Flippy,跳舞机器人

2020年3月2日 作者 奇先生 0

难度 <! - 3 - >
所需时间 平均(6-10天)
先决条件
材料可用性 该项目需要来自电子产品供应商的机器人零件。有关详细信息,请参阅材料和设备列表。预计项目时间包括零件的运输。
费用 低($ 20 – $ 50)
安全 使用热胶枪或超级胶水时需要成人监督。

摘要

你见过机器人舞吗?在这个项目中,您将构建自己的简单翻转,翻滚机器人,可以在地板或桌面上跳舞!如果您之前从未制作过机器人,并希望开始一个有趣,轻松的项目,那么这是一个很好的开始。您将按照指示制作一个基本的机器人,然后自己添加以使其更好!

目的

建立一个舞蹈机器人并改进其设计,使其更坚固。

积分

Ben Finio,PhD,Science Buddies

引用本页

此处提供了一般引用信息。请务必检查所使用方法的格式,包括大小写,并根据需要更新引文。

MLA风格

菲尼奥,本。”Flippy,舞蹈机器人。” 科学伙伴,2018年3月15日,https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Robotics_p027/robotics/flippy-the-dancing-robot。2019年7月6日访问。

APA风格

菲尼奥(2018年3月15日)。 Flippy,跳舞机器人。从…获得https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Robotics_p027/robotics/flippy-the-dancing-robot


最后编辑日期:2018-03-15

简介

想象一下邀请你的朋友参加一个舞会。你有美味的小吃和一些美妙的音乐,但当他们走进门时,他们看到的不是你跳舞,而是跳舞机器人!在这个项目中,你将构建一个机器人,就像图1所示的跳舞机器人Flippy,它可以在地板上跳舞,翻转和翻滚。图1之后的视频显示了机器人的运行情况。

flippy the dancing robot
图1。 Flippy跳舞机器人(注意:我们决定将此机器人命名为Flippy,但您可以根据需要为机器人命名)。

舞蹈机器人的视频演示。

机器人使用两个小电机来移动。每个电机在打开时都会旋转,并且有一个冰棒粘在它上面作为”腿” ,当它移动时会推动机器人。为了给电机供电,机器人还需要电池,它为电机提供。电力为您每天使用的电池供电设备提供动力,例如玩具或电视遥控器,并为插入墙壁插座的东西供电。当您将电机连接到电池时,您需要完成电气电路,这样可以让电流流动并使电机旋转。没有完整的电路,电流不能流到电机。如果您想了解有关电力的更多信息,可以阅读电力,磁力,&amp;电磁学教程

在此项目中,您将使用面包板(图1中的绿色矩形部分),以便更轻松地连接电路中的电线。面包板使初学者很容易制作电路,因为电线连接不是永久性的。如果你犯了错误,你可以拔出电线。您可以在Science Buddies参考如何使用面包板中学习如何使用面包板。

只有一个问题 – 所有在机器人身上翻转和翻滚都很难。如果你不小心,它甚至可能导致一些碎片脱落!在这个项目中,您将对您的工程技能进行测试,看看您是否可以设计和构建更坚固的舞蹈机器人。

术语和概念

  • 机器人
  • 电机
  • 电池
  • 电力
  • 电路
  • 面包板

问题

  • 为什么需要电池让电机旋转?
  • 什么是面包板,它有什么用?
  • 如果您的机器人崩溃了,您认为如何重新连接这些碎片以使其更强大?

参考书目


材料和设备

以下电子元件可从 Jameco Electronics :

您还需要以下工具和耗材:

  • Corks(2)
  • 冰棍棒(2)
  • 双面泡棉胶带
  • 电工胶带或胶带
  • 剪刀
  • 小型十字头螺丝刀
  • 热胶枪或超级胶水
  • 您可以用来帮助将机器人的各个部分连接在一起的其他材料。以下是一些建议:
    • 橡皮筋
    • 扭曲
    • 字符串
    • 塑造粘土
  • 实验室笔记本
  • 可选:用于装饰机器人的工艺品材料(管道清洁剂,googly眼睛等)
  • 可选:相机拍摄机器人照片

声明:Science Buddies参与联盟计划家庭科学工具 Amazon.com Carolina Biological ,以及 Jameco Electronics 。联盟计划的收益有助于支持Science Buddies,501(c)(3)公益慈善机构,为每个人免费提供资源。我们的首要任务是学生学习。如果您对我们网站上的建议您为科学项目所做的购买有任何意见(正面或负面),请告诉我们。写信给我们 scibuddy@sciencebuddies.org

