成淵高中-光感連桿仿生蟲

隨著機器人教育在全台灣國高中火熱的推廣與執行,FlipRobot一樣沒有在中等教育缺席,本學期我們在成淵高中的選修課程,以「 光感連桿仿生蟲 」為主題,加上我們擅長的 PBL (Project-based learning)教學模式,透過趨光感應器與連桿機構讓學生們在探究與實作的過程中,學習STEAM領域的學科知識,並累積個人21世紀所需具備的關鍵能力

光感連桿仿生蟲※學生們正使用著自己製作的連桿機器人來場世紀大對決

連桿機構的運行模式

連桿機構的動力來源主要是從馬達曲柄帶出動力,連接連桿接著透過連桿的連動方式帶動搖桿,最後再加上基桿做固定就是俗稱的四連桿。
光感連桿仿生蟲

連桿原理的應用時常運用在日常生活,例如:火車的滑塊機構、腳踏車…等,藉由生活經驗出發來引導課程內容,並輔以情境影片幫助學生建立曲柄和連桿的動力原理。到了實作階段,學生從曲柄機構的組裝去理解曲柄和馬達之間的關聯性,同步也開始進行簡單的連桿機構的實驗:透過不同鎖孔位置,可以改變連桿機器人的行徑方式,同時學員們也必須思考如何讓連桿機構保持平衡,以及重心轉移和速度的關聯性;此外,透過學習紀錄表讓學員們可以詳實記錄每次的實驗結果。當然,我們的課程絕對強調每位學員的獨特性,結束標準版的組裝,最終必然是加入設計的元素,搭配雷設切割的課程,設計出獨一無二的連桿機構。

光感連桿仿生蟲※經過多次的行走,學生們觀察到地面與機器人有摩擦力的問題,並自發的想出各種方法來解決

趨光感應器與連桿機器人的邏輯思考

連桿機構讓我們直接聯想到昆蟲仿生的課題,昆蟲的趨光現象正是可以連結上「趨光感應器」的運用。每門課程的設計過程中,如何與學科知識、生活應用的結合,是翻轉機器人重要的任務之一。使用而讓學生先「體驗」後「創造」正是我們在進行邏輯思考的核心概念。運用FlipRobot獨家的專利發明:邏輯變數板,導入學生「變數」(Variable)概念,不論是搭載原始的韌體,或是可以自行定義變數板功能,來完成指定的動作,都是不同階段學生會面臨到的挑戰。

以本次光感為例,透過00(兩個光線感應器都沒接收到)、01(右邊的光線感應器有接收到)、10(左邊的光線感應器有接收到)、11(兩邊的光線感應器都接收到),四種型態的變數設定,讓學生可以根據光線感應器接收的情況,自行定義所執行的動作,如:直走、停止、轉彎。在實作過程中,學生體會到了光線感應器的感測原理,配合連桿機構的運行方式,最後完成仿生蟲的課題。相信學生們在這門課程結束後將對機構與感應器的關係有更深一層的理解及後續延伸的運用,整合多元的機構設計及多種感測器,一起玩出更有趣的機器人課程。
光感連桿仿生蟲

※學生們正在使用手電筒來進行光感的反應測試,利用多次的測試,才能確定自己的機構、程式是否都達到最佳的狀態

2018-04-25T10:16:06+00:00