Lý lịch

Đơn vị giới thiệu về VEX GO sẽ giúp bạn và học sinh của bạn làm quen với Bộ VEX GO. Học sinh sẽ làm việc để chuẩn bị cho chuyến hành trình khoa học khám phá sao Hỏa! Trẻ sẽ thử nghiệm với các mảnh ghép VEX GO và khám phá cách chúng hoạt động trong "công trình" STEM để rèn luyện tư duy không gian và kỹ năng xây dựng cơ bản.

Các mảnh ghép trong bộ VEX GO

Trẻ em thích thú với việc xây dựng và tháo rời đồ vật. VEX GO là những công trình sáng tạo do học sinh tạo ra phục vụ cho các nghiên cứu STEM. Học sinh sẽ được giới thiệu về các bộ phận của Bộ VEX GO trong suốt Chương trình Giới thiệu về Đơn vị Xây dựng.

Áp phích Bộ VEX GO liệt kê các danh mục chính của các bộ phận: chốt, chốt cách điện, trục, bánh răng, ròng rọc, đĩa, đầu nối, bánh xe, dầm, dầm góc, dầm lớn, tấm và thiết bị điện tử. Tấm áp phích cũng giới thiệu Công cụ Ghim và các bộ phận khác có trong bộ sản phẩm.

Hiểu biết

Sau đây là những điều cơ bản để xây dựng, đúng với hầu hết mọi thứ liên quan đến VEX cũng như trong thế giới thực.

Định hướng

Hãy tự mình thử, cũng như yêu cầu học sinh của bạn, tìm một tác phẩm được thể hiện trên áp phích và định hướng nó theo cùng một cách như trong hình minh họa. Học cách thực hiện điều này trong khi xây dựng đảm bảo các mảnh ghép được kết nối ở đúng vị trí, cũng như nâng cao khả năng lập luận về không gian cho các lần xây dựng trong tương lai. Khả năng hình dung một bộ phận trong "hộp kính" là một khái niệm quan trọng trong kỹ thuật vì nó phụ thuộc vào hình ảnh bạn tạo ra trong tâm trí. Hướng dẫn xây dựng VEX được tạo ra dựa trên những góc nhìn này, vì vậy hãy thử thách bản thân và định hướng lại bộ phận trên tay bạn để có góc nhìn tối ưu nhất khi chế tạo rô-bốt.

Danh mục bộ phận

VEX Robotics sử dụng bốn loại bộ phận chính. Bắt đầu từ Phòng thí nghiệm STEM, các hướng dẫn có hướng dẫn sẽ được sử dụng để hỗ trợ tư duy không gian của bạn trước khi bạn bắt đầu xây dựng tự do hoặc xây dựng mà không cần hướng dẫn có mục đích phù hợp với nhu cầu của bạn. Tất cả những gì bạn cần nhớ tại thời điểm này là bất kỳ bản dựng nào bạn có thể tưởng tượng đều hoàn toàn khả thi, vì nó chỉ bao gồm một thứ tự nhất định của các danh mục này. Hãy thử sắp xếp lại thứ tự này trong tương lai và bây giờ bạn có thể xây dựng tự do như những người chuyên nghiệp!

• Điện tử: cung cấp sự sống và trí thông minh cho robot của bạn.
• Thành phần cấu trúc: được sử dụng để gắn chặt các bộ phận lại với nhau và chứa hình dạng tổng thể của công trình
• Chốt: dùng để kết nối các thành phần cấu trúc.
• Linh kiện chuyển động: cung cấp chuyển động và các khả năng bổ sung cho robot của bạn.

Bạn và học sinh của bạn có thể xác định được những phần nào thuộc về từng loại không?