实验程序

注意: 工程设计最好地描述了这个工程项目过程,而不是科学方法。您可能想问你的老师是否可以接受工程设计流程你的项目在开始之前。您可以了解有关工程设计过程的更多信息在科学伙伴工程设计流程指南

建立你的机器人

  1. 收集构建舞蹈机器人所需的所有材料(请参阅材料列表)。图2显示了机器人的主要部分。
构建舞蹈机器人的材料
图2. 构建舞蹈机器人的一些材料(注意:一些材料和工具,如剪刀和胶带,未显示)。

  1. 按如下方式将电池放入电池座中,如图3所示。
    1. 使用小型十字头螺丝刀卸下将盖子固定在电池座上的螺丝。
    2. 按下盖子,将其从电池座上滑下。
    3. 将电池放入电池座。确保电池上的”+” 符号与电池座内的”+” 符号对齐。
    4. 将盖子滑回电池座。它应该点击到位。您无需更换螺丝。
跳舞机器人电池座 <登记/>图3. 将电池放入电池座。

  1. 按如下方式将软木塞压在电机轴上,如图4所示。
    1. 小心翼翼地使用Phillips头螺丝刀(或其他尖头物体,如钢笔)在软木塞的一侧戳一个洞。
    2. 找到电机轴(白色部分从侧面伸出),它位于电机电线的另一侧。将电机轴牢固地压入软木塞中的孔中。
    3. 重复步骤3.a.-3.b.第二个软木塞和马达。
将软木塞到电机上跳舞机器人
图4. 将软木塞安装到电机轴上。

  1. 使用电工胶带或胶带将冰棍棒粘在软木塞上,如图5所示。冰棒棒的一端应与软木塞和电机的底部齐平。对两个电机都这样做。
将冰棍棒粘到软木塞上跳舞机器人
图5. 将冰棍棒粘在软木塞上。

  1. 使用双面泡沫胶带将电机粘贴到电池座上,如图6所示。
    1. 剪下两片双面泡棉胶带,将它们放在电池座背面侧的两端(没有电源开关的一侧)。
    2. 将电机牢牢按在双面胶带上,使软木塞从侧面(左右两侧)悬挂,如图6所示。电机应指向同一方向。
将电机安装到电池座上,用于跳舞机器人
图6. 将电机粘贴到电池座上。

  1. 将面包板安装在电机顶部,如图7所示。
    1. 将纸张背面从面包板底部剥离,露出粘性粘合剂。
    2. 将面包板的粘合部分牢牢按在电机顶部。
将面包板安装到跳舞机器人
图7. 将面包板安装到电机上。

连接电路

在连接电路之前,请记得查看Science Buddies参考资料如何使用面包板了解有关面包板的更多信息。要连接机器人的电路,请按照下列步骤操作:

  1. 将电池座连接到面包板,如图8所示。
    1. 调整机器人的方向,使电机的黑色和银色部分指向左侧,如图9所示。
    2. 将电池座的黑色线插入面包板的右上方孔(第一行和最右侧的列相遇)。
    3. 将电池座的红线插入面包板的右下方孔(最后一排和最右侧的列相遇)。
将电池座导线连接到跳舞机器人面包板电路
图8. 将电池座的电线连接到面包板。

  1. 一根电机线连接到面包板,如图9所示。
    1. 确保电池座的开关处于OFF位置。
    2. 选择一台电机(哪一台无关紧要)。
    3. 将电机的黑色电线插入面包板的第一排,靠近电池座的黑色电线。
    4. 将电机的红线插入面包板的最后一排,靠近电池座的红线。
面包板电路 <登记/>图9. 将第一根电机的电线连接到面包板。

  1. 现在是时候测试你的第一个电路了。
    1. 用一只手小心握住你的机器人,这样当你的手指和手臂旋转时,你的手指和手臂将不会被冰棒棍挡住。
    2. 用另一只手将电池座的开关转到ON位置。只需一个的电机(连接到面包板的电机)应该开始旋转。
    3. 如果电机没有旋转,请确保将电线牢固地推入面包板,并按照图9所示进行排列。
      1. 请记住,您需要一个完整的电路才能让电机工作。如果即使一根电线断开,电机也不会旋转。
      2. 如果您不小心将电线推入错误的孔中,您可以将其拉出并重新插入另一个孔中。这是面包板的好处;在建造赛道时,它们可以很容易地修复错误。
    4. 如果电机仍然没有旋转,请打开电池组并仔细检查以确保电池上的”+” 符号与电池组内的”+” 符号对齐。
    5. 如果电机仍然不旋转,请尝试使用新电池。
    6. 电机工作后,将电池座的开关转回OFF位置。

