पृष्ठभूमि

VEX GO बिल्डिंग परिचय इकाई आपको और आपके छात्रों को VEX GO किट से परिचित कराएगी। छात्र मंगल ग्रह के अन्वेषण के लिए एक वैज्ञानिक यात्रा की तैयारी करेंगे! वे VEX GO टुकड़ों के साथ प्रयोग करेंगे और पता लगाएंगे कि वे STEM "निर्माण" में किस प्रकार कार्य करते हैं, ताकि स्थानिक तर्क और आधारभूत निर्माण कौशल प्राप्त हो सकें।

VEX GO किट के टुकड़े

बच्चों को चीजें बनाने और उन्हें अलग करने में बहुत रुचि होती है। VEX GO बिल्ड STEM जांच के लिए छात्रों द्वारा निर्मित, रचनात्मक, भौतिक संरचनाएं हैं। विद्यार्थियों को बिल्डिंग यूनिट के परिचय के दौरान VEX GO किट के भागों से परिचित कराया जाएगा।

VEX GO किट पोस्टर में भागों की प्रमुख श्रेणियों की सूची दी गई है: पिन, स्टैंडऑफ, शाफ्ट, गियर, पुली, डिस्क, कनेक्टर, पहिए, बीम, एंगल बीम, बड़े बीम, प्लेट और इलेक्ट्रॉनिक्स। पोस्टर में पिन टूल और किट में शामिल अन्य टुकड़ों का भी उल्लेख किया गया है।

समझ

यहां निर्माण की मूल बातें दी गई हैं, जो VEX से संबंधित लगभग हर चीज के साथ-साथ वास्तविक दुनिया में भी लागू होती हैं।

अभिविन्यास

स्वयं प्रयास करें, साथ ही अपने विद्यार्थियों से कहें कि वे पोस्टर में दिखाए गए किसी टुकड़े को ढूंढें और उसे अपने हाथ में उसी प्रकार से बनाएं जैसा कि दिखाया गया है। निर्माण करते समय ऐसा करना सीखने से यह सुनिश्चित होता है कि टुकड़े सही स्थानों पर जुड़ रहे हैं, साथ ही यह भविष्य के निर्माण के लिए आपके स्थानिक तर्क को भी बढ़ाता है। किसी भाग को "ग्लास बॉक्स" में कल्पना कर पाना इंजीनियरिंग में एक बड़ी अवधारणा है, क्योंकि यह उस छवि पर निर्भर करता है जो आप अपने मन में बना रहे हैं। VEX निर्माण निर्देश इन दृश्यों को ध्यान में रखकर बनाए गए हैं, इसलिए अपने आप को चुनौती दें और अपने रोबोट को बनाते समय सर्वोत्तम इष्टतम दृश्य देखने के लिए अपने हाथ में भाग को पुनः व्यवस्थित करें।

भाग श्रेणियाँ

VEX रोबोटिक्स चार मुख्य श्रेणियों के भागों का उपयोग करता है। STEM लैब में शुरूआत करते समय, निर्देशित निर्देशों का उपयोग आपके स्थानिक तर्क को सुगम बनाने के लिए किया जाता है, इससे पहले कि आप स्वतंत्र रूप से निर्माण कार्य शुरू करें, या अपनी आवश्यकताओं के अनुरूप निर्देशित निर्देशों के बिना निर्माण कार्य शुरू करें। इस बिंदु पर आपको बस यह याद रखने की जरूरत है कि आप जिस भी निर्माण की कल्पना कर सकते हैं वह पूरी तरह संभव है, क्योंकि इसमें इन श्रेणियों का एक निश्चित क्रम शामिल है। भविष्य में इस क्रम को पुनः व्यवस्थित करने का प्रयास करें, और अब आप पेशेवरों की तरह स्वतंत्र रूप से निर्माण कर सकेंगे!

• इलेक्ट्रॉनिक्स: आपके रोबोट को जीवन और बुद्धिमत्ता प्रदान करें।
• संरचनात्मक घटक: भागों को एक साथ जोड़ने और निर्माण के समग्र आकार को बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है
• फास्टनर: संरचनात्मक घटकों को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है।
• गति घटक: आपके रोबोट को गति और अतिरिक्त क्षमताएं प्रदान करते हैं।

क्या आप और आपके छात्र यह निर्धारित कर सकते हैं कि कौन सा भाग किस श्रेणी में आता है?

