Bewegungsmaschinen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Motion Machines bieten einen spielerischen Einstieg in Bewegung, Mechanik und Robotik. Die Bausätze bestehen aus einem lasergeschnittenen Sperrholzkörper und einfachen Massenteilen wie langsam laufenden Getriebemotoren, Kunststoffakkus und Schiebeschaltern. Die Lernenden können damit experimentieren, die Größe und Form von lasergeschnittenen Radaufsätzen zu ändern und die Richtung der Motoren zu ändern, um Bots zu drehen, die sich drehen, rutschen und flattern.

Dieser Leitfaden ist ein grober Entwurf! Wir arbeiten immer noch daran, dieses spielerische Werkzeug für die Erkundung zu entwickeln. Fühlen Sie sich frei, die Designs neu zu mischen und uns mitzuteilen, was Sie sich beim Experimentieren in Ihrem Museum, Klassenzimmer, Makerspace oder Küchentisch einfallen lassen.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge sammeln

Kaufen oder sammeln Sie die folgenden Materialien:

2 1xAA Batteriepacks

2 DPDT-Schiebeschalter mit drei Positionen

2 DAGU Hobby-Getriebemotoren (rechtwinklig)

2 3D-gedruckte Naben

2 ft x 4 ft gemeinsame Unterlage 5 mm Lauan-Platte für lasergeschnittene Körper

4 #8-32 Nüsse

4 #8-32 x 1 1/2 Zoll Maschinenschrauben

6 #2 x 3/8 Schrauben für Schalter und Naben

2 #8 1/8 Zoll Holzschrauben für Akkus

schwarze und rote Litze #26 AWG

Sammeln Sie die folgenden Werkzeuge:

Kabelschneider

Abisolierzange

Lötkolben

Heißklebepistole

Kreuzschlitzschraubendreher

Spitzzange

Sie benötigen auch Zugang zu einem Laserschneider und einem 3D-Drucker. Wir verwendeten einen Prusa i3 MX2 für den 3D-Drucker und einen EXLAS-Laser von Jinan XYZ-Maschinen (beide im Ace Monster Toys Makerspace in Oakland.

Schritt 2: Lasercut die Körper

Verwenden Sie die Illustrator- und Lasercutter-Software, um die angehängte Datei motionmachinebodies.dxf zu importieren und die Körper gemäß Ihren Lasercutter-Einstellungen zu schneiden.

Wenn Sie keinen Zugang zu einem Laserschneider haben, können Sie zwei 4 x 4 Zoll große Quadrate des Lauan-Blattes ausschneiden. Dann bohren Sie 3/16-Zoll-Löcher in den Ecken (auf den beiden Blättern aufgereiht) und zwei.35 in x.60 in Rechtecken in der Mitte (für die Schalter).

Schritt 3: 3D-Druck der Connector Hubs

Wir haben in Tinkercad ein spezielles Teil entwickelt, um es Lernenden zu erleichtern, unterschiedlich geformte Radnaben schnell zu testen und die kleine Motorachse etwas zu entlasten.

Laden Sie die Datei motionmachinehub.stl herunter und öffnen Sie sie in Ihrer 3D-Druckersoftware. Achten Sie beim Ausdrucken der beiden Radnaben darauf, dass das bedruckte Teil zuerst satt auf der Motorachse sitzt. Möglicherweise müssen Sie die Größe des Teils anpassen, um sicherzustellen, dass es auf den Motor passt.

Schritt 4: Schließen Sie die Schaltung an

Holen Sie sich Motoren, Schalter, Akkus, rot und schwarz (oder zwei beliebige Kabelfarben). Legen Sie einen Motor, Schalter und Akku beiseite.

Schneiden Sie ein Stück roten Draht und ein Stück schwarzen Draht ca. 3 Zoll lang. Verbinden Sie das rote Kabel mit dem unteren linken Kabel und das schwarze Kabel mit dem unteren rechten Kabel des Schalters.

Nehmen Sie das andere Ende des schwarzen Kabels und verdrillen Sie es mit dem freiliegenden Ende des schwarzen Kabels aus dem Akku. Löten Sie die zusammengedrehten Enden an die obere linke Leitung des Schalters.

Nehmen Sie das andere Ende des roten Kabels und verdrillen Sie es mit dem freiliegenden Ende des roten Kabels aus dem Akku. Löten Sie die zusammengedrehten Enden an die obere linke Leitung des Schalters.

Befestigen Sie ein schwarzes und ein rotes Kabel an den beiden Kabeln auf der Rückseite des Getriebemotors.

Verbinden Sie das schwarze Kabel vom Motor mit dem rechten mittleren Kabel und das rote Kabel vom Motor mit dem linken mittleren Kabel.

Setzen Sie eine Batterie in die Halterung ein und testen Sie, ob der Motor vorwärts, rückwärts und ausgeht, wenn sich der Schalter in der Mittelstellung befindet. Wenn es nicht funktioniert, überprüfen Sie, ob sich keines der Drähte in der Mitte des Schalters berührt. Möglicherweise müssen Sie die Leitungen nach außen biegen.

Wiederholen Sie diese Schritte für die andere Seite.

Schritt 5: Elemente an der Platine befestigen

Drehen Sie den Schalter zur Seite und fädeln Sie ihn durch die Platine. Prüfen Sie, ob der Motor in die richtige Richtung läuft, bevor Sie die Schalter mit den #2 x 3/8 Schrauben an der oberen Platine festschrauben.