  2. 将第二根电机的电线连接到面包板,如图10所示。
    1. 注意:您将”向后” 插入此电机的电线(与插入其他电机电线的方式相比)。这将使电机在第一个方向的相反方向旋转,使机器人”跳” 而不是直线滚动。
    2. 将电机的红色电线插入面包板的第一排(电池座和其他电机的黑色电线旁边)。从左到右,面包板顶行的电线现在应该是红色,黑色,黑色。
    3. 将电机的黑色电线插入面包板的最后一排(电池座和其他电机的红色电线旁边)。从左到右,面包板底行的电线现在应该是黑色,红色,红色。
将电机线连接到跳舞机器人面包板电路
图10. 将第二根电机的电线连接到面包板。

  1. 现在,再次测试你的电路。
    1. 用一只手小心握住机器人,然后将电源开关转到ON位置。
    2. 电机应沿相反的方向旋转。如果一个电机完全没有旋转,或者电机以相同的方向旋转,请仔细检查您的接线是否与图10所示的相符。
  2. 恭喜你,你刚刚建造了你的第一个机器人!花一些时间欣赏你的创作,并开始考虑你可能想要装饰它或使它更坚固。如果你有一些想法,请转到下一部分。

建立更好的机器人

现在您已准备好按照工程设计流程来测试和重新设计您的机器人。

  1. 首先,您可能希望通过添加一些像googly眼睛这样的装饰来增加机器人的活力,如图11所示。如何装饰机器人完全取决于您。你可以添加贴纸,管道清洁剂,在机器人上绘制标记,或做任何你想做的事情; googly眼睛只是帮助你开始的一个想法!
flippy the dancing robot 图11. 装饰机器人,眼睛瞪着眼睛。

  1. 接下来,尝试弄清楚如何测试和重新设计您的机器人。首先打开机器人并将其放在地板上的空地中间。看着机器人跳舞和翻滚。机器人的”跳舞” 是否与任何真实的舞蹈风格相似?
    1. 注意:您的机器人在地毯上的效果可能比在瓷砖或木头等光滑的表面上更好。如果可能的话,在不同的表面上尝试机器人。
    2. 如果您在桌子上使用机器人,请务必小心,并在机器人脱落边缘之前抓住机器人。
  2. 继续观察,直到机器人出现故障为止(您可能需要设置等待时间的上限时间,例如10分钟;您不想坐在那里整天看机器人!)。以下是可能出错的一些示例:
    1. 其中一根电线可能会从面包板上松开。
    2. 其中一个软木塞可以从电机轴上掉下来。
    3. 将电机固定在电池组上的双面胶带可能会剥落。
    4. 你的一些装饰品,如图11中的googly眼睛,可能会掉下来.
  3. 如果出现问题,请关闭机器人并调查发生的事情。
    1. 哪个部分破了?
    2. 为什么你认为他们摔坏了?
    3. 在实验室笔记本中写下您的发现。如果您有相机,请使用相机拍摄机器人损坏的部分。
  4. 你不希望你的机器人在舞蹈表演的中间”断腿” 。您可以做些什么来解决问题并防止它再次发生?
    1. 例如,您可以使用哪些建筑材料来强化机器人?
    2. 如何使用更多胶带或橡皮筋将零件固定在一起?
    3. 使用热胶枪或超级胶水代替胶带怎么样? 注意:使用超级胶水或热胶枪时需要成人监督!
    4. 如何将电线捆绑在一起或将它们平放在机器人的身体上,这样它们就不会伸出来并且很容易被物体夹住?
    5. 你能用纸板为机器人的身体建造一个”盒子” ,它包裹着电池组,电机,面包板和电线;但是让软木塞从侧面伸出来让它们旋转?
    6. 重要:要记住的一件事是,最终,您需要更换机器人的电池。因此,您应该注意不要将电池组永久粘合在一起,或者设计一个无法再次打开以便接触电池组的外壳。确保您仍然可以将电池组的顶部和底部两部分分开,以便更换电池。
    7. 在实验室笔记本中写下您的一些想法。如果需要,您还可以草拟您想要进行的重新设计或更改。
      1. 如果您需要为科学展览项目保留正式的设计笔记本,请参阅工程设计中的Science Buddies资源笔记本

