पृष्ठभूमि

VEX GO बिल्डिंग यूनिट का परिचय आपको और आपके छात्रों को VEX GO किट से परिचित कराएगा। छात्र मंगल ग्रह की खोज के लिए एक वैज्ञानिक यात्रा की तैयारी में जुटेंगे! वे VEX GO के टुकड़ों के साथ प्रयोग करेंगे और STEM "निर्माण" में उनके कार्य करने के तरीके का पता लगाएंगे ताकि स्थानिक तर्क और मूलभूत निर्माण कौशल प्राप्त कर सकें।

VEX GO किट में शामिल पुर्जे

बच्चों को चीजें बनाने और उन्हें तोड़ने में बहुत आनंद आता है। VEX GO द्वारा निर्मित संरचनाएं STEM अनुसंधान के लिए छात्रों द्वारा बनाई गई रचनात्मक भौतिक संरचनाएं हैं। बिल्डिंग यूनिट के परिचय के दौरान छात्रों को VEX GO किट के विभिन्न हिस्सों से परिचित कराया जाएगा।

VEX GO किट के पोस्टर में पुर्जों की प्रमुख श्रेणियां सूचीबद्ध हैं: 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 उपकरणों का भी उल्लेख किया गया है।

समझ

यहां निर्माण के बुनियादी सिद्धांत दिए गए हैं, जो VEX से संबंधित लगभग हर चीज के साथ-साथ वास्तविक दुनिया में भी लागू होते हैं।

अभिविन्यास

स्वयं भी प्रयास करें, और अपने छात्रों से भी कहें, कि वे पोस्टर में दिखाए गए किसी एक टुकड़े को ढूंढें और उसे अपने हाथ में उसी तरह से पकड़ें जैसा कि दिखाया गया है। निर्माण के दौरान ऐसा करना सीखने से यह सुनिश्चित होता है कि टुकड़े सही स्थानों पर जुड़ रहे हैं, साथ ही यह भविष्य के निर्माणों के लिए आपकी स्थानिक तर्क क्षमता को भी बढ़ाता है। किसी हिस्से को "कांच के बक्से" में देखने की क्षमता इंजीनियरिंग में एक बहुत बड़ी अवधारणा है क्योंकि यह आपके दिमाग में बन रही छवि पर निर्भर करती है। VEX बिल्ड इंस्ट्रक्शंस इन्हीं दृश्यों को ध्यान में रखकर बनाए गए हैं, इसलिए खुद को चुनौती दें और अपने हाथ में मौजूद हिस्से को फिर से इस तरह से व्यवस्थित करें ताकि रोबोट बनाते समय आपको सबसे अच्छा और अनुकूल दृश्य मिल सके।

भाग श्रेणियाँ

VEX रोबोटिक्स चार मुख्य श्रेणियों के पुर्जों का उपयोग करता है। एसटीईएम लैब में शुरुआत करते हुए, निर्देशित निर्देशों का उपयोग आपकी स्थानिक तर्क क्षमता को बढ़ाने के लिए किया जाता है, इससे पहले कि आप स्वतंत्र निर्माण करें, या अपनी आवश्यकताओं के अनुरूप निर्माण करने के उद्देश्य से बिना निर्देशित निर्देशों के निर्माण करें। इस समय आपको बस इतना याद रखना है कि आप जिस भी निर्माण की कल्पना कर सकते हैं, वह बिल्कुल संभव है, क्योंकि इसमें बस इन श्रेणियों का एक निश्चित क्रम शामिल होता है। भविष्य में इस क्रम को बदलकर देखें, और आप पेशेवरों की तरह फ्री-बिल्डिंग कर पाएंगे!

• इलेक्ट्रॉनिक्स: आपके रोबोट को जीवन और बुद्धि प्रदान करते हैं।
• संरचनात्मक घटक: इनका उपयोग भागों को आपस में जोड़ने और निर्माण के समग्र आकार को बनाए रखने के लिए किया जाता है।
• फास्टनर: इनका उपयोग संरचनात्मक घटकों को जोड़ने के लिए 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 से भाग किस श्रेणी में आते हैं?