Heißkleben Sie die Motoren so auf die Platine, dass sich die Achse in der Mitte des Körpers befindet. Versuchen Sie, die Drähte ordentlich zu verstauen oder fügen Sie einen Klecks Heißkleber hinzu, damit sie an Ort und Stelle bleiben.

Verwenden Sie die 1/8-Zoll-Holzschrauben, um die Akkus in der Mitte des Körpers über und unter den Schiebeschaltern zu befestigen.

Befestigen Sie die 3D-gedruckten Naben an den Achsen und verwenden Sie die Schrauben Nr. 2, um das Stück an der Maschine zu befestigen.

Schritt 6: Verbinden Sie die obere und untere Schicht

Verwenden Sie die # 8-32 Muttern und Maschinenschrauben, um die obere und untere Platine miteinander zu verbinden. Die Passform sollte eng anliegen, aber nicht zu viel Druck auf die Maschine ausüben.

Testen Sie alles, um sicherzustellen, dass es funktioniert.

Schritt 7: Räder schneiden

Verwenden Sie die Illustrator- und Lasercutter-Software, um die angehängte Datei motionmachinewheels.dxf zu importieren und die Körper gemäß Ihren Lasercutter-Einstellungen zu schneiden.

Abhängig von den Einstellungen Ihres Lasercutters kann es etwas schwierig sein, die Form richtig zu machen. Testen Sie das erste Rad und stellen Sie dann die Größe so ein, dass es gut auf der Motornabe sitzt.

Wenn Sie keinen Zugang zu einem Laserschneider haben, können Sie das 3D-gedruckte Stück überspringen, Fertigräder bei Sparkfun kaufen und verschiedene Formen oder recycelte Materialien auf die Basis kleben.

Schritt 8: Experimentieren Sie mit verschiedenen Bewegungen

Schließen Sie die Räder an die Maschine an und schalten Sie die Motoren ein.

Können Sie das Board in einer geraden Linie fahren lassen?

Kannst du kleine oder große Kreise machen?

Kann die Maschine so aussehen, als würde sie tanzen?

Können Sie eine Maschine bauen, die verschiedene Oberflächen durchqueren kann?

Denken Sie darüber nach, wie die Anordnung der Räder die Persönlichkeit der Maschinen verändert.

Schritt 9: Passen Sie Ihre Maschinen an

Wenn Sie Ihren Boards etwas mehr Persönlichkeit verleihen möchten, können Sie die Körper lackieren. Wir haben mit einem Silhouette-Schneideplotter benutzerdefinierte Schablonenaufkleber hergestellt und die Körper sprühlackiert.

Fühlen Sie sich frei, Ihren Maschinen auch zusätzliche Elemente wie Marker, Glocken, Googley Eyes oder Extender-Arme hinzuzufügen. Diese Remixe und Charakterdesigns können die Storytelling-Elemente dieser Aktivität ergänzen.

Schritt 10: Basteln mit Bewegungsmaschinen im Klassenzimmer

Wir haben diese Elemente als freundschaftlichen Workshop mit Schülern einer örtlichen Schule konzipiert. Wir haben die Boards mit Schülern vom Kindergarten bis zur fünften Klasse sowie auf der East Bay Maker Faire getestet. Wir denken, dass diese Aktivität sowohl als offene Aktivität in der Freizeit genutzt werden kann als auch als erster Schritt in größere Robotik-, Elektronik- oder Programmierlehrpläne integriert werden kann.

Bei der Arbeit im Klassenzimmer können sich zwei Schüler ein Board teilen und gemeinsam an ihren Untersuchungen arbeiten. Ermutigen Sie die Lernenden, ein Tagebuch oder ein Protokoll darüber zu führen, welche Experimente sie versuchen. Diese Dokumentation kann verwendet werden, um Reflexionsgespräche zu starten.

Ordnen Sie eine Sammlung von 20-30 unterschiedlich geformten Naben einschließlich Kreisen, Ovalen, Sternen und unregelmäßigen Formen auf der gemeinsamen Arbeitsfläche an. Ermutigen Sie die Schüler, verschiedene Kombinationen von Naben und Richtungen der Motoren auszuprobieren.

Sie können eine Arena erstellen, in der sich die Maschinen bewegen können, oder einen Hindernisparcours, den sie durchqueren können. Bringen Sie sie zu verschiedenen Oberflächen in Ihrer Schule und sehen Sie, wie sie auf verschiedenen Oberflächen funktionieren.

Diese Aktivität kann zu weiteren Kunst-, Wissenschafts- und Technologieerfahrungen führen, wie zum Beispiel vom Tinkering Studio-Team entwickelte Scribble-Maschinen und sogar ein niedrigschwelliger Einstiegspunkt in die Programmierung mit Arduino oder Microbit sein, um tanzende Roboter oder verdrehte Schildkröten herzustellen.

Teilen Sie uns mit, wenn Sie die Motion Machines in Ihrem Bildungsumfeld einsetzen. Wir sind gespannt, wie sich diese Idee für verschiedene Settings adaptieren und remixen lässt.

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Prototyping-Zeit und F&E mit Schülern der Lodestar Charter School für diese Bewegungsmaschinen wurden durch die großzügige Unterstützung des Cognizant-Stipendiums „Making the Future“ermöglicht.