Xây dựng

Xây dựng bằng VEX GO được thiết kế theo hướng đơn giản. Các bộ phận kết nối có thể được coi như kết nối điện thoại của bạn với bộ sạc. Bạn không cần phải dùng lực quá mạnh, nhưng cũng không thể tùy tiện đặt nó lên một bộ phận khác. Hãy tự mình thử nhé! Sử dụng một chiếc ghim và kết nối nó với bất kỳ thanh dầm nào. Bạn sẽ có thể cảm nhận hoặc nghe thấy tiếng tách rõ ràng khi bộ phận đó được lắp vào hoàn toàn. Việc không kết nối hoàn toàn các bộ phận với nhau có thể dẫn đến hỏng hóc về mặt kết cấu sau này, đây là điều mà các kỹ sư cố gắng tránh.

Chốt và chốt cách điện

Vì chốt và chốt chặn kết nối các bộ phận khác lại với nhau nên học sinh có thể nhầm lẫn về công dụng của chúng. Các thanh giằng nối hai mảnh lại với nhau nhưng vẫn để lại một khoảng trống ở giữa. Mỗi loại khoảng cách sẽ có khoảng cách rộng khác nhau được tạo ra khi sử dụng.

Chốt nối hai hoặc nhiều mảnh lại với nhau sao cho chúng nằm phẳng với nhau. Chốt đỏ có thể kết nối với một mảnh ở mỗi bên. Ngược lại, Chốt Xanh có thể kết nối một mảnh ở một bên và với hai mảnh ở bên kia.

	Lợi ích của việc sử dụng chốt so với chốt cố định hoàn toàn phụ thuộc vào tình huống. Trong hình ảnh đầu tiên bên trái, điểm dừng được đánh dấu cung cấp tính toàn vẹn về mặt cấu trúc lớn hơn nhiều so với chốt trong tình huống này.
	Sau đây là một ví dụ cho thấy chốt màu đỏ sẽ hiệu quả hơn chốt cách điện. Dùng để cố định một thanh dầm chắc chắn mà không có khoảng trống giữa chúng với thanh dầm khác.
	Đây là ví dụ về chốt màu xanh lá cây cố định ba thanh dầm lại với nhau. Kỹ thuật xây dựng này có thể được sử dụng khi không có đủ không gian.

Đầu nối

Chốt và thanh giằng tạo ra các kết nối giữa các mảnh song song với nhau. Tuy nhiên, các đầu nối tạo ra kết nối ở góc vuông 90 độ. Đầu nối màu xanh lá cây và đầu nối màu cam cho phép kết nối góc vuông cũng như kết nối song song.

Sau đây là ví dụ về đầu nối đang được sử dụng, được khoanh tròn màu đỏ. Đầu nối này dùng để nối hai thanh dầm lại với nhau. Các đầu nối cực kỳ quan trọng khi cố gắng xây dựng theo các trục khác nhau.

Dầm và Tấm

Dầm và tấm được sử dụng để tạo nên phần móng kết cấu của hầu hết các công trình xây dựng. Đây là những miếng phẳng có chiều rộng và chiều dài khác nhau. Chiều rộng và chiều dài của dầm hoặc tấm có thể được đo bằng số lỗ trên tấm đó. Khi bắt đầu xây dựng, học sinh sẽ biết rằng dầm (rộng một lỗ) không ổn định bằng dầm lớn (rộng 2 lỗ) hoặc tấm (rộng 3 lỗ trở lên).

Bánh răng và Bánh xe

Học sinh cũng sẽ học cách sử dụng kết hợp các bánh răng và bánh xe thông qua Đơn vị này. Bánh răng được sử dụng để truyền lực từ vị trí này sang vị trí khác. Điều này có thể thực hiện được bằng các bánh răng có cùng kích thước để truyền cùng một lực hoặc bằng cách sử dụng các bánh răng có kích thước khác nhau để tạo ra lợi thế về tốc độ hoặc công suất khi truyền lực. Chốt hồng có thể được sử dụng để kết nối bánh răng với dầm hoặc tấm trong khi vẫn cho phép bánh răng quay tự do.