  5. 现在,使用您在步骤4中提出的一些想法修复损坏的机器人。记下您在实验室笔记本中修复机器人的方式,并记住如果您有相机,请拍摄维修照片。
  6. 重复步骤2-6,直到机器人在一段时间后不再断裂,直到您对机器人的表现感到满意为止。这是工程设计流程中非常重要的一部分。工程师很少在第一次尝试时就做对了!
    1. 请记住在实验室笔记本中记录每次破坏和修复的内容.
    2. 如果您将在科学博览会上进入您的项目,您可以将此信息和图片用作报告的一部分或显示板
  7. 当你最终完成后,尽情享受你的舞蹈机器人!为您的家人和朋友举办舞蹈表演吧!

如果你喜欢这个项目,你可能会喜欢探索这些相关的职业:

机器人工程师

你看过”变形金刚” 动画片系列还是看过”变形金刚” 电影?两个节目都是关于善恶机器人如何相互斗争以及中间人类的斗争。许多电视节目和电影都展示了机器人和人类之间的互动。虽然目前这是幻想,但在现实生活中,机器人扮演着有益的角色。机器人做的工作对人类来说可能是危险的。例如,一些机器人在受战争影响的国家中拆除地雷;其他人在恶劣的环境中工作,如海底和火星。每个机器人的核心都是机器人工程师,他们思考机器人需要做什么,并与几个工程学科合作设计和组装完美的设备。了解更多

机械工程师

机械工程师是你日常生活的一部分,设计你用来吃早餐的勺子,早餐的包装,牙膏管上的翻盖,夹克上的拉链,你上学的汽车,自行车或公共汽车,你坐的椅子,你抓住的门把手和打开的铰链,以及你用来测试的圆珠笔。事实上,你在周围看到的每一个物体都经过了机械工程师的手中。因此,他们的技能需要在几乎所有类型的行业中设计数百万种不同的产品。了解更多

Electrical&amp;电子工程师

正如陶工形成粘土,或钢铁工人模塑钢水,电气和电子工程师收集和塑造电力并用它来制造传输电力或传输信息的产品。电气和电子工程师可能专注于数百万制造或使用电力的产品之一,如手机,电动机,微波炉,医疗仪器,航空导航系统或掌上游戏。了解更多

机器人技术员

机器人不再是未来主义的机器。机器人现在和现在都用于制造业,医疗保健,服务业和军事应用。他们执行重复和危险的任务 – 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来构建,维护,编程并保持它们有效运行。机器人技术人员与机器人工程师一起构建和测试机器人。他们负责安装和维护机器人并使其保持在雇主的工作状态。如果您对使用机器人感兴趣,那么您的未来就在这里。了解更多



变体形式

  • 如果您为”腿” 制作不同的附件,请调查机器人的运动如何变化。例如,如果您将多个冰棍棒粘在一起形成”T” 或”X” 形状,而不是在每个软木塞上使用单个冰棍棒,会发生什么?
  • 使用秒表计算机器人每次新测试中断所需的时间,并制作数据图表。每次重新设计时机器人的使用寿命都会延长吗?你是否达到了收益递减的地步在测试之间,如果有的话,时间不会增加很多?
  • 尝试构建一个新的机器人体,其中电机没有相互对齐(例如,将它们彼此成90度角安装)。这会改变机器人的移动方式吗?
  • 订购另一个机器人套件并尝试使用三个甚至四个电机构建一个新机器人。它与你原来的舞蹈机器人相比如何?
  • 尝试使用不同尺寸的电池座(例如,2xAA或4xAA而不是3xAA;但不要在这些电机上使用9伏(V)电池,电压会太高)。他们会改变电机的速度吗?
  • 反转一个电机线的连接,使两个电机以相同方向旋转。而不是跳舞的机器人,制作一个赛车机器人。你能通过改变冰棍棒附件让机器人变得更快吗?例如,安装冰棒棍使它们在软木塞上居中而不是伸出,或者使用两根冰棒棍来制作”X” 。
  • 在您的电路中添加发光二极管(LED),以便机器人在跳舞时也会亮起。如果您以前没有使用过电路中的LED,请查看我们的电动玩具面团项目。请注意,您还需要在此电路中添加电阻,以防止LED烧坏。科学伙伴 LED交通手套:构建安全设备以引导流量 LED舞蹈手套:以自己的互动灯光秀开始派对项目详细介绍了LED和电阻器。
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