इमारत

VEX GO के साथ निर्माण करना सरलता को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किया गया है। इन पुर्जों को जोड़ने को ऐसे समझें जैसे आप अपने फोन को चार्जर से जोड़ रहे हों। आपको अत्यधिक दबाव डालने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन आप इसे मनमाने ढंग से किसी दूसरे हिस्से पर नहीं रख सकते। इसे स्वयं आजमाकर देखें! एक पिन का उपयोग करें और इसे किसी भी बीम से जोड़ें। जब वह हिस्सा पूरी तरह से अंदर चला जाए तो आपको एक स्पष्ट क्लिक की आवाज सुनाई या महसूस होनी चाहिए। पुर्जों को पूरी तरह से आपस में न जोड़ने से बाद में संरचनात्मक विफलता हो सकती है, जिससे इंजीनियर बचने की कोशिश करते हैं।

पिन और गतिरोध

क्योंकि पिन और स्टैंडऑफ अन्य टुकड़ों को आपस में जोड़ते हैं, इसलिए छात्र इनके उपयोग को लेकर भ्रमित हो सकते हैं। गतिरोध दो टुकड़ों को जोड़ता है लेकिन उनके बीच एक खाली जगह छोड़ देता है। प्रत्येक प्रकार के गतिरोध के उपयोग से उत्पन्न होने वाले अंतराल की चौड़ाई अलग-अलग होती है।

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

	स्टैंडऑफ का उपयोग करने का लाभ पिन के मुकाबले 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 मजबूती प्रदान करता है।
	यहां एक उदाहरण दिया गया है जिसमें स्टैंडऑफ की तुलना में लाल पिन बेहतर काम करेंगे। इसका उपयोग एक बीम को दूसरे बीम से बिना किसी अंतराल के मजबूती से जोड़ने के लिए किया जाता है।
	यहां एक हरे रंग की पिन का उदाहरण दिया गया है जो तीन बीमों को एक साथ सुरक्षित रूप से जोड़े हुए है। इस निर्माण तकनीक का उपयोग तब किया जा सकता है जब स्थान की कोई सीमा न हो।

कनेक्टर

पिन और स्टैंडऑफ समानांतर रखे गए टुकड़ों के बीच संबंध स्थापित करते हैं। हालांकि, 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 कनेक्टर के उपयोग का एक उदाहरण दिया गया है, जिसे लाल रंग से घेरा गया है। यह कनेक्टर दो बीमों को आपस में जोड़ता है। अलग-अलग अक्षों में निर्माण करते समय कनेक्टर्स अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं।

बीम और प्लेट

अधिकांश इमारतों की संरचनात्मक नींव बनाने के लिए बीम और प्लेटों का उपयोग किया जाता है। ये अलग-अलग चौड़ाई और लंबाई वाले चपटे टुकड़े हैं। किसी बीम या प्लेट की चौड़ाई और लंबाई को उस पर मौजूद छेदों की संख्या से मापा जा सकता है। छात्र निर्माण कार्य शुरू करते समय यह सीखेंगे कि बीम (एक छेद चौड़ाई वाली) बड़ी बीम (2 छेद चौड़ाई वाली) या प्लेट (3 या अधिक छेद चौड़ाई वाली) जितनी स्थिर नहीं होती हैं।

गियर और पहिए

इस यूनिट के माध्यम से छात्र गियर और पहियों के संयोजन का उपयोग करना भी सीखेंगे। बल को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने के लिए गियर का उपयोग किया जाता है। यह समान बल को स्थानांतरित करने के लिए समान आकार के गियर का उपयोग करके या बल के स्थानांतरण के दौरान गति या शक्ति का लाभ प्राप्त करने के लिए अलग-अलग आकार के गियर का उपयोग करके किया जा सकता है। पिंक पिन का उपयोग गियर को बीम या प्लेट से जोड़ने के लिए किया जा सकता है, जिससे गियर स्वतंत्र रूप से घूम सके।

मोटरयुक्त सुपर कार के निर्माण में गियर के उपयोग के तीन उदाहरण देखे जा सकते हैं। साथ में दी गई एसटीईएम लैब में छात्र यह सीखेंगे कि गियर के आकार से क्या फर्क पड़ सकता है।

