Construye tu propio brazo robótico

Materiales de Construcción (para cada equipo)

Materiales Requeridos

• Tiras de cartón
• Vaso (para prueba): puede que desee probar varios tipos de vasos: plástico, espuma de poliestireno o papel, o simplemente probar uno.

Materiales alternativos

• Clips de carpeta
• Clips de papel
• Sujetadores de latón
• Bandas de goma
• Pinzas para la ropa
• palitos de helado
• Cable
• Sedal
• Cordón
• adhesivas
• Papel
• Lápices cortos / de golf

Materiales

• Copa (incluida en los materiales del equipo) 

Materiales de prueba alternativos

• Pruebe algunos artículos con más peso (es decir, una botella de agua o agregue artículos a la taza vacía) para que los equipos prueben levantar un artículo más pesado que la taza.

Proceso

Los equipos prueban sus diseños levantando la taza a una altura de al menos 6 ”desde una superficie (mesa, piso, etc.)

Los robots que trabajan en un entorno de fabricación se conocen como "robots industriales". Los robots industriales realizan tareas como clasificación, soldadura, pintura, ensamblaje de productos, empaque, etiquetado e inspección de calidad. Visite IEEE's Sitio web de robots y vea algunos videos de Unimate, el primer robot industrial jamás construido.

Titán: el brazo robótico más fuerte del mundo

https://robots.ieee.org/robots/titan/

Reto de Diseño

Ustedes son un equipo de ingenieros que trabajan juntos, utilizando el proceso de diseño de ingeniería, para diseñar un brazo robótico que cumpla con los criterios y restricciones del desafío.

Criterios

• Longitud del brazo: mínimo de 18 "
• Levante la taza a una altura de al menos 6 "desde una superficie (mesa, piso)

Limitaciones

• Utilice solo los materiales proporcionados
• Diseñar una solución en el tiempo proporcionado

1. Divida la clase en equipos de 2-4.
2. Reparta la hoja de trabajo Preguntas del ejercicio del brazo robótico, así como algunas hojas de papel para dibujar diseños.
3. Revise las secciones de Proceso de Diseño de Ingeniería, Desafío de Diseño, Criterios, Limitaciones y Materiales. Si el tiempo lo permite, revise las “Aplicaciones al Mundo Real” antes de realizar el desafío de diseño.
4. Antes de instruir a los estudiantes para que comiencen a hacer una lluvia de ideas y esbozar sus diseños, pídales que consideren lo siguiente:
   ● ¿Cómo se puede controlar el movimiento del brazo a distancia?
   ● ¿Cómo podría usar el hilo de pescar?
   ● Considere la fuerza del agarre en los diferentes tipos de copas.
   ● Mire a un recolector de basura como un posible ejemplo.
5. Proporcione a cada equipo sus materiales.
6. Explique que los estudiantes deben diseñar un brazo robótico a partir de elementos cotidianos. El brazo del robot debe tener un mínimo de 18 ”y levantar una taza a una altura de al menos 6” desde una superficie (mesa, piso).
7. Anuncie la cantidad de tiempo que tienen para diseñar y construir (se recomienda 1 hora).
8. Utilice un temporizador o un cronómetro en línea (función de cuenta atrás) para asegurarse de mantener el tiempo. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Dé a los estudiantes “avisos de tiempo” regulares para que se mantengan concentrados. Si tienen dificultades, hágales preguntas que los llevarán a una solución más rápido.
9. Los estudiantes se reúnen y desarrollan un plan para su brazo robótico. Acuerdan los materiales que necesitarán, escriben / dibujan su plan y presentan su plan a la clase. Los equipos pueden intercambiar materiales ilimitados con otros equipos para desarrollar su lista de piezas ideal.
10. Los equipos construyen sus diseños.
11. Pruebe los diseños de los brazos del robot y registre la altura a la que cada diseño pudo levantar la copa con éxito.
12. Como clase, discuta las preguntas de reflexión de los estudiantes.
13. Para obtener más contenido sobre el tema, consulte las secciones "Aplicaciones al Mundo Real" y "Explora Más".

