Achtergrond

In deze eenheid gaan studenten een build aanpassen om problemen op te lossen en observaties doen over de prestaties ervan.

Wat kan er aangepast worden in een VEX GO build?

Ingenieurs passen de principes van wetenschap en wiskunde toe om oplossingen te ontwikkelen voor uiteenlopende problemen. Eén manier om dit te doen is door huidige ontwerpen te innoveren en zo de prestaties te verbeteren door de verschillende onderdelen van een build aan te passen.

Er zijn veel onderdelen die studenten kunnen aanpassen aan een VEX GO-bouwwerk:

Structuur Subsysteem- Deze onderdelen vormen het “skelet” van de robot waaraan alle andere onderdelen zijn bevestigd. Dit subsysteem bestaat uit alle belangrijke structurele componenten van de VEX GO-kit. Deze onderdelen (balken, platen, connectoren, afstandhouders en pennen) zijn er in verschillende vormen en maten. Deze onderdelen worden aan elkaar verbonden en vormen zo het frame van de robot, dat meestal het chassis wordt genoemd.
- Zwaartepunt - Het zwaartepunt van de constructie is de plek waar het grootste deel van het gewicht op de constructie rust. Een stationaire constructie is het stabielst als het gewicht gecentreerd is. Soms passen ingenieurs echter het zwaartepunt aan om de prestaties van een constructie te verbeteren.
Het bewegingssubsysteem- Het bewegingssubsysteem (tandwielen, katrollen, wielen, motoren, touwen, knoppen, assen en askragen) combineert met de componenten van het structuursubsysteem in de meeste builds. Het is vergelijkbaar met de spieren die vastzitten aan het skelet van een menselijk lichaam. De meeste VEX GO-bewegingsstukken maken gebruik van een vierkant gat, dat op de vierkante VEX GO-assen past.
- Aandrijflijn- Hoewel sommige builds hun taken uitvoeren zonder te verplaatsen, moet een build vaak van locatie naar locatie worden verplaatst. Meestal maken studenten gebruik van een onderdeel met wielen, de zogenaamde aandrijflijn, om de mobiliteit van het bouwwerk te vergroten.
Voorbeeldmodificaties aan de veerwagen- Studenten ontwikkelen en testen modificaties aan de veerwagen in het lab. Zorg ervoor dat u voldoende ruimte hebt om de test uit te voeren. Gebruik bijvoorbeeld een lange gang of een gymzaalvloer.

Hieronder staan enkele voorbeelden van de aanpassingen die studenten kunnen proberen en de typische resultaten:
- Veerauto met het elastiek dubbel over de pinnen.
  - Het “veer”-gedeelte van de wagen is van cruciaal belang voor de beweging van de Spring Car. Hoe meer je het elastiek uitrekt, hoe meer potentiële energie er wordt opgeslagen en hoe verder en sneller de auto kan rijden. Ook de dikte van het elastiekje heeft invloed op de afstand. Een dikker elastiekje is namelijk moeilijker uit te rekken dan een dun elastiekje. De elastieken die bij de VEX GO-set worden geleverd, zijn gemaakt van siliconen, waardoor uw inlaatmechanismen gemakkelijker voorwerpen kunnen vastgrijpen. Ze werken echter niet zo goed bij verlenging als synthetische elastieken. Het verdubbelen van het elastiekje is dus geen goede aanpassing en kan de baarmoederband beschadigen.
- Veerwagen met twee elastiekjes over de pinnen
  - Omdat de auto verder en sneller moet kunnen rijden naarmate je het elastiekje meer uitrekt (zie het vorige voorbeeld), kunnen leerlingen ervoor kiezen om beide elastiekjes uit de set te gebruiken. Als ze er twee uitrekken, krijgen ze twee keer zoveel kracht, waardoor de veerwagen vooruit kan bewegen.
- Lenteauto met voorwielen vervangen door blauwe wielen
  - Deze aanpassing zorgt ervoor dat de Spring Car verder kan rijden, omdat de stabiliteit van de auto wordt verbeterd doordat de wielen breder zijn.

Wat is het technisch ontwerpproces?