इमारत

VEX GO के साथ निर्माण को सरलता को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किया गया है। कनेक्टिंग पार्ट्स को आपके फोन को चार्जर से जोड़ने के समान समझा जाना चाहिए। आपको अत्यधिक दबाव डालने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन आप इसे मनमाने ढंग से किसी अन्य भाग पर नहीं रख सकते। इसे स्वयं आज़माएँ! एक पिन का उपयोग करें और इसे किसी भी बीम से कनेक्ट करें। जब भाग पूरी तरह से अंदर चला जाए तो आपको एक विशिष्ट क्लिक की आवाज महसूस या सुनाई देनी चाहिए। टुकड़ों को एक साथ पूरी तरह से न जोड़ने से बाद में संरचनात्मक विफलता हो सकती है, जिसे इंजीनियर टालने का प्रयास करते हैं।

पिन और स्टैंडऑफ़

चूंकि पिन और स्टैंडऑफ अन्य टुकड़ों को एक साथ जोड़ते हैं, इसलिए छात्रों को उनके उपयोग में भ्रम हो सकता है। स्टैंडऑफ दो टुकड़ों को जोड़ता है लेकिन उनके बीच में जगह छोड़ देता है। प्रत्येक प्रकार के स्टैंडऑफ में अलग-अलग चौड़ाई का अंतराल होता है जो उसके उपयोग से उत्पन्न होता है।

पिन दो या अधिक टुकड़ों को इस प्रकार जोड़ते हैं कि वे एक दूसरे के साथ समतल हो जाएं। लाल पिन प्रत्येक तरफ एक टुकड़े से जुड़ सकता है। इसके विपरीत, ग्रीन पिन एक तरफ एक टुकड़े को तथा दूसरी तरफ दो टुकड़ों को जोड़ सकता है।

	पिन की तुलना में स्टैंडऑफ का उपयोग करने का लाभ पूरी तरह से स्थिति पर निर्भर करता है। बाईं ओर की पहली छवि में, हाइलाइट किया गया स्टैंडऑफ इस स्थिति में पिन की तुलना में कहीं अधिक संरचनात्मक अखंडता प्रदान करता है।
	यहां एक उदाहरण दिया गया है जिसमें लाल पिन स्टैंडऑफ की तुलना में बेहतर काम करेंगे। एक बीम को दूसरे बीम के बीच में कोई स्थान छोड़े बिना सुरक्षित रूप से सुरक्षित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
	यहां तीन बीमों को एक साथ सुरक्षित रखने वाले हरे पिन का उदाहरण दिया गया है। इस निर्माण तकनीक का उपयोग तब किया जा सकता है जब जगह उपलब्ध न हो।

कनेक्टर्स

पिन और स्टैंडऑफ उन टुकड़ों के बीच कनेक्शन बनाते हैं जो एक दूसरे के समानांतर होते हैं। हालाँकि, कनेक्टर 90 डिग्री के समकोण पर कनेक्शन बनाते हैं। ग्रीन कनेक्टर और ऑरेंज कनेक्टर समकोण कनेक्शन के साथ-साथ समानांतर कनेक्शन की भी अनुमति देते हैं।

यहां एक कनेक्टर का उदाहरण दिया गया है, जिसे लाल रंग से घेरा गया है। यह कनेक्टर दो बीमों को एक साथ जोड़ता है। विभिन्न अक्षों का निर्माण करते समय कनेक्टर अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं।

बीम और प्लेटें

अधिकांश निर्माणों का संरचनात्मक आधार बनाने के लिए बीम और प्लेटों का उपयोग किया जाता है। ये अलग-अलग चौड़ाई और लंबाई वाले सपाट टुकड़े हैं। किसी बीम या प्लेट की चौड़ाई और लंबाई उस टुकड़े पर छेदों की संख्या से मापी जा सकती है। निर्माण कार्य शुरू करते समय विद्यार्थी सीखेंगे कि बीम (एक छेद चौड़ाई) बड़े बीम (2 छेद चौड़ाई) या प्लेट (3 या अधिक छेद चौड़ाई) की तरह स्थिर नहीं होते हैं।

गियर और पहिए

छात्र इस इकाई के माध्यम से गियर और पहियों के संयोजन का उपयोग करना भी सीखेंगे। गियर का उपयोग बल को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। ऐसा समान बल स्थानांतरित करने के लिए समान आकार के गियरों के साथ किया जा सकता है, या बल स्थानांतरित करते समय गति या शक्ति लाभ उत्पन्न करने के लिए भिन्न-भिन्न आकार के गियरों का उपयोग करके किया जा सकता है। पिंक पिन का उपयोग गियर को बीम या प्लेट से जोड़ने के लिए किया जा सकता है, जबकि गियर को स्वतंत्र रूप से घूमने की अनुमति भी मिलती है।

मोटर चालित सुपर कार के निर्माण में गियर के उपयोग के तीन उदाहरण देखे जा सकते हैं। छात्र STEM लैब में सीखेंगे कि गियर के आकार से क्या अंतर आ सकता है।

