STEM-工程挑战 · 2020年3月8日 0

用牙刷头制作机器人并比赛

困难

所需时间 非常短(≤1天)
先决条件
材料可用性 我们的合作伙伴为您提供了方便您使用的工具包。家庭科学工具.
成本 低(20-50美元)
安全 切掉牙刷头时需要成人监督。

摘要

你有没有想过从头开始建造自己的机器人?牙刷机器人是一种廉价、简单、有趣的机器人,由牙刷头、电池和一个小马达组成。一旦完成,它们就会像虫子一样在桌子上嗡嗡作响。你怎么能让一个牙刷机器人跑得更快?在这个项目中,你将用两种不同类型的牙刷制作牙刷机器人,然后让它们相互竞争以找出答案。

目标

建造一个直鬃和一个斜鬃的牙刷机器人,比赛看哪个更快。

信用

Ben Finio,博士,科学伙伴

本项目基于邪恶的疯狂科学家实验室的以下职位:http://www.evilmadscientist.com/2007/stillebot-a-tiny-directional-vibrobot/

引用此页

这里提供了一般引文信息。一定要检查格式,包括大写,为您正在使用的方法和更新您的引文,如果需要。

美国现代语言协会体例

科学伙伴工作人员。科学伙伴

美国心理学协会体例

科学伙伴工作人员。赛车硬纸板:在你的标志上。准备好。 

上次编辑日期:2019-02-16

介绍

你有没有想过建立自己的机器人是吗?你能和小机器人比赛吗?在这个科学项目中,你将在硬纸板上用牙刷头建造微型机器人并开始一场比赛,如图1所示。

图1.两个硬纸板相互竞争。

牙刷机器人使用一个小的电力发动机移动。为了给电机提供动力,机器人还需要电池.当你把电池连接到电机上时,你就完成了一个电路.这使得马达内部的微小重量旋转,导致马达振动。当电机振动时,它会使机器人在桌面上摇晃和嗡嗡作响。这是同样类型的电机,使视频游戏控制器和手机振动。

在这个科学项目中,你将建造两个不同的牙刷机器人:一个带有倾斜的牙刷刷毛,一个带有直的牙刷刷毛。然后你们要和他们比赛,看谁跑得快!

术语和概念

  • 机器人
  • 电动机
  • 电池
  • 电路

问题

  • 什么使马达振动?
  • 振动马达如何使某物移动?
  • 你认为哪一种速度更快:直毛的机器人还是斜毛的机器人?

参考文献

本项目基于邪恶的疯狂科学家实验室的以下职位:

如果您想进一步了解本项目中的一些概念,如电路和振动运动,请查看以下参考文献:

材料和设备

 

  • 机器人套件,可从我们的合作伙伴处获得家庭科学工具.
    • 硬币电池(2)
    • 振动电机(2)
  • 您还需要收集工具包中未包含的以下材料:
    • 牙刷头(2),一个带有倾斜的刷毛,一个带有直的刷毛,把手被切掉。
    • 双面泡沫胶带
    • 剪刀
    • 三本大而重的课本
    • 平整光滑的表面,如桌子或台面。机器人不能在粗糙的表面或地毯上工作。
    • 可选:秒表
    • 实验室笔记本

实验程序

建造你的牙刷机器人

  1. 让一个成年人用强力剪刀或钳子帮你把两个牙刷的头剪下来,一个是倾斜的,另一个是直的。
  2. 按照本幻灯片中的步骤制作两个硬纸板。注:小心电机线。它们很薄,如果你不小心的话,它们会裂开。你可以在电线的底部涂上一点热胶来加固它们。

 

 

 