Studenten gebruiken het Engineering Design Process (EDP) om de Spring Car aan te passen en zo de prestaties ervan te verbeteren. Het EDP is een reeks stappen die ingenieurs gebruiken om oplossingen voor problemen te bedenken.
bestaat de oplossing uit het ontwerpen van een product dat aan bepaalde criteria voldoet of een bepaalde taak volbrengt. Het EDP kan worden onderverdeeld in de volgende stappen: DEFINIËREN → OPLOSSINGEN ONTWIKKELEN → OPTIMALISEREN.

Bij het definiëren van technische problemen wordt het op te lossen probleem zo helder mogelijk geformuleerd in termen van criteria voor succes en beperkingen of limieten.
Het ontwerpen van oplossingen voor technische problemen begint met het bedenken van een aantal mogelijke oplossingen. Vervolgens worden de potentiële oplossingen geëvalueerd om te bepalen welke het beste voldoen aan de criteria en beperkingen van het probleem.
Het optimaliseren van de ontwerpoplossing is een proces waarbij oplossingen systematisch worden getest en verfijnd en waarbij het uiteindelijke ontwerp wordt verbeterd door minder belangrijke kenmerken in te ruilen voor kenmerken die belangrijker zijn.

Het EDP is cyclisch of iteratief van aard. Het is een proces van het maken, testen, analyseren en verfijnen van een product of proces. Op basis van de testresultaten worden nieuwe iteraties gemaakt. Deze worden voortdurend aangepast totdat het ontwerpteam tevreden is met de resultaten.

In deze eenheid gebruiken studenten het EDP om de Spring Car aan te passen en zo de prestaties ervan te verbeteren. Na een eerste bouwfase zullen de groepen vragen stellen om het ontwerp van de Spring Car te verbeteren en zo de prestaties te verbeteren. Dit is hetzelfde Engineering Design Process dat wordt behandeld in de Next Generation Science Standards (NGSS).

Wat zijn goede observatiepraktijken?

Een van de belangrijkste stappen in zowel de wetenschappelijke methode als het technisch ontwerpproces is het testen. Wetenschappers en ingenieurs zouden niet weten of hun resultaten succesvol zijn als ze geen gegevens zouden verzamelen door observaties te doen tijdens de testfase.

Er zijn twee soorten observaties:

Natuurlijke observatie: Dit type bestaat uit het observeren van iets in zijn natuurlijke staat, zonder enige tussenkomst. Bij dit type observaties kijken wetenschappers toe en wachten ze totdat er tijdens een experiment een gebeurtenis plaatsvindt.
Gefaseerde observatie: Ingenieurs en wetenschappers omringen hun projecten meestal met de vraag ‘wat als… " vraag. "Wat is het zwaartepunt van deze constructie?" "Wat als ik de lengte van de balk op het chassis verander?" Bij dit type observatie grijpt de tester in en observeert het resultaat. Dit soort testen kan meerdere malen worden waargenomen, omdat ze opnieuw kunnen worden uitgevoerd.

Bij het uitvoeren van een gefaseerde observatie zijn er een aantal richtlijnen die u moet volgen:

Bepaal vooraf wat u wilt observeren. Dit moet gebeuren in de planningsfase van het Engineering Design-proces. Een groep kan niet vaststellen of ze succesvol zijn als ze niet weten wat ze onderzoeken.
Verander slechts één element tegelijk. Alle andere elementen moeten gelijk blijven, zodat kan worden vastgesteld of het geteste element succesvol is.
Bepaal het benodigde aantal observaties. Tijd, benodigdheden en locatie kunnen een factor zijn bij het bepalen hoe vaak een test opnieuw kan worden uitgevoerd.
Maak een schema. Als meerdere groepen in dezelfde ruimte testruns uitvoeren, zorgt een schema ervoor dat er geen verwarring ontstaat en iedereen de kans krijgt om zijn of haar builds te testen.
Noteer uw observaties zodat anderen ze kunnen gebruiken. Gebruik precieze termen en nauwkeurige metingen wanneer u uw gegevens vastlegt.
Beslis welke hulpmiddelen u wilt gebruiken. Er zijn veel soorten hulpmiddelen die ingenieurs gebruiken bij het testen.
- Deze hulpmiddelen maken nauwkeurigere en preciezere observaties mogelijk:
  - Heersers
  - Thermometers
  - Schubben
  - Camera's

< Terug Terug naar Labs Volgende >