Power tech仿生機(jī)器人與物理教學(xué)

軒洪波+萬(wàn)鐘

Power Tech仿生機(jī)器人活動(dòng)是一種模仿生物運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行創(chuàng)意制作的活動(dòng)，要求利用小型直流電機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)，做出仿生運(yùn)動(dòng)方式的機(jī)器人。不同作品仿生的基本要求不同，如“萬(wàn)獸之王”要求能夠像老虎一樣四腳行走，“機(jī)械戰(zhàn)鼠”要求像袋鼠一樣跳躍前進(jìn)，“蟲(chóng)蟲(chóng)危機(jī)”要求像毛毛蟲(chóng)一樣蠕動(dòng)爬行，“螞蟻雄兵”要求能夠像螞蟻一樣爬行，“龍貓巴士”要求像巴士一樣四輪前進(jìn)。仿生機(jī)器人比賽方式主要包括：直線(xiàn)競(jìng)速、拔河、接力、好漢爬坡、繞圈、翻滾等。

Power Tech 仿生機(jī)器人活動(dòng)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生“好思考、喜思考、樂(lè)創(chuàng)作、肯創(chuàng)作”的良好思維習(xí)慣能起到很大的作用。創(chuàng)意制作要求在3個(gè)小時(shí)內(nèi)，將電動(dòng)機(jī)、齒輪、木板、木棍加工成仿生機(jī)器人，并且必須獨(dú)立完成制作，然后用自己制作的機(jī)器人進(jìn)行規(guī)定的項(xiàng)目比賽。主辦方提供比賽的材料包——木板、電池盒、電動(dòng)機(jī)、冰棒棍、齒輪組、螺絲等。參賽選手可以自帶鋸子、錘子、鉗子等基本工具，不能使用電動(dòng)工具，如圖所示。

Power Tech仿生機(jī)器人活動(dòng)中的一些技術(shù)問(wèn)題，與中學(xué)物理學(xué)習(xí)息息相關(guān)，牽涉到力學(xué)、機(jī)械學(xué)等，當(dāng)然也包括美學(xué)。比如學(xué)生在訓(xùn)練過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人行走一段距離之后就會(huì)自己停下來(lái)，分析發(fā)現(xiàn)這主要是在行走過(guò)程中，機(jī)器人關(guān)節(jié)上的螺絲帽因?yàn)槟Σ亮㈥P(guān)節(jié)鎖死，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題采用防鎖死螺帽或使用塑料管代替螺帽就能夠解決；在調(diào)試機(jī)器人的過(guò)程中，常常發(fā)現(xiàn)機(jī)器人拿在手里運(yùn)轉(zhuǎn)自如，而將機(jī)器人放在賽道上就不走了，這個(gè)問(wèn)題看起來(lái)復(fù)雜、影響因素比較多，但是將這一類(lèi)問(wèn)題歸納分析，發(fā)現(xiàn)這還是與物理機(jī)械結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的問(wèn)題。主要是機(jī)器人的活動(dòng)關(guān)節(jié)制作工藝不夠精細(xì)，如關(guān)節(jié)處孔不垂直、關(guān)節(jié)處摩擦力過(guò)大、傳動(dòng)連桿不平行等，都可能導(dǎo)致問(wèn)題的出現(xiàn)。利用機(jī)器人拔河視頻作為摩擦力教學(xué)課題引入，課堂教學(xué)氣氛十分熱烈。

Power Tech仿生機(jī)器人活動(dòng)是對(duì)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的考驗(yàn)，從工具的使用到機(jī)器人的制作，很好地彌補(bǔ)了物理課堂實(shí)踐的不足，而且對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣意義重大，將物理知識(shí)融匯于機(jī)器人培訓(xùn)中，會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理起到事半功倍的效果。