STEM X 校園:組裝遙控車不簡單

[2017.05.29] 發表
(圖a)
慈幼葉漢千禧小學參賽學生操控遙控車的表現出色,贏得無線遙控車足球比賽冠軍。
由於需經歷多場比賽始有出線隊伍,其間各隊成員需不時查看及調整遙控車,確保運作正常。

【明報專訊】活動當日先由棉紡會中學設計與科技科主任鄭明忠(鄭sir)主持工作坊,向參與的小學生講解製作無線遙控車所需的材料及其結構。每間小學獲派兩份材料,自行組裝兩部遙控車。

■組裝遙控車(圖a)

愈快組裝完成遙控車,便有愈多時間「試車」,比賽時的操控可更純熟!

材料:摩打、亞加力膠片、不鏽鋼珠、螺絲等

1. 把不鏽鋼珠及2個摩打,以螺絲安裝在亞加力膠片上

2. 在最底層的亞加力膠片裝上銅柱,並安裝第2層膠片。以同樣做法,組裝第3層膠片

3. 在車身兩側裝上車輪

4. 把電池裝入電池盒

■遙控車結構

◆3層結構

遙控車有3層亞加力膠片結構,鄭sir透露,在最後的設計版本,只剩底下兩層具結構性作用,會在此安裝所有必要零件,「但我們仍然保留3層的結構,因比兩層牢固,外型也較美觀」。他解釋,比賽時遙控車會互相碰撞,車身較脆弱的部分或爆開,測試時車身便曾有損牷C而3層亞加力膠片以多條銅柱連接,可加固結構。

◆車前弧度控球

鄭sir表示,曾多次調整遙控車設計,例如嘗試以不同方法控制小足球,令遙控車推球時球不會四處亂竄,「原本設計有3個車輪,利用其中一個卡住足球,但因球與地面之間磨擦力太大,令遙控車難以移動」。他們最後決定把亞加力膠片其中一邊切割成具弧度,以便控球。

◆車身前傾

「我們試過把車身設計成呈水平直線,但很難控制好『小足球』,球很容易滾到別處;車身向後傾斜也不行,會令球卡住(在亞加力膠片與地板之間)」。鄭sir表示,遙控車稍微前傾,控球效果最理想,但為免過度傾斜,組裝時需要在車身後方裝上一顆不鏽鋼珠作負重,平衡車身。

◆轉彎單邊 車輪不動

該遙控車有兩個車輪,可同時向前或向後轉動,推動遙控車。車子又如何向左或向右轉呢?鄭sir說:「若同學細心留意,遙控車轉彎時,其中一個車輪是不動的。」該校設計與科技科教師劉銘(劉sir)續稱,情G就如用圓規畫圓圈,其中一點固定作為重心,另一點移動,便可畫出弧形,遙控車則可走出轉彎的路線。

◆摩打轉電能為動能

利用摩打可將電能轉化並產生動能,遙控車設有兩個摩打,由電池供電,再分別推動兩個車輪。鄭sir提醒,若摩打的正負極與電池接駁相反,摩打仍會運作及推動遙控車移動,但方向也會相反,難以操控。

◆2.4G無線技術

比賽期間,遙控車與遙控器的連接使用了2.4G無線技術。鄭sir表示,2.4G是指在ISM頻段中,2.4至2.4835GHz之間的頻率,ISM頻段全名為Industrial Scientific Medical Band,由美國聯邦通訊委員會(Federal Communications Committee)定義,顧名思義即免費預留予工業、科技及醫療使用的頻率。

劉sir稱,使用2.4G技術,頻譜配對後較少受干擾,比藍牙連接穩定,因藍牙屬更近距離的信號傳輸技術,若同學在遙控車與遙控器之間走過,也可能受干擾。

學生比賽期間,偶爾也出現受干擾情G,遙控器未能指揮遙控車,劉sir解釋:「若兩組機的頻譜接近,遙控車又靠近,便可能發生干擾。」學生需關上遙控器再開啟,以取得另一個頻譜。

■冠軍經驗取勝

經過多場賽事後,由慈幼葉漢千禧小學奪得冠軍。該校教師、資訊科技統籌凌家豪表示,參與今次比賽的均為六年級學生,也是聯課活動「小小工程師」的成員,「活動與電腦科的課程結合,內容有組裝四驅車、製作3D動畫、編寫程式等」。他認為,學生在校內有操控機械人的經驗,有利他們今次的表現。

■知多點

遙控車結構主要由亞加力膠片組成,棉紡會中學利用電腦軟件輸入所需形狀及尺寸,再用雷射切割機裁剪,快捷方便。試驗期間要更改設計,也可迅速看到成果。

■想一想

1. 若由你設計一部遙控車,你會使用什麼物料?為什麼?

2. 比賽只有一個冠軍,若你參賽落敗了,有什麼感受?

■關鍵詞

遙控車 remote control car

車輪 wheel

頻譜 spectrum

文:曾嘉敏

圖:劉焌陶、曾嘉敏

[常識學堂 090期]

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