Projets scientifiques simples sur les bras et les mains robotiques

Des expériences électriques, mécaniques, mathématiques et informatiques simples peuvent être réalisées à l'aide de bras et de mains robotiques. Vous pouvez posséder un bras robotique à utiliser dans des projets scientifiques scolaires pour aussi peu que 50 $. Avec des commandes de précision, un angle de rotation du bras de 300 degrés, des mouvements de préhension et de poignet, l'investissement en vaut la peine.

Achetez un kit de bras robotique et montrez à vos élèves les composants et les outils nécessaires pour construire le produit fini. Demandez-leur d'étudier les instructions et demandez à quelques volontaires d'aider à montrer à la classe ce qu'implique la mise en place d'un bras robotique en lisant les instructions. Aidez une autre petite équipe à construire le bras à partir de zéro. Expliquez à quoi servent les différents composants et ce qu'ils font dans le bras robotique fini. Si vous souhaitez vous spécialiser en biologie et en ingénierie, puisque les deux sont liés dans le domaine de la biomécanique, essayez de décrire chaque composant robotique comme s'il s'agissait d'une partie du corps. Par exemple, les fils pourraient être les vaisseaux sanguins, transportant l'énergie vers la pince ou la main.

Une simple comparaison entre le robot et le bras/la main de l'enfant peut inspirer un plus grand niveau de compréhension de l'importance de leur corps et de la pertinence de la modélisation informatique et des prothèses. Demandez à chaque enfant d'écrire les différences dans un tableau avec les en-têtes « robot » et « humain ». Recherchez des comparaisons telles que le métal froid contre la peau chaude, l'alimentation par batterie contre l'énergie provenant de la nourriture ou la pince contre la main et les doigts. Demandez aux enfants d'indiquer également les similitudes qu'ils observent, en particulier lorsque le bras est en fonctionnement. De toute évidence, le niveau de détail que vous explorez dépend du groupe d'âge.

Chaque robot nécessite des batteries, qui alimentent un petit moteur électrique à l'intérieur du noyau du robot. Expliquez ce système aux élèves. Demandez-leur d'essayer de soulever plusieurs petits poids avec leurs propres bras, puis demandez-leur d'effectuer les mêmes levées de poids à l'aide du bras du robot et de la pince. Travaillez vers le haut à partir du poids le plus bas. Découvrez quel est le premier poids que les enfants ne peuvent pas soulever et que le robot ne peut pas soulever. Enregistrez les résultats dans un tableau de comparaison.

Distribuez un nouvel outil à tester par les enfants: le rapporteur de base. Demandez-leur de faire pivoter le bras robotique d'une position maximale à une autre, puis de mesurer l'angle de rotation et l'arc total à l'aide du rapporteur. Demandez-leur également de mesurer la portée verticale totale du bras robotique, et peut-être pourront-ils la comparer à eux-mêmes en travaillant par paires et en mesurant la portée verticale maximale de l'autre à l'aide d'un ruban mesure. L'OWI Robotic Arm Edge, par exemple, a une portée verticale de 15 pouces, une portée horizontale de 12,6 pouces et un arc de rotation à la position de la main de 180 degrés.

Pour les élèves plus âgés, tels que 15 ou 16 ans, approfondissez leur compréhension des applications du monde réel - en le domaine des robots complets du corps et des machines d'assistance médicale telles que les prothèses de bras, de jambes et mains. Demandez aux élèves de trouver trois applications médicales différentes d'un bras robotique, d'énumérer pourquoi un bras robotique est utile par rapport à un bras normal et trois raisons pour lesquelles quelqu'un pourrait avoir besoin d'une prothèse. Les exemples incluent les robots d'exercice de physiothérapie, les membres de remplacement et la recherche sur la paralysie dans le domaine des neurosciences. Un paraplégique de 25 ans est entré dans l'histoire en 2004 après avoir fait implanter 96 capteurs électriques dans son cerveau pour contrôler un bras de robot, comme décrit par Science Line.