Einfache Roboterarm- und Handwissenschaftsprojekte

Einfache elektrische, mechanische, mathematische und rechnerische Experimente können mit Roboterarmen und -händen durchgeführt werden. Sie können einen Roboterarm für den Einsatz in wissenschaftlichen Schulprojekten für nur 50 US-Dollar besitzen. Mit präziser Steuerung, einem 300-Grad-Winkel der Armdrehung, Greifer- und Handgelenkbewegungen lohnt sich die Investition.

Kaufen Sie ein Roboterarm-Kit und zeigen Sie Ihren Schülern die Komponenten und Werkzeuge, die zum Bau des fertigen Produkts erforderlich sind. Bitten Sie sie, die Anweisungen zu studieren, und bitten Sie einige Freiwillige, der Klasse zu zeigen, was beim Einrichten eines Roboterarms erforderlich ist, indem Sie die Anweisungen vorlesen. Helfen Sie einem anderen kleinen Team, den Arm von Grund auf neu aufzubauen. Erklären Sie, wozu die verschiedenen Komponenten dienen und was sie im fertigen Roboterarm bewirken. Wenn Sie sich auf Biologie und Ingenieurwesen spezialisieren möchten, da beides im Bereich der Biomechanik verknüpft ist, versuchen Sie, jede Roboterkomponente so zu beschreiben, als wäre es ein Körperteil. Bei den Drähten kann es sich beispielsweise um die Blutgefäße handeln, die die Energie zum Greifer oder zur Hand übertragen.

Ein einfacher Vergleich zwischen dem Roboter und dem Arm/der Hand des Kindes kann zu einem besseren Verständnis der Bedeutung seines Körpers und der Relevanz von Computermodellen und Prothetik führen. Bitten Sie jedes Kind, die Unterschiede in eine Tabelle mit den Überschriften „Roboter“ und „Mensch“ zu schreiben. Suchen Sie nach Vergleichen wie kaltes Metall gegen warme Haut, batteriebetrieben gegen Energie aus Nahrung oder Greifer gegen Hand und Finger. Bitten Sie die Kinder, auch die Ähnlichkeiten anzugeben, die sie beobachten, insbesondere wenn der Arm in Betrieb ist. Natürlich hängt der Detaillierungsgrad, den Sie erkunden, von der Altersgruppe ab.

Jeder Roboter benötigt Batterien, die einen kleinen Elektromotor im Inneren des Roboters antreiben. Erklären Sie den Schülern dieses System. Bitten Sie sie, mehrere kleine Gewichte mit ihren eigenen Armen zu heben, und bitten Sie sie dann, die gleichen Gewichtheber mit dem Roboterarm und dem Greifer auszuführen. Arbeiten Sie sich vom niedrigsten Gewicht nach oben. Finden Sie heraus, welches Gewicht die Kinder als erstes nicht heben können und welches der Roboter nicht heben kann. Tragen Sie die Ergebnisse in eine Vergleichstabelle ein.

Verteilen Sie den Kindern ein neues Werkzeug zum Ausprobieren: den einfachen Winkelmesser. Bitten Sie sie, den Roboterarm von einer maximalen Position in eine andere zu drehen, und messen Sie dann den Drehwinkel und den Gesamtbogen mit dem Winkelmesser. Bitten Sie sie auch, die gesamte vertikale Reichweite des Roboterarms zu messen, und vielleicht können sie es vergleichen compare zu zweit arbeiten und die maximale vertikale Reichweite des anderen mit einem Band messen messen. Der OWI Robotic Arm Edge zum Beispiel hat eine vertikale Reichweite von 15 Zoll, eine horizontale Reichweite von 12,6 Zoll und einen Rotationsbogen in der Handposition von 180 Grad.

Für ältere Schüler, z. B. 15 oder 16, entwickeln Sie ihr Verständnis für Anwendungen in der realen Welt weiter – in das Reich der Ganzkörperroboter und medizinischen Assistenzmaschinen wie Arbeitsprothesen für Arme, Beine und Hände. Bitten Sie die Schüler, drei verschiedene medizinische Anwendungen eines Roboterarms zu finden, aufzulisten, warum ein Roboterarm im Vergleich zu einem normalen Arm nützlich ist und drei Gründe, warum jemand eine Prothese benötigt. Beispiele sind Physiotherapie-Übungsroboter, Ersatzgliedmaßen und Lähmungsforschung im Bereich der Neurowissenschaften. Ein 25-jähriger Querschnittsgelähmter schrieb 2004 Geschichte, nachdem ihm 96 elektrische Sensoren in sein Gehirn implantiert wurden, um einen Roboterarm zu steuern, wie von Science Line beschrieben.