Có thể thấy ba ví dụ về cách sử dụng bánh răng trong quá trình chế tạo siêu xe có động cơ. Học sinh sẽ được học trong Phòng thí nghiệm STEM đi kèm về sự khác biệt mà kích thước bánh răng có thể tạo ra.

Công cụ ghim

Trong khi học sinh làm quen với Bộ VEX GO, các em chắc chắn sẽ cần sự trợ giúp để tách các mảnh ghép. Công cụ Ghim giúp học sinh tách các mảnh ghép thông qua ba chức năng khác nhau: Công cụ kéo, Công cụ đòn bẩy và Công cụ đẩy. Dụng cụ kéo này phù hợp nhất để tháo các chốt có một đầu còn trống.

Để sử dụng dụng cụ kéo, hãy cắm chốt vào khe ở mũi, bóp dụng cụ kéo chốt và kéo lại. Chốt có thể dễ dàng được rút ra khỏi lỗ. Trong trường hợp chốt không được lộ ra một phần, có thể sử dụng Pusher để đẩy một phần chốt ra. Đòn bẩy thích hợp nhất khi muốn ngắt kết nối hai thanh hoặc tấm ngang bằng với nhau. Có thể chèn đòn bẩy vào giữa hai mảnh và sử dụng để tách các mảnh được kết nối. Xem video bên dưới để biết ví dụ về từng cách sử dụng công cụ ghim.

Sứ mệnh tới sao Hỏa

Các nhà khoa học và kỹ sư thu thập thông tin từ những nơi xa xôi và khó tiếp cận trong hệ mặt trời như thế nào?

Sẽ là điều không thể tưởng tượng được nếu đưa con người lên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa mà không có công nghệ cần thiết để du hành, điều tra và duy trì sự sống ngoài không gian. Không gian và bề mặt sao Hỏa là môi trường khắc nghiệt đối với con người. Các kỹ sư phải thiết kế và chế tạo các công cụ để bảo vệ các phi hành gia và tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu khoa học trong bầu khí quyển khắc nghiệt của sao Hỏa.

Những sự thật thú vị về sao Hỏa cần cân nhắc khi thiết kế Đơn vị giới thiệu về Xây dựng:

• Bề mặt sao Hỏa rất lạnh và khô; ở hầu hết các nơi, bề mặt quá lạnh hoặc quá khô để cho phép các sinh vật trên Trái Đất phát triển và sinh sản.
• Nhiệt độ trung bình trên sao Hỏa thấp hơn nhiều so với -60°C (-83°F).
• Có mức độ bức xạ mặt trời cao, có thể gây tổn hại đến các mô trong cơ thể.
• Có rất ít hoặc không có bầu không khí.
• Không có nguồn thức ăn hoặc nước uống.

Các sáng kiến hiện tại

Các sáng kiến hiện tại về sao Hỏa bao gồm chương trình Mars 2020 của NASA và chương trình Moon to Mars của NASA. Dự án Mars 2020 của NASA hiện đang lên kế hoạch cho một dự án dài hạn về thám hiểm bề mặt và bầu khí quyển của sao Hỏa bằng robot. Nhiệm vụ xe tự hành Mars 2020 hướng đến các mục tiêu khoa học ưu tiên hàng đầu trong quá trình khám phá sao Hỏa, bao gồm tiềm năng sự sống trên sao Hỏa. Nhiệm vụ này cũng mang đến cơ hội thu thập kiến thức và trình diễn các công nghệ giải quyết những thách thức trong các chuyến thám hiểm sao Hỏa của con người trong tương lai. Chương trình Từ Mặt trăng đến Sao Hỏa của NASA khám phá sự mở rộng của con người qua hệ mặt trời thông qua các đối tác thương mại và quốc tế.

