3D Tisk Příslušenství pro Robotiku

Tento projekt je určen pro žáky 9. ročníků základní školy, ve věku 14-15 let. Využití projektu je primárně ve výuce předmětu Informatika a Robotika, ale je také vhodný pro mimoškolní robotické kroužky. Projekt byl realizován s žáky ZŠ Hostivice a je vhodný pro podobné školy s rozšířenou výukou technických předmětů.

Využití: Vyučování předmětu Informatika a Robotika, mimoškolní robotické kroužky a akce od 1. do 9. ročníku.

Žáci by měli mít základní znalosti v následujících oblastech:

• Ovládání 3D tiskárny: Příprava tiskárny, základní nastavení tiskových parametrů, základní údržba.
• 3D modelování: Základní dovednosti v programech jako TinkerCAD, včetně tvorby jednoduchých objektů a exportu do STL formátu.

Robotika a programování: Základní znalosti ovládání a programování robotů.

Projekt má 2 klíčové cíle:

• Výukové cíle: žáci získají znalosti a dovednosti v oblasti 3D modelování a tisku, seznámí se s principy robotiky a naučí se řešit problémy, které vzniknou při tvorbě a používání jejich návrhů.

Hmatatelné výsledky: žáci vytvoří konkrétní příslušenství pro školní roboty, jako jsou tunely, houpačky a směrové značky, které budou použity při výuce robotiky na všech stupních.

Hardware: 3D tiskárna, počítače s 3D modelovacím programem, roboti (např. Bee-bot, Sphero, Botley a další)

Software: TinkerCAD nebo Fusion360, slicer software pro 3D tisk (PrusaSlicer)

Nástroje: Nůžky, šroubovák, lepidlo

Materiály: Filament pro 3D tisk (PLA, ABS), lepidlo, drobné spojovací materiály

Celkový čas potřebný ke zpracování projektu je 9 hodin, rozdělený do dvou hlavních bloků a jednoho bloku pro finalizaci.

• Modelování: 4 hodiny (práce na návrhu a tvorbě 3D modelů).
• Tisk: 4 hodiny (příprava tiskových souborů, nastavení tiskárny, tisk modelů).

Úpravy po tisku a montáž: 1 hodina (odstranění podpor, opravy modelů, montáž).

Blok 1: Modelování (4 hodiny)

1. Úvod do projektu (15 minut)
   • Vyučující: Přivítejte žáky a vysvětlete cíl projektu. Použijte prezentaci k vizuální podpoře vysvětlení (ovládání robotů a jejich pohybových možností). Popište pomůcky, které budou žáci tvořit a jejich přidanou hodnotu pro uživatele.
   • žáci: Poslouchají a kladou otázky k objasnění.
2. Opakování základů 3D modelování (30 minut)
   • Vyučující: Ukažte základní funkce 3D modelovacího programu (TinkerCAD) pomocí projektoru. Vytvořte jednoduchý model před třídou.
   • žáci: S pomocí vyučujícího vytváří svůj vlastní jednoduchý model (např. kvádr s otvorem).
3. Návrh příslušenství pro roboty (3 hodiny)
   • Vyučující: Rozdělte žáky do skupin a vysvětlete úkol - vytvořit návrh příslušenství pro roboty. Proveďte brainstorming s každou skupinou, abyste jim pomohli rozvinout nápady.
   • žáci: Skicují své nápady na papír a následně je převedou do digitální podoby pomocí 3D modelovacího softwaru. Pracují ve skupinách a konzultují své návrhy s vyučujícím.

Blok 2: Tisk (4 hodiny)

1. Příprava na tisk (1 hodina)
   • Vyučující: Zkontrolujte modely žáků a pomozte jim s exportem do STL formátu. Předveďte, jak připravit tiskové soubory ve slicer software.
   • žáci: Připravují své modely k tisku, nastavují parametry tisku ve slicer software pod dohledem vyučujícího.
2. Tisk modelů (3 hodiny)
   • Vyučující: Ujistěte se, že tiskárna je správně nastavena, a monitorujte proces tisku. Pomáhejte žákům s případnými problémy.
   • žáci: Nastaví tiskárnu podle pokynů vyučujícího, zahájí tisk modelů a sledují průběh tisku.
   • V průběhu mohou žáci vytvářet další varianty překážek.

Blok 3: Úpravy a montáž (1 hodina)

1. Úpravy po tisku a montáž (1 hodina)
   • Vyučující: Ukažte žákům, jak odstranit podpory a provést opravy modelů. Pomozte s montáží příslušenství na roboty.
   • žáci: Odstraňují podpory, provádějí opravy a kompletují modely podle pokynů vyučujícího.

Finalizace

1. Testování a zpětná vazba (1 hodina)
   • Vyučující: Organizujte testování příslušenství v praktických úlohách, např. roboty projíždějící tunely, přejíždějící houpačky a sledující směrové značky. Vede diskuzi a sběr zpětné vazby.
   • žáci: Testují příslušenství na robotech, diskutují výsledky a poskytují zpětnou vazbu o průběhu projektu a funkčnosti modelů.
      

Shrnutí výsledku

Na závěr projektu budou mít žáci hotové a funkční příslušenství pro školní roboty. Získají základní dovednosti v 3D modelování a tisku a zlepší své schopnosti řešit problémy a pracovat v týmu. Příslušenství, jako jsou tunely, houpačky a směrové značky, bude využito při výuce robotiky, což obohatí vzdělávací proces a zvýší zapojení žáků.