百变 STEM 课堂百变 STEM 课堂

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靓中设计与科技科科主任刘伟成(左)与综合科学科科主任陈玮麟为读者进行 STEM 课程设计讲解。

仿生机械臂

若果告诉大家,有学校能教授小学生製作原理类似的机械臂呢?靓中设计与科技科科主任刘伟成累积了两年的 Arduino 比赛经验,今年进一步优化整项学习设计,成就了学生的自学精神。他讲解设计仍以 Arduino 为基础,但配合四个 Servo Motor ,加入纸皮和雪条棍,让小学生製作出机械臂。

举一反十 製作变型机械

比赛之外,同一设计概念也有应用于课堂。说到底,所有的机械设计只是一块 Arduino 加上 Servo Motor 。日常中学课堂上,他教授的是变化及应用,他举例机械臂使用的是 180 度 Servo Motor ,当转用 360 度 Servo Motor 时,就能变身攀爬机械动物;若再进一步于底部加上防水物料,就可变作小船。

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同一组物料,左边是六脚机械人,右边是攀爬机械人。

过往两年,他留意到组装硬件时,若规定学生的设计,会在过程中引发大量问题。因此他今年改变学习方式,设计了多款机械臂成品供参赛者参考,然后录影片段教授当中原理,再让学生观看片段后自由设计及组合。结果令学习时间大幅缩减之外,製成品结果也大放异彩。

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Arduino 比赛已是第三年举行,刘老师指出有幸得到赞助机构支持。

硬件外,编程方面也使用类似方法,将机械臂比赛难度分为两类。给予学生的编程任务是运用机械臂移走指定物品,初级者一次移走一件共五件,进阶者可以全自动完成任务。此编程任务难度甚高,毕竟当中涉及三维空间概念。刘老师感意外的是也有小学生能达成进阶任务。

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三组展示机械臂各有不同,第一组设计最基本,展用 Arduino 直接控制 Servo 。

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第二组设计加入旋转扭,让用家可直接控制每一个关节。

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第三组设计是图中右边摸拟成人手关节,如此就可直控制左边的机械臂。

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当放宽设计方式后,比赛里学生创作出各式各样的设计。

废物再做 迷你立体打印机

目前刘老师正着手一个新专案,就是带领学生废物再做。他利用学校废置的 CD-Rom 内部组件,製作迷你立体打印机。只要细心观看立体打印机的原理,不难理解当中所用的是 Arduino 基板、 Servo Motor 、支架和皮带作传动, CD-Rom 内部已提供了支架和皮带。只要运用 Inkscape 软件,将设计图案转换成向量图,然后用 Grbl controller 读取档案,再运用 Arduino 控制硬件就完成软件部份。小编对于此部份就十分感兴趣,已邀请刘老师期望日后他有空间向大家分享。

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迷你立体打印机是最新作品,于 Arduino 和 Servo Motor 若配合笔(左)就可以绘画,配合镭射头可作雕刻。

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