誰說教育機器人的價格不夠平民化?現在,隨手可得的吸管就能成為科技教育課堂中最實用的教材,不需要高價的設備和教具,讓師生或是親子都可以一起發揮創意設計並進一步建立科技領域的核心素養,甚至,減輕吸管造成的環境影響。
文/陳宣妤 圖/騏驥坊創客教育中心、編輯部
印象中的機器人教具,動則數千甚至數萬元,目前機器人在科技教育領域中,大多是扮演導入程式學習的工具,其實透過機器人還可以學習機構設計和機電整合,是建立科技領域核心素養的重要工具,在吸管機器人問世後,機器人教育已經邁向另一個快速普及化的新階段。
面對市面上琳瑯滿目的各種教具,老師們經常會造成「選擇困難症」-不知道要怎麼挑選適合的教具。好不容易下了決心,一打開整盒零件時,腦中又開始出現一連串問號,該怎麼連接零件才能組成該有的外型?總是在各種積木和材料之間舉棋不定,摸索了一段時間,好不容易整理出頭緒,但是面對價格時,為了有限的預算,又要開始另一串選擇困難的撞牆期。
吸管機器人最大的好處就是一次性的解決難以選擇的問題,因為價格相對低廉,降低選擇時的心理障礙和預算限制,上課時幾乎可以人手一組提高學習效率,即使沒有其他設備,也可以在一般教室進行機器人課程。
吸管機器人另一個壓倒性優點就是不需要非常多的工具,只要有剪刀、吸管和連接件,就能夠輕易的組成結構,再搭配上動力來源,如馬達、電池,就可以輕鬆地讓機構組合件變成仿生機器人,打破預算的設限,大幅降低了進入門檻,不論是在學校由老師帶課程,還是在家親子一起共學,吸管機器人都是在現階段能夠同時達到低進入門檻、高學習效率的機器人學習工具。
吸管機器人還有尺寸穩定、組裝穩固,不需額外上膠,可輕鬆並穩固地組合連桿與各種造型的特色。我們推薦的這組Strawbotics十合一套件包,每一款模型約需要5支吸管組成,單一模型組裝時間約40分鐘,適合現有的課程規劃,還可以鼓勵學生回收合適的廢棄吸管來組裝,可以輕鬆改變造型發揮創意,探索機構設計的奧妙兼做環保教育。
Strawbotics吸管機器人採用賴鴻州老師研發並申請專利的結構件,配合簡易的控制模式應用,可輕鬆組裝與改裝吸管機器人,以小型實作專題的形式引導學生進入機構設計的世界,並融入新興科技的認識與未來科技的發想,達到「做、用、想」核心素養目的,亦符合新課綱生活科技課程強調之整合、設計、實作與專題導向等特色,並能夠隨著使用者的創造發想擴充使用。
獲得專利的連接件是賴鴻州老師投入龐大心血的成果,可以解決一般吸管機器人承載力有限和結構不穩固等問題,讓組裝更簡易和多用途,使用可回收的吸管創作,能隨時拆裝、調整與重建。雖然零件是塑膠產品,但仍然能符合綠色設計的核心價值「3R」減量化(Reduce)、回收(Recycle)與重複使用(Reuse)。
在自造教育領域中,機構設計是相當不易教學的內容,但是跳過機構,就無法進一步學到設計。本教材以吸管為材料,配合專利設計的連接件,組裝成一根根的連桿,吸管可以隨時配合需要裁剪調整長度,快速做出各種形式的機構,透過實際動手做,提升學習的成果還可以延伸到機電整合和設計軟體的應用。
仿生機器人就是模仿生物的型態、構造、運動及行為模式的機器人。使用吸管組裝運動機構來模擬生物運動型態的仿生機器人,例如以曲柄連桿組為基本型態的四連桿機構,依連桿能否做全周旋轉或搖擺來區分,可得到三種基本型態,即曲柄搖桿機構、雙搖桿機構、雙曲柄機構。其他的四連桿機構,都是這三種型態的變形應用。
除了上面這十種範例,吸管機器人還有更多的變化,能製作手動帶動的機構玩具,用吸管做為連動零件,快速的組裝、應用各種機構做出有趣的連動機構,也可以運用一些簡單的雷射切割技巧製作機構,利用不同動力來源,如:風作為動力來源,製作風動力機構。還可以做進階控制的應用,使用搖桿以及手機控制。
Linkage是一種免費的電腦輔助設計程式,用於連桿機構的快速原型設計。透過增加連桿並將其連接到機構中的其他連桿組合的功能,能輕易地組裝出各種連桿機構。讓學生做完範例的實作外,能夠發揮創意設計原型,模擬運作的狀況,並將自己的設計實作出來。
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