पिन टूल

जब छात्र VEX GO किट से परिचित हो जाएंगे, तो उन्हें टुकड़ों को अलग करने में अनिवार्य रूप से सहायता की आवश्यकता होगी। पिन टूल छात्रों को तीन अलग-अलग कार्यों के माध्यम से टुकड़ों को अलग करने में मदद करता है: पुलर, लीवर और पुशर। पुलर उन पिनों को हटाने के लिए सबसे उपयुक्त है जिनका एक सिरा मुक्त हो।

पुलर का उपयोग करने के लिए, पिन को नाक के स्थान पर स्थित स्लॉट में डालें, पिन टूल को दबाएं, और पीछे खींचें। पिन को छेद से आसानी से निकाला जा सकेगा। यदि पिन आंशिक रूप से उजागर नहीं है, तो पुशर का उपयोग पिन के एक भाग को मुक्त करने के लिए किया जा सकता है। लीवर सबसे उपयुक्त तब होता है जब दो बीम या प्लेटों को अलग करने का प्रयास किया जाता है जो एक दूसरे के साथ समतल होती हैं। लीवर को दो टुकड़ों के बीच डाला जा सकता है और जुड़े हुए टुकड़ों को अलग करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। पिन टूल के प्रत्येक उपयोग का उदाहरण देखने के लिए नीचे दिया गया वीडियो देखें।

मंगल ग्रह के लिए मिशन

वैज्ञानिक और इंजीनियर सौरमंडल के उन स्थानों से जानकारी कैसे एकत्रित करते हैं जो दूर हैं और जहां पहुंचना कठिन है?

बाह्य अंतरिक्ष में यात्रा करने, जांच करने और जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक प्रौद्योगिकी के बिना मनुष्यों को चंद्रमा या मंगल ग्रह पर भेजना अकल्पनीय होगा। अंतरिक्ष और मंगल ग्रह की सतह मनुष्यों के लिए कठोर वातावरण हैं। इंजीनियरों को अंतरिक्ष यात्रियों की सुरक्षा के लिए उपकरणों का डिजाइन और निर्माण करना होगा तथा मंगल ग्रह के कठोर वातावरण में वैज्ञानिक जांच को सुविधाजनक बनाना होगा।

बिल्डिंग यूनिट के परिचय के लिए डिजाइन करते समय मंगल ग्रह के बारे में कुछ रोचक तथ्य ध्यान में रखें:

• मंगल ग्रह की सतह बहुत ठंडी और शुष्क है; अधिकांश स्थानों पर यह इतनी ठंडी या शुष्क है कि पृथ्वी के जीवों की वृद्धि और प्रजनन संभव नहीं है।
• मंगल ग्रह पर औसत तापमान -60°C (-83°F) से काफी नीचे है।
• सौर विकिरण का स्तर बहुत अधिक है, जो शरीर के ऊतकों को नुकसान पहुंचा सकता है।
• वहाँ वातावरण बहुत कम है या है ही नहीं।
• वहां भोजन या पानी का कोई स्रोत नहीं है।

वर्तमान पहल

वर्तमान मंगल पहलों में नासा का मंगल 2020 और नासा का चंद्रमा से मंगल कार्यक्रम शामिल हैं। नासा का मंगल 2020 मिशन वर्तमान में मंगल ग्रह की सतह और वायुमंडल के रोबोटिक अन्वेषण के लिए एक दीर्घकालिक परियोजना की योजना बना रहा है। मंगल 2020 रोवर मिशन मंगल ग्रह पर अन्वेषण के लिए उच्च प्राथमिकता वाले विज्ञान लक्ष्यों को संबोधित करता है, जिसमें मंगल ग्रह पर जीवन की संभावना भी शामिल है। यह मिशन ज्ञान इकट्ठा करने और प्रौद्योगिकियों का प्रदर्शन करने के अवसर भी प्रदान करता है जो मंगल ग्रह पर भविष्य के मानव अभियानों की चुनौतियों का समाधान करते हैं। नासा का चंद्रमा से मंगल तक का कार्यक्रम वाणिज्यिक और अंतर्राष्ट्रीय साझेदारों के माध्यम से सौर मंडल में मानव विस्तार की खोज करता है।

अंतरिक्ष पहल में प्रतिदिन रोमांचक नई सफलताएं सामने आती रहती हैं। शिक्षक और छात्र नासा के टीचएबल मोमेंट्स ब्लॉग पर नवीनतम जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। टीचएबल मोमेंट्स एक इंटरैक्टिव संसाधन है जिसमें अंतरिक्ष यात्रियों के साक्षात्कार, वर्तमान वीडियो और फोटो, तथा STEM चुनौतियां शामिल हैं जो वयस्कों और बच्चों दोनों के लिए आकर्षक हैं।

