STEM水管ROV介紹

STEM-PVC-ROV-Introduction

這篇文章是水管ROV製作心得系列的第一篇,向讀者介紹目前國外用在校園教學推廣的水管ROV(水下機器人)。

水下機器人的教育在國外校園推行已有很長一段時間,也有很多相關的大型比賽,對象是國中或高中學生為主。其目標在於以日常可得的材料與簡易組裝讓學生啟發創意進而將水下機器人啟蒙課程普及於校園。

Anle High School PVC ROV Teaching

在台灣,ROV是一個比較陌生的議題。目前,海洋立國的台灣已將海洋教育納入新課綱之中,ROV的教學是一個不容錯過的新課題,目前市售教學套件同質性高且氾濫,ROV的教學可以讓老師跟學生,有一個全新的教學體驗。

ROV是在水下替代人類執行探險或維修任務的機器人。水的特質與空氣截然不同,因此,ROV所需要的技術相對比較複雜,也反映在其售價上。

學校的教學其目的在以現有的材料為主來啟發學生創意,ROV的教學亦是如此。國外SeaPerch 水管ROV是一個很有名的ROV教學案例。他是利用PVC水管為結構,簡易的防水技術,簡單的操控, 組裝出一個簡易的PVC ROV。

HORUS+IPANEMA-STEM-PVC-ROV

ROV的教學是一個符合STEAM教學理念的範例。即便是簡易SeaPerch水管ROV,也必須學習相關技術才能使其有不錯的效能,其包含如下:

Science(科學):阿基米得原理(流體浮力)、歐姆定律(電池電力有效分配)

Technology(技術):ROV浮力的來源、防水的設計、如何控制直流馬達轉速與轉向、電池的認識與選擇、水下推進器

Engineering(工程):系統架構設計、簡易防水推進器製作、ROV機身組裝、控制盒製作、ROV操控設計、ROV上升下降的機制

Arts(藝術):設計出實用的水管ROV造型

Maths(數學):所需浮力初估、系統總耗電流估算、如何將ROV推力最大化

STEAM的教學理念是希望學生可以培養系統性學習跟思考。在做每個作品前,對相關原理理解(Science),熟悉其原理所發展出來的現有方法(Technology),找尋可行的流程(Engineering)以科學的方式設計/組裝出其作品,利用數學(Maths)來做作品的先期預測與統計組裝後的差異做為日後改善的參考。藝術(Arts)的加入是希望設計作品是可以加入對人的關懷,體現的是從作品外觀,使用流暢度到對環境的改善幫助等思考。畢竟科技始終來自於人性。

針對台灣ROV教育推廣,ROV MAKER也推出伊帕內瑪(IPANEMA)水管ROV教學套件。這是一個參考SeaPerch水管ROV所開發的套件,ROV MAKER加入了過去在業界設計產品的理念,在操控與推進動力給予了優化,讓水管ROV不只是一個課堂教學的教具,而是實際可以到外面水域甚至港口探險的利器。

Ipanema-PVC-ROV-Test-on-Pot

ROV MAKER團隊也推出水管ROV製作心得系列文章,分享PVC水管ROV的製作心得,希望有興趣的學生可以做出效能更棒的水管ROV。

我們將持續更新或新增水管ROV製作心得系列文章,歡迎有興趣的讀者持續追蹤。

對於水管ROV套件有興趣的讀者可以參考下列產品目錄。對水管ROV推廣有興趣的老師或學校也歡迎跟ROV MAKER團隊聯繫~