Σχεδιασμός και κατασκευή εκπαιδευτικού ρομπότ με χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης

Βακαλόπουλος, Ιάκωβος

Design and development of a 3D printed educational robot

Διπλωματική εργασία

Author

Βακαλόπουλος, Ιάκωβος

Date

2022-07-11

Advisor

Chatzopoulos, Avraam

Πτυχιακή εργασία (5.543Mb)

Keywords

Εκπαιδευτική ρομποτική ; Εκπαιδευτικό ρομπότ ; Τρισδιάστατη εκτύπωση ; Τρισδιάστατη σχεδίαση ; 3D Printing

Abstract

Στην αγορά υπάρχουν πολλά εμπορικά κιτ ρομποτικών κατασκευών ή ρομπότ που αξιοποιούνται στην εκπαίδευση (και ιδιαίτερα στην εκπαιδευτική ρομποτική), ταξινομημένα σε δύο βασικές κατηγορίες: τα προγραμματιζόμενα ρομπότ που είναι συνήθως κινητά ρομπότ με τροχούς και τα κιτ κατασκευής ρομποτικής που είναι δομικά στοιχεία που συνδυάζονται για τη συναρμολόγηση ενός ρομπότ. Επιπλέον, στην αγορά υπάρχουν αρκετά ρομποτικά κιτ που ελέγχονται και προγραμματίζονται από δημοφιλείς μικροελεγκτές όπως το Micro:Bit, το Arduino και το Raspberry Pi. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και κατασκευή ενός εκπαιδευτικού ρομπότ για χρήση στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση που να δίνεται η δυνατότητα ανασχεδιασμού από τους μαθητές/χρήστες του, αξιοποιώντας λογισμικό τρισδιάστατης σχεδίασης π.χ. Tinkercad. Fusion. H κατασκευή του ρομπότ θα βασίζεται αποκλειστικά στην τρισδιάστατη εκτύπωση των σχεδίων, ώστε το ρομπότ να δύναται να κατασκευαστεί πλήρως με χρήση 3Δ εκτυπωτή. Τα προτεινόμενα σχέδια θα μπορούν να παραδοθούν σε μαθητές πρωτοβάθμιας εκπαίδευσης ώστε να μπορούν να τα επεξεργαστούν και να δημιουργήσουν τα δικά τους βασισμένα στα πρωτότυπα. Τα σχέδια αυτά θα ποικίλουν ως προς το στυλ και την εμφάνιση αλλά είναι έτσι δομημένα ώστε να μπορούν να εφαρμοστούν στην υπάρχουσα εκπαιδευτική ρομποτική πλατφόρμα (εκπαιδευτικό ρομπότ) ώστε να συνδυάσουν και να διδάξουν στα παιδιά τα πρώτα βήματα στον τομέα της 3D σχεδίασης και της ρομποτικής. Συμπληρωματικός στόχος της παρούσης διπλωματικής είναι η εισαγωγή των μαθητών στις νέες τεχνολογίες με έναν περισσότερο διασκεδαστικό τρόπο. Συγκεκριμένα τα εκπαιδευτικά αντικείμενα που καλούνται να γνωρίσουν είναι η 3D σχεδίαση μέσω των προγραμμάτων Tinkercad και Fusion 360 της Autodesk, και η 3D εκτύπωση με την χρήση του κατάλληλου εκτυπωτή.

Abstract

There are many commercial robotic construction kits or robots on the market that are used in education (and particularly in educational robotics), classified into two main categories: programmable robots, which are usually mobile robots with wheels, and robotics construction kits, which are building blocks that are combined to assemble a robot. In addition, there are several robotic kits on the market that are controlled and programmed by popular microcontrollers such as the Micro:Bit, Arduino and Raspberry Pi. The aim of this thesis is to design and build an educational robot for use in primary education that can be redesigned by the students/users, utilizing 3D design software e.g. Tinkercad. Fusion. The construction of the robot will be based solely on 3D printing of the designs, so that the robot can be fully manufactured using a 3D printer. The proposed designs will be able to be delivered to primary school students so that they can edit them and create their own based on the prototypes. These designs will vary in style and appearance but are structured so that they can be applied to the existing educational robotics platform (educational robot) to combine and teach children the first steps in 3D design and robotics. A complementary goal of this thesis is to introduce students to new technologies in a more fun way. Specifically, the educational subjects they are invited to learn are 3D design through Autodesk's Tinkercad and Fusion 360, and 3D printing using the appropriate printer.