पिन टूल

जैसे-जैसे छात्र VEX GO किट से परिचित होते जाएंगे, उन्हें इसके पुर्जों को अलग करने में मदद की आवश्यकता अवश्य होगी। पिन टूल छात्रों को तीन अलग-अलग कार्यों के माध्यम से टुकड़ों को अलग करने में मदद करता है: खींचने वाला, उत्तोलक और धकेलने वाला। यह पुलर उन पिनों को निकालने के लिए सबसे उपयुक्त है जिनका एक सिरा खुला हो।

पुलर का उपयोग करने के लिए, पिन को नोक पर बने स्लॉट में डालें, पिन टूल को दबाएं और पीछे की ओर खींचें। पिन को छेद से आसानी से निकाला जा सकता है। यदि पिन आंशिक रूप से बाहर नहीं निकली हुई है, तो पुशर का उपयोग करके पिन के एक हिस्से को बाहर धकेला जा सकता है। जब दो बीम या प्लेटें एक दूसरे से सटी हुई हों और उन्हें अलग करने का प्रयास किया जा रहा हो, तो लीवर सबसे उपयुक्त होता है। लीवर को दोनों टुकड़ों के बीच में डाला जा सकता है और इसका उपयोग जुड़े हुए टुकड़ों को अलग करने के लिए किया जा सकता है। पिन टूल के प्रत्येक उपयोग का उदाहरण देखने के लिए नीचे दिया गया वीडियो देखें।

मंगल ग्रह पर मिशन

वैज्ञानिक और इंजीनियर सौर मंडल के उन स्थानों से जानकारी कैसे एकत्र करते हैं जो बहुत दूर हैं और जहां पहुंचना मुश्किल है?

अंतरिक्ष में यात्रा करने, अनुसंधान करने और जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक तकनीक के बिना मनुष्यों को चंद्रमा या मंगल पर भेजना अकल्पनीय होगा। अंतरिक्ष और मंगल ग्रह की सतह मनुष्यों के लिए बेहद कठिन वातावरण हैं। इंजीनियरों को मंगल ग्रह के कठोर वातावरण में अंतरिक्ष यात्रियों की सुरक्षा और वैज्ञानिक अनुसंधान को सुविधाजनक बनाने के लिए उपकरण डिजाइन और निर्माण करने होंगे।

मंगल ग्रह सतह

बिल्डिंग यूनिट के परिचय के लिए डिजाइन करते समय मंगल ग्रह के बारे में कुछ रोचक तथ्य जिन पर विचार किया जा सकता है:

• मंगल ग्रह की सतह बहुत ठंडी और शुष्क है; अधिकांश स्थानों पर, यह इतनी ठंडी या शुष्क है कि पृथ्वी के जीवों का विकास और प्रजनन संभव नहीं है।
• मंगल ग्रह पर औसत तापमान -60°C (-83°F) से काफी नीचे है।
• सूर्य की विकिरण का स्तर बहुत अधिक है, जिससे शरीर के ऊतकों को नुकसान पहुंच सकता है।
• यहां का वातावरण नाममात्र का है या बिल्कुल भी नहीं है।
• यहां भोजन या पानी का कोई स्रोत नहीं है।

वर्तमान पहलें

वर्तमान में नासा की मंगल ग्रह संबंधी पहलों में नासा का मार्स 2020 और नासा का मून टू मार्स कार्यक्रम शामिल हैं। नासा का मार्स 2020 मिशन वर्तमान में मंगल ग्रह की सतह और वायुमंडल की रोबोटिक खोज के लिए एक दीर्घकालिक परियोजना की योजना बना रहा है। मार्स 2020 रोवर मिशन मंगल ग्रह के अन्वेषण के लिए उच्च प्राथमिकता वाले वैज्ञानिक लक्ष्यों को संबोधित करता है, जिसमें मंगल ग्रह पर जीवन की संभावना भी शामिल है। यह मिशन मंगल ग्रह पर भविष्य के मानव अभियानों की चुनौतियों का समाधान करने के लिए ज्ञान एकत्रित करने और प्रौद्योगिकियों का प्रदर्शन करने के अवसर भी प्रदान करता है। नासा का मून टू मार्स कार्यक्रम वाणिज्यिक और अंतरराष्ट्रीय भागीदारों के माध्यम से सौर मंडल में मानव विस्तार की संभावनाओं का पता लगाता है।

