仿生機械(3D擬真動態機構設計)

本課程之目標在於幫助學生認識仿生學及力學仿生之概念,進而理解機構學當中「運動軌跡」之相關知識,並學習仿生機械所蘊含的機構原理與應用方式。透過觀察、分析並模仿動物的肢體動態為目標,學習如何設計可產生特定軌跡線的機構(如曲柄連桿、連桿組);同時,藉由數位設計工具的融入與輔助,製作出一個二維之力學仿生機構玩具。

透過仿生機械獸創作的過程,可習相關科技、科學與技術的認知,及設計思考方法。過程技能方面,包括產品設計的技術,機構設計應用能力。學生經由作品形成、作品失敗借鏡、作品功能失效三個向度習得觀察、比較分析、組織關聯、歸納研推斷、表達等相關能力。本教材在3D設計工具應用的層面,為學習CAD/CAM工具間的整合,學習相關數位工具的加工製作功能。

學生在學習完本課程後,應能:

1. 瞭解常見之連桿、曲柄連桿、齒輪 等機構之原理、運動型態及功能。

2. 瞭解如何應用電腦模擬軟體,模擬機構之運動軌跡,以進行機構設計。

3. 瞭解如何運用數位工具機構零件。

4. 瞭解機構在日常生活中的應用實例及其對工程發展的重要性。

5. 應用工程設計流程及相關知識,解決設計與製作過程的問題。

課程簡介:

活動流程

  1. 運用電腦繪圖軟體繪製動物的肢體,並運用雷射切割或3D列印輸出。
  2. 找出機構的固定點、活動點及連接曲柄(齒輪)的位置,嘗試組裝出能產生相 近運動軌跡的連桿機構。
  3. 設計製作的過程中一定會遭遇到各種的困難,並須不斷嘗試改進,請嘗試運用所學過的機構知識,分析遭遇到的問題,形成的原因,以及可能的改善方式。
  4. 請將每一次嘗試製作的零件保留並黏貼在歷程記錄上,並記錄遭遇的問題與解決方案。
步行機構探究實驗教學模組

步行機構

探究實驗教學模組

這是課程自製的實驗教具模組,可以輔助學生學習步行機構的設計製作,完成機構設計的課程目標