2021年上海市青少年生态环境知识传播活动之STEM课堂——百变星君机器人和大家见面啦！该课程是上海青少年科学社自主研发的STEM系列科学课程之一，联合复旦大学、上海交通大学等双一流高校，市科协所属各学会、协会、研究会专家，及上海市各知名中小学一线教师自主研发，旨在让学生在自主实验中探索科学世界，在动手中掌握科技知识。

       获得知识竞答奖品的同学们，使用你们的套件来动手吧。没有参与竞答的同学，也可以寻找身边的材料，一起来搭建百变机器人。

干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾、有害垃圾，我们每天都会产生多少垃圾呢？

　　据统计，上海年产900万吨生活垃圾，平均每天2.47万吨！“一年900万吨垃圾”是什么概念？按每天2.47万吨的垃圾产生量计算，14.25天即可堆出一座重量相当的金茂大厦，37.4天即可堆出一座上海中心大厦。按照人均计算，每天一位上海人就会产生1公斤垃圾，相当于每天5个苹果的重量！

　　我们每个人每天都会制造这么多垃圾，那生活中的垃圾能否变废为宝呢？可以做出一个机器人吗？

　　什么是机器人？你见过生活中都有哪些类型的机器人？

　　从功能上来说，机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。

　　生活中常见的机器人有商业接待、医院导诊、展馆导览等服务机器人；家庭陪伴、养老照护、儿童教育等陪伴机器人；物流运送、医院消毒、传菜巡逻等专业机器人。

　　机器人有哪些结构？机器人通过什么方式来实现驱动的呢？机器人驱动时能量怎么转换？机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。机器人的驱动装置包括电动机和发电机。

　　你知道电动机是怎么工作的吗？

　　电动机里有磁铁、线圈和转子，磁铁本身产生磁场，通电线圈在磁铁的磁场中受力转动，带动转子旋转，转子上的小齿轮带动发动机飞轮旋转。

电动机原理示意图

　　现在你已经知道怎么让机器人动起来了，那么接下来可以利用生活中的废品，制作一款可爱的百变星君机器人吗？

　　试一试你是否学会让电机正常运行了？电机能反转吗？如何让它向相反的方向转动？

　　非常不错，你的电机正常运行，那么你希望百变星君机器人是什么样子？有什么功能？给出这些材料，设计制作属于你的机器人吧！

　　制作步骤参考：

（1）连接电池和发动机，安装车轮，完成驱动装置

（2）将车轴穿入木块的小孔，完成从动轮装置

（3）连接驱动装置和从动轮装置

（4）为机器人安装身体，装饰你的机器人吧！

　　制作完成机器人以后，让大家一起看看你的机器人吧！你的机器人是设计稿中的机器人吗？说说你用了哪些材料，实现了什么功能？ 

学生机器人作品展示

　　你的机器人运行得平稳吗？想一想，通过这次实验，你还想进行哪些探究呢？机器人的结构稳定性与哪些因素有关？电机转速与什么有关？变废为宝相关的课题还可以怎么做？等等......

　　以“变废为宝”的探究为例，思考：哪些废弃物品还可以继续改造呢？请给出你的设计方案吧！尝试用你的方案开展实验，并且观察现象，得出你的结论。

　　“变废品为机器人”的实验做完了并不意味课程要结束了，同学们可以尝试创作自己的项目，接下来我们一起发散思维，看看由机器人和变废为宝你能想到哪些课题？如果是你，你会做什么课题呢？快开动你的脑筋吧！（以下课题仅供参考）

        也希望下面的两个案例可以激发你的思维，想一想，这些同学是如何确定研究课题的？他在研究课题时做了什么？是怎样完成自己的课题研究的？我们一起来看看并学习他们的经验方法吧。

　　除了“变废为宝”，想必你也学习到了机器人的相关知识，如果是你，你想制造具有什么功能的机器人？为什么想制造这个机器人？制作机器人又需要考虑哪些因素呢？一起来学习这位同学的想法和经验吧！