  1. 如果你愿意,你可以看汇编视频这说明了你如何建立你的刚毛。
  2. 使用硬纸板时,请遵循以下故障排除提示:
    1. 不要让红色和黑色电线的外露金属部分直接接触。这会造成短路,并很快耗尽电池电量,从而防止电机振动。
    2. 如果你的机器人突然停止移动,检查以确保一组或两组电线没有松动。这将造成开路,并防止电机振动。如果发生这种情况,请将电线紧紧地拧回一起。
    3. 如果你的机器人摔倒了很多,确保电机和电池在牙刷的顶部居中。你也可以让机器人连续运行5-10分钟,当电池开始耗尽时,它会稍微减速。
    4. 要关闭硬毛盒,只需松开一组电线(不需要同时断开两个)。确保在不使用时关闭机器人以节省电池电量。

跑你的硬毛

  1. 如图2所示,在光滑平坦的表面上设置三本大的书,为你的硬纸板制作一个赛道。这将创建两个“滑槽”,将迫使你的硬纸板去直。

图2.用三本大书制作的硬纸板赛车滑槽。

  1. 准备好比赛你的硬纸板!重新连接每个机器人的电线,重新打开它们。
  2. 在赛车滑槽中测试你的硬纸板。如果滑槽太窄,你的硬纸板可能会卡住。如果它们太宽,可能会旋转或摔倒。如有必要,调整滑槽的宽度。
  3. 拿起你的硬纸板,并排放在你的赛车滑槽里。
  4. 同时松开两个硬纸板。仔细观察,看谁先到达斜槽的另一端。
  5. 如果一个机器人后退,翻转它,重新开始。
  6. 在你的实验笔记本上记录比赛的胜利者。
  7. 再重复比赛四次,总共五次。确保将结果记录在实验室笔记本中。
  8. 可选:使用秒表记录每根硬纸板从滑槽下经过的时间。如果使用秒表太困难,请志愿者帮助,同时控制两个硬纸板。
  9. 分析你的结果。
    1. 一个牙刷机器人总是能赢得比赛吗?
    2. 你的研究结果如何与你对哪种类型的猪鬃木更快的预测相比较?

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机械工程师是你日常生活的一部分,设计你吃早餐时用的勺子,早餐的包装,牙膏管上的翻盖,夹克上的拉链,上学时用的汽车、自行车或公共汽车,你坐的椅子,你抓住的门把手,以及他用铰链把它打开,还有你用来考试的圆珠笔。实际上,你看到的周围的每一个物体都经过了机械工程师的手。因此,在几乎所有类型的行业中,他们的技能都需要设计数百万种不同的产品。阅读更多信息

 

 


 

 

 

 

电气电子工程师

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机器人技术员

机器人不再是未来派的机器。机器人在这里和现在,被用于制造业、医疗保健、服务业和军事应用。他们执行的任务是重复的和危险的,人类不想做或不安全的事情。但机器人仍然是机器,这意味着它们需要人类建造、维护、编程,并保持它们的高效运转。机器人技术人员与机器人工程师一起建造和测试机器人。他们负责安装和维护机器人,并使其保持其雇主的正常工作状态。如果你有兴趣和机器人一起工作,你的未来就在此时此地。阅读更多信息

变化

  • 试着用更多种类的牙刷来制造更多的硬纸板。哪个牙刷头最管用?
  • 如果你想制造一个更大的机器人,它的工作原理与硬毛板(振动运动)相同,请看科学伙伴项目。艺术机器人:建造一个能创造艺术的摇摆机器人.
  • 如果您想尝试更高级的项目,可以在建立一个光跟踪刚毛项目。
  • 不要使用滑槽,而是做一个圆形的“竞技场”,让你的硬纸板自由移动。在竞技场正上方设置一个摄像机,向下看,然后用它来记录刚毛的运动。然后,用计算机对视频进行分析,并绘制出每根硬纸板的路径图。路径是完全随机的,还是可以识别任何模式?例如,某些硬纸板总是朝一个方向转动吗?
  • 为你的硬纸板制作一个“迷宫”,花多长时间才能找到走出迷宫的不同设计。