Reflexión Estudiantil (cuaderno de ingeniería)

1. ¿Utilizó todos los materiales que se le proporcionaron? ¿Por qué o por qué no?
2. ¿Qué elemento fue más crítico para el diseño de su brazo robótico?
3. ¿Cómo ayudó trabajar en equipo en el proceso de diseño?
4. ¿Hubo inconvenientes en diseñar en equipo?
5. ¿Qué aprendiste de los diseños desarrollados por otros equipos?
6. Nombre tres industrias que utilizan robots en la fabricación:

La lección se puede realizar en tan solo 1 período de clase para estudiantes mayores. Sin embargo, para ayudar a los estudiantes a no sentirse apresurados y asegurar el éxito de los estudiantes (especialmente para los estudiantes más jóvenes), divida la lección en dos períodos para que los estudiantes tengan más tiempo para intercambiar ideas, probar ideas y finalizar su diseño. Realice las pruebas y el informe en el próximo período de clases.

• certificados: Inventores y solucionadores de problemas del mundo. Se reconocen veinticinco especialidades importantes en ingeniería (ver infografía).
• Hábitos de la Mente de Ingeniería (HMI): Seis formas únicas de como piensan los ingenieros.
• Proceso de Diseño de Ingeniería: El proceso que utilizan los ingenieros para resolver problemas.
• Criterios: Condiciones que debe cumplir el diseño como su tamaño total, etc.
• Limitaciones: Limitaciones de material, tiempo, tamaño del equipo, etc.
• Prototipo: Un modelo de trabajo de la solución a probar.
• Iteración: Probar y rediseñar es una iteración. Repetir (múltiples iteraciones).
• Robot industrial: Realiza tareas como clasificación, soldadura, pintura, ensamblaje de productos, empaque, etiquetado e inspección de calidad.
• Unir: Primer robot industrial jamás construido.

Enlaces a Internet

• Informe educativo de la NASA "Humanos y robots"
• PRIMERA Competencia de Robótica
• Libro de robots

Lectura Recomendada

• Inteligencia artificial para tontos (ISBN: 978-1119467656)
• Robótica moderna: mecánica, planificación y control (ISBN: 978-1107156302)
• Robótica: todo lo que necesita saber (ISBN: 978-1523731510)

Actividad de Escritura

Escribe un ensayo (o un párrafo según la edad) sobre cómo la invención de los robots y la robótica ha impactado la fabricación.

Alineación con los marcos curriculares

Nota: Todos los planes de lecciones de esta serie están alineados con Estándares Nacionales de Educación Científica que fueron producidos por el Consejo Nacional de Investigación y respaldados por la Asociación Nacional de Maestros de Ciencias y, si corresponde, también a los Estándares de Alfabetización Tecnológica de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica o los Principios y Estándares para Matemáticas Escolares del Consejo Nacional de Maestros de Matemáticas.

Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 5-8 (edades 10-14)

ESTÁNDAR DE CONTENIDO B: Ciencias Físicas

Como resultado de sus actividades, todos los estudiantes deben desarrollar una comprensión de

• Movimientos y fuerzas 
• Transferencia de energía 

Estándares Nacionales de Educación Científica Grados 9-12 (edades 14-18)

ESTÁNDAR DE CONTENIDO B: Ciencias Físicas 

Como resultado de sus actividades, todos los estudiantes deben desarrollar la comprensión de

• Movimientos y fuerzas 
• Interacciones de energía y materia. 

ESTÁNDAR DE CONTENIDO E: Ciencia y Tecnología

Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar

• Habilidades de diseño tecnológico 
• Comprensión de ciencia y tecnología. 

Estándares de alfabetización tecnológica: todas las edades

La naturaleza de la tecnología

• Estándar 3: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de las relaciones entre las tecnologías y las conexiones entre la tecnología y otros campos de estudio.

Tecnología y Sociedad

• Estándar 7: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de la influencia de la tecnología en la historia.

Diseño

• Estándar 9: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del diseño de ingeniería.
• Estándar 10: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del papel de la resolución de problemas, la investigación y el desarrollo, la invención y la innovación y la experimentación en la resolución de problemas.

Habilidades para un mundo tecnológico

• Estándar 11: Los estudiantes desarrollarán habilidades para aplicar el proceso de diseño.

El mundo diseñado

• Estándar 19: Los estudiantes desarrollarán una comprensión y serán capaces de seleccionar y utilizar tecnologías de fabricación.

¿Utilizó todos los materiales que se le proporcionaron? ¿Por qué o por qué no?

¿Qué elemento fue más crítico para el diseño de su brazo robótico?

¿Cómo ayudó el trabajo en equipo de cuatro en el proceso de diseño?

¿Hubo inconvenientes en diseñar en equipo?

¿Qué aprendiste de los diseños desarrollados por otros equipos?

Nombre tres industrias que utilizan robots en la fabricación:

Traducción del plan de lección

• swahili