الروبوتية ، وربما يمكنهم مقارنتها من خلال العمل في أزواج وقياس الحد الأقصى للوصول الرأسي لبعضهم البعض باستخدام شريط يقيس. على سبيل المثال ، تمتلك OWI Robotic Arm Edge وصولًا رأسيًا يبلغ 15 بوصة ، ومدى أفقي يبلغ 12.6 بوصة وقوسًا دائريًا عند موضع اليد 180 درجة.

بالنسبة للطلاب الأكبر سنًا ، مثل 15 أو 16 عامًا ، قم بتطوير فهمهم لتطبيقات العالم الواقعي بشكل أكبر - إلى عالم الروبوتات الكاملة للجسم وآلات المساعدة الطبية مثل الأذرع الاصطناعية العاملة والساقين و اليدين. اطلب من الطلاب العثور على ثلاثة تطبيقات طبية مختلفة للذراع الروبوتية ، واذكر سبب فائدة الذراع الآلية مقارنة بالذراع العادية وثلاثة أسباب تجعل شخصًا ما يحتاج إلى طرف صناعي. تشمل الأمثلة روبوتات تمارين العلاج الطبيعي والأطراف البديلة وأبحاث الشلل في مجال علم الأعصاب. دخل مشلول يبلغ من العمر 25 عامًا التاريخ في عام 2004 بعد أن تم زرع 96 مستشعرًا كهربائيًا في دماغه للتحكم في ذراع الروبوت ، كما وصفته Science Line.