स्थिरता & संतुलन

स्थिरता

लैब 3 में छात्रों को एक ऐसा लॉन्च पैड बनाने के लिए कहा जाएगा जो स्थिर और संतुलित हो। एक स्थिर संरचना वह होती है जो बाहरी बलों जैसे धक्का या खिंचाव के कारण गिरने, खिसकने या ढहने से बच जाती है। स्थिरता किसी संरचना का फिसलने, गिरने या ढहने जैसी अवांछनीय गतिविधियों के प्रति प्रतिरोध है। किसी निर्माण में प्रयुक्त आकार और सामग्री इन बलों के प्रति उसके प्रतिरोध को निर्धारित करते हैं, तथा उसकी स्थिरता को प्रभावित करते हैं। आमतौर पर, चौड़े आधार वाली संरचनाएं अधिक स्थिर होती हैं।

संतुलन

इंजीनियरों की रुचि इस बात में है कि ऑब्जेक्ट किस प्रकार संतुलित करता है, ताकि वे सुरक्षित संरचनाएं (ऑडिटोरियम, फेरिस व्हील और लॉन्च पैड) बना सकें। संतुलित संरचना का गुरुत्वाकर्षण केंद्र मजबूत होता है और वह आसानी से हिलती नहीं है। इसे इस तरह से डिजाइन और निर्मित किया गया है कि यह अपने ऊपर कार्य करने वाली शक्तियों, जैसे गुरुत्वाकर्षण, को संतुलित कर सके। संतुलन विशेष रूप से उन मामलों में महत्वपूर्ण है जहां संरचना पर भारी भार या अप्रत्याशित प्राकृतिक घटनाओं, जैसे अंतरिक्ष यात्रा, का प्रभाव पड़ सकता है।

इंजीनियरिंग डिज़ाइन प्रक्रिया

छात्र अंतरिक्ष यान और मंगल बेस का डिजाइन और निर्माण करने के लिए इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया (ईडीपी) उपयोग करेंगे। ई.डी.पी. चरणों की एक श्रृंखला है जिसका पालन इंजीनियर समस्याओं का समाधान निकालने के लिए करते हैं। अक्सर, समाधान में ऐसे उत्पाद का डिजाइन करना शामिल होता है जो निश्चित मानदंडों को पूरा करता हो या किसी निश्चित कार्य को पूरा करता हो।

अगली पीढ़ी के विज्ञान मानक ईडीपी को निम्नलिखित चरणों में विभाजित करते हैं: परिभाषित करें → समाधान विकसित करें → अनुकूलन करें।

• इंजीनियरिंग समस्याओं को परिभाषित करने में सफलता के मानदंडों और बाधाओं या सीमाओं के संदर्भ में समस्या को यथासंभव स्पष्ट रूप से बताना शामिल है
• इंजीनियरिंग समस्याओं के लिए समाधान डिजाइन करना विभिन्न संभावित समाधानों को उत्पन्न करने से शुरू होता है, फिर संभावित समाधानों का मूल्यांकन करके यह देखा जाता है कि कौन से समाधान समस्या के मानदंडों और बाधाओं को सबसे अच्छी तरह से पूरा करते हैं।
• डिजाइन समाधान को अनुकूलित करने में एक प्रक्रिया शामिल होती है जिसमें समाधानों का व्यवस्थित रूप से परीक्षण और परिशोधन किया जाता है और अंतिम डिजाइन को कम महत्वपूर्ण विशेषताओं के स्थान पर अधिक महत्वपूर्ण विशेषताओं को शामिल करके बेहतर बनाया जाता है।

ई.डी.पी. चक्रीय या पुनरावृत्तीय प्रकृति का होता है। यह किसी उत्पाद या प्रक्रिया को बनाने, परीक्षण करने, विश्लेषण करने और परिष्कृत करने की प्रक्रिया है। परीक्षण के परिणामों के आधार पर, नए संस्करण बनाए जाते हैं, और उनमें तब तक संशोधन किया जाता रहता है जब तक कि डिजाइन टीम परिणामों से संतुष्ट न हो जाए।

इस इकाई में, छात्र मंगल ग्रह पर आधार बनाने, उसकी कल्पना करने और योजना बनाने के लिए ई.डी.पी. का उपयोग करेंगे। प्रारंभिक निर्माण के बाद, समूह डिजाइन मानदंडों और बाधाओं को पूरा करने के लिए अपने आधार डिजाइन का परीक्षण और सुधार करेंगे।