Απλά Ρομποτικά Έργα Επιστήμης Χεριών & Χεριών

Απλά ηλεκτρικά, μηχανικά, μαθηματικά και υπολογιστικά πειράματα μπορούν να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας ρομποτικούς βραχίονες και χέρια. Μπορείτε να έχετε ένα ρομποτικό βραχίονα για χρήση σε σχολικά επιστημονικά έργα με μόλις 50 $. Με χειριστήρια ακριβείας, γωνία περιστροφής βραχίονα 300, κινήσεις λαβής και καρπού, αξίζει την επένδυση.

Αγοράστε ένα ρομποτικό κιτ βραχιόνων και δείξτε στους μαθητές σας τα εξαρτήματα και τα εργαλεία που απαιτούνται για την κατασκευή του τελικού προϊόντος. Ζητήστε τους να μελετήσουν τις οδηγίες και ζητήστε από μερικούς εθελοντές να δείξουν στην τάξη τι εμπλέκεται στη δημιουργία ενός ρομποτικού βραχίονα διαβάζοντας τις οδηγίες. Βοηθήστε μια άλλη μικρή ομάδα να χτίσει το χέρι από το μηδέν. Εξηγήστε ποια είναι τα διαφορετικά συστατικά και τι κάνουν στον τελικό ρομποτικό βραχίονα. Αν θέλετε να ειδικευτείτε στη βιολογία και τη μηχανική, καθώς τα δύο συνδέονται στον τομέα της βιομηχανικής, προσπαθήστε να περιγράψετε κάθε ρομποτικό συστατικό σαν να ήταν μέρος του σώματος. Για παράδειγμα, τα καλώδια θα μπορούσαν να είναι τα αιμοφόρα αγγεία, που μεταφέρουν την ενέργεια στον αρπακτικό ή στο χέρι.

Μια απλή σύγκριση μεταξύ του ρομπότ και του χεριού / χεριού του παιδιού μπορεί να εμπνεύσει ένα μεγαλύτερο επίπεδο κατανόησης σχετικά με τη σημασία του σώματός τους και τη συνάφεια της μοντελοποίησης υπολογιστών και των προσθετικών. Ζητήστε από κάθε παιδί να γράψει τις διαφορές σε έναν πίνακα με τις επικεφαλίδες «ρομπότ» και «ανθρώπινος». Αναζητήστε συγκρίσεις όπως κρύο μέταλλο έναντι ζεστού δέρματος, με μπαταρία έναντι ενέργειας από τρόφιμα ή αρπακτικά έναντι χεριών και δακτύλων. Ζητήστε από τα παιδιά να δηλώσουν επίσης τις ομοιότητες που παρατηρούν, ιδιαίτερα όταν ο βραχίονας βρίσκεται σε λειτουργία. Προφανώς, το επίπεδο λεπτομέρειας που εξερευνάτε εξαρτάται από την ηλικιακή ομάδα.

Κάθε ρομπότ απαιτεί μπαταρίες, οι οποίες τροφοδοτούν έναν μικρό ηλεκτρικό κινητήρα μέσα στον πυρήνα του ρομπότ. Εξηγήστε αυτό το σύστημα στους μαθητές. Ζητήστε τους να προσπαθήσουν να ανυψώσουν αρκετά μικρά βάρη με τα χέρια τους και, στη συνέχεια, να τους ζητήσουν να εκτελέσουν τους ίδιους ανελκυστήρες βάρους χρησιμοποιώντας το βραχίονα ρομπότ και το αρπακτικό. Εργαστείτε προς τα πάνω από το χαμηλότερο βάρος. Μάθετε ποιο είναι το πρώτο βάρος που δεν μπορούν να ανυψώσουν τα παιδιά και ποιο δεν μπορεί να σηκώσει το ρομπότ. Καταγράψτε τα αποτελέσματα σε έναν πίνακα σύγκρισης.

Διανείμετε ένα νέο εργαλείο για να δοκιμάσουν τα παιδιά: το βασικό μοιρογνωμόνιο. Ζητήστε τους να περιστρέψουν το ρομποτικό βραχίονα από τη μία μέγιστη θέση στην άλλη και, στη συνέχεια, μετρήστε τη γωνία περιστροφής και το συνολικό τόξο χρησιμοποιώντας το μοιρογνωμόνιο. Ζητήστε τους επίσης να μετρήσουν τη συνολική κατακόρυφη εμβέλεια του ρομποτικού βραχίονα και ίσως μπορούν να τη συγκρίνουν μόνοι τους δουλεύοντας σε ζευγάρια και μετρώντας τη μέγιστη κάθετη απόσταση μεταξύ τους χρησιμοποιώντας μια ταινία μετρούν. Το OWI Robotic Arm Edge, για παράδειγμα, έχει κατακόρυφη απόσταση 15 ιντσών, οριζόντια απόσταση 12,6 ιντσών και περιστροφικό τόξο στη θέση του χεριού 180 μοίρες.

Για μεγαλύτερους μαθητές, όπως 15 ή 16, αναπτύξτε περαιτέρω την κατανόησή τους για τις πραγματικές εφαρμογές - σε η σφαίρα των ρομπότ πλήρους σώματος και των μηχανών ιατρικής βοήθειας όπως τα προσθετικά χέρια, τα πόδια και τα χέρια. Ζητήστε από τους μαθητές να βρουν τρεις διαφορετικές ιατρικές εφαρμογές ενός ρομποτικού βραχίονα, αναφέρετε γιατί ένας ρομποτικός βραχίονας είναι χρήσιμος σε σύγκριση με έναν κανονικό βραχίονα και τρεις λόγους για τους οποίους κάποιος μπορεί να απαιτεί προσθετικό. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ρομπότ άσκησης φυσιοθεραπείας, αντικατάσταση άκρων και έρευνα παράλυσης στον τομέα της νευροεπιστήμης. Ένας 25χρονος παραπληγικός έκανε ιστορία το 2004 αφού είχε εμφυτεύσει 96 ηλεκτρικούς αισθητήρες στον εγκέφαλό του για τον έλεγχο ενός βραχίονα ρομπότ, όπως περιγράφεται από την Science Line.