अंतरिक्ष संबंधी पहलों में प्रतिदिन रोमांचक नई उपलब्धियां हासिल होती रहती हैं। शिक्षक और छात्र नासा के टीचेबल मोमेंट्स ब्लॉग पर नवीनतम जानकारी प्राप्त कर सकते हैं। टीचेबल मोमेंट्स एक इंटरैक्टिव संसाधन है जिसमें अंतरिक्ष यात्रियों के साक्षात्कार, वर्तमान वीडियो और तस्वीरें, और STEM चुनौतियां शामिल हैं जो वयस्कों और बच्चों दोनों के लिए समान रूप से आकर्षक हैं।

स्थिरता & संतुलन

स्थिरता

लैब 3 में, छात्रों को एक स्थिर और संतुलित लॉन्च पैड बनाने के लिए कहा जाएगा। एक स्थिर संरचना वह होती है जो धक्का या खिंचाव जैसी बाहरी ताकतों के लगने पर भी पलटती, खिसकती या ढहती नहीं है। स्थिरता किसी संरचना की अवांछित गति जैसे कि खिसकने, पलटने या ढहने के प्रति प्रतिरोध क्षमता है। किसी इमारत की आकृति और उसमें प्रयुक्त सामग्री इन बलों के प्रति उसके प्रतिरोध को निर्धारित करती है और उसकी स्थिरता को प्रभावित करती है। आम तौर पर, चौड़े आधार वाली संरचनाएं अधिक स्थिर होती हैं।

संतुलन

इंजीनियर इस बात में रुचि रखते हैं कि वस्तुएं किस प्रकार होती हैं ताकि वे सुरक्षित संरचनाएं (ऑडिटोरियम, फेरिस व्हील और लॉन्च पैड) बना सकें। एक 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 इस पर कार्य करने वाले बलों, जैसे कि गुरुत्वाकर्षण बल, को संतुलित कर सके। संतुलन विशेष रूप से उन मामलों में महत्वपूर्ण है जहां किसी संरचना पर भारी भार या अंतरिक्ष यात्रा जैसी अप्रत्याशित प्राकृतिक घटनाओं का प्रभाव पड़ सकता है।

इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया

छात्र डिजाइन प्रक्रिया ( ) का उपयोग करके एक अंतरिक्ष यान और मंगल ग्रह पर एक बेस का डिजाइन और निर्माण करेंगे। ईडीपी उन चरणों की एक श्रृंखला है जिनका पालन इंजीनियर समस्याओं के समाधान खोजने के लिए करते हैं। अक्सर, समाधान में एक ऐसा उत्पाद डिजाइन करना शामिल होता है जो कुछ मानदंडों को पूरा करता हो या एक निश्चित कार्य को पूरा करता हो।

नेक्स्ट जेनरेशन साइंस स्टैंडर्ड्स ईडीपी को निम्नलिखित चरणों में विभाजित करता है: परिभाषित करें → समाधान विकसित करें → अनुकूलित करें।

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

ईडीपी प्रकृति में चक्रीय या पुनरावृत्ति वाली होती 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 तैयार किए जाते हैं, और तब तक उनमें संशोधन किया जाता है जब तक कि डिजाइन टीम परिणामों से संतुष्ट नहीं हो जाती।

इस इकाई में, छात्र ईडीपी का उपयोग करके मंगल ग्रह पर एक सैन्य अड्डा बनाने की कल्पना करेंगे, योजना बनाएंगे और उसका निर्माण करेंगे। प्रारंभिक निर्माण के बाद, समूह डिजाइन मानदंडों और बाधाओं को पूरा करने के लिए अपने मूल डिजाइन का परीक्षण और सुधार करेंगे।