Những đột phá mới thú vị trong các sáng kiến không gian diễn ra mỗi ngày. Giáo viên và học sinh có thể cập nhật thông tin trên blog Teachable Moments của NASA. Teachable Moments là một nguồn tài nguyên tương tác bao gồm các cuộc phỏng vấn phi hành gia, video và hình ảnh hiện tại cùng các thử thách STEM hấp dẫn cả người lớn và trẻ em.

Độ ổn định & Cân bằng

Sự ổn định

Trong Phòng thí nghiệm 3, học sinh sẽ được yêu cầu xây dựng một bệ phóng ổn định và cân bằng. Một cấu trúc ổn định là cấu trúc không bị đổ, trượt hoặc sụp đổ khi chịu tác động của các lực bên ngoài như đẩy hoặc kéo. Độ ổn định là khả năng chống lại chuyển động không mong muốn của một công trình như trượt, lật hoặc sụp đổ. Hình dạng và vật liệu được sử dụng trong quá trình xây dựng quyết định khả năng chống lại các lực này và ảnh hưởng đến độ ổn định của công trình. Thông thường, các công trình có phần đế rộng sẽ ổn định hơn.

Sự cân bằng

Các kỹ sư quan tâm đến cách các vật thể cân bằng để họ có thể xây dựng các công trình an toàn (nhà hát, vòng đu quay và bệ phóng). Một cấu trúc cân bằng có trọng tâm vững chắc và không dễ bị dịch chuyển. Nó được thiết kế và chế tạo theo cách cân bằng các lực tác động lên nó, chẳng hạn như lực hấp dẫn. Sự cân bằng đặc biệt quan trọng trong trường hợp công trình có thể bị ảnh hưởng bởi tải trọng lớn hoặc các hiện tượng tự nhiên không thể đoán trước, chẳng hạn như du hành vũ trụ.

Quy trình thiết kế kỹ thuật

Học sinh sẽ sử dụng Quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP) để thiết và chế tạo tàu vũ trụ và căn cứ trên sao Hỏa. EDP là một loạt các bước mà các kỹ sư thực hiện để đưa ra giải pháp cho các vấn đề. Thông thường, giải pháp bao gồm việc thiết kế một sản phẩm đáp ứng các tiêu chí nhất định hoặc hoàn thành một nhiệm vụ nhất định.

Tiêu chuẩn Khoa học Thế hệ Tiếp theo chia EDP thành các bước sau: ĐỊNH NGHĨA → PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP → TỐI ƯU HÓA.

• Xác định các vấn đề kỹ thuật bao gồm việc nêu rõ vấn đề cần giải quyết theo tiêu chí thành công, các ràng buộc hoặc giới hạn.
• Việc thiết kế các giải pháp cho các vấn đề kỹ thuật bắt đầu bằng việc đưa ra một số giải pháp khả thi khác nhau, sau đó đánh giá các giải pháp tiềm năng để xem giải pháp nào đáp ứng tốt nhất các tiêu chí và hạn chế của vấn đề.
• Tối ưu hóa giải pháp thiết kế bao gồm một quá trình trong đó các giải pháp được thử nghiệm và tinh chỉnh một cách có hệ thống và thiết kế cuối cùng được cải thiện bằng cách đánh đổi các tính năng ít quan trọng để lấy các tính năng quan trọng hơn.

EDP có tính chất tuần hoàn hoặc lặp đi lặp lại. Đây là quá trình sản xuất, thử nghiệm, phân tích và tinh chỉnh một sản phẩm hoặc quy trình. Dựa trên kết quả thử nghiệm, các phiên bản mới sẽ được tạo ra và tiếp tục được sửa đổi cho đến khi nhóm thiết kế hài lòng với kết quả.

Trong đơn vị này, học sinh sẽ sử dụng EDP để mơ ước, lập kế hoạch và xây dựng căn cứ trên sao Hỏa. Sau khi xây dựng ban đầu, các nhóm sẽ thử nghiệm và cải thiện thiết kế cơ sở để đáp ứng các tiêu chí và hạn chế thiết kế.