核心概念
工程學
機器人學
振動
設計
簡介
毛刷機器人是一種有趣且受歡迎的機器人型別，它由牙刷頭、一塊小型紐扣電池和一個小型振動馬達（如電動牙刷中使用的那種）製成。雖然這些電子零件在家中可能很難找到，但如果你製作一個簡單的振動臺，仍然可以製作毛刷機器人。這個專案將展示如何做到這一點——無需任何電子零件！
背景
毛刷機器人是一種易於製作的機器人版本，更廣泛的稱呼是“振動機器人”，意味著它們由振動運動驅動。你是否注意到，如果手機在振動模式下放在桌面上，當它響起時會輕微移動，或者當你玩遊戲時，你可以感覺到遊戲手柄在你手中震動？這是因為這些電子裝置內部有帶有旋轉配重的小型馬達。當這些配重快速旋轉時，會導致整個裝置振動。你可以將其中一個馬達和一個小型電池放在牙刷上，製作一個微型機器人。
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與通常具有一定程度的“智慧”和轉向功能的大型機器人不同，毛刷機器人的運動是隨機的，因為它會四處彈跳。但是，你可以透過調整其具體的構建方式來對毛刷機器人的運動施加一定的控制。在這個專案中，你將測試使用直的或傾斜的牙刷刷毛如何影響毛刷機器人的運動，並嘗試提出一種可以更快移動並且直線前進的設計。
材料
兩把帶有直刷毛的牙刷
兩把帶有傾斜刷毛的牙刷
剪刀
尺子
膠水或雙面泡沫膠帶
中等尺寸的紙板箱，如麥片盒或鞋盒
三支木製鉛筆
其他各種手工材料：管道清潔器、牙籤、泡沫塑膠等（可選）
準備工作
小心地切下紙板箱的一個大側面。
從紙板箱的另一個側面切下兩個較小的正方形，每邊大約四釐米。
請一位成年人幫你切下所有四把牙刷的頭部。
製作你的第一個毛刷機器人，將兩個直的牙刷頭用膠水或膠帶粘在其中一個紙板正方形上。將牙刷頭的背面粘在紙板上，使刷毛像機器人的小腿一樣接觸地面。刷頭應彼此平行。
用相同的方法制作第二個毛刷機器人，使用傾斜的牙刷頭。
將兩支鉛筆平行地放在桌子上，然後將大塊紙板放在它們上面。
將你的兩個毛刷機器人都放在紙板的一端。
步驟
現在你準備好讓你的毛刷機器人動起來了！使用第三支鉛筆的橡皮擦端，像鼓槌一樣快速但輕輕地敲擊大塊紙板，使其振動。
你的毛刷機器人是如何移動的？它們朝哪個方向走？其中一個比另一個移動得更快或直線前進得更好嗎？
繼續敲擊紙板。你能讓一個毛刷機器人一直走到另一端嗎？如果你調整敲擊紙板的力度或速度，它們的運動會改變嗎？
附加項：裝飾你的毛刷機器人！使用彩色手工紙，新增管道清潔器、活動眼珠——但要注意不要增加太多重量，否則可能會減慢機器人的速度！
附加項：考慮一下你可以如何修改你的毛刷機器人設計。我們給了你兩個非常基本的設計來幫助你入門，但你不必使用它們。你可以用你手頭上的任何手工或家用材料來製作毛刷機器人。例如，你甚至不必使用牙刷。如果你使用牙籤作為腿會發生什麼？你能設計並建造一個移動更快、直線前進的毛刷機器人嗎？請檢視下面的“RumbleBots”連結，獲取大量設計思路。
附加項：再切三條長紙板，用它們在你的大塊紙板上製作兩個平行的賽道的牆壁。這將使同時比賽兩個不同的設計更容易，因為牆壁將有助於迫使毛刷機器人直線前進。邀請一些朋友製作他們自己的毛刷機器人，並互相比賽！
觀察與結果
你可能發現你的帶有傾斜刷毛的毛刷機器人比帶有直刷毛的毛刷機器人移動得更快，並且直線前進得更好。這是因為刷毛都向一個方向向後傾斜，因此當桌子振動時，它們會推動機器人前進。一個類比說明它是如何工作的例子是滑雪杖。如果你向下推垂直向上和向下的滑雪杖，你不會移動。但是，如果你向下推向後傾斜的滑雪杖，你將向前移動。
因為這是一個工程設計專案，所以沒有唯一的“正確”答案或製作“最佳”毛刷機器人的方法。你或許能夠想出你自己的設計，它比這裡描述的設計更好。此外，你可能一開始在讓你的毛刷機器人工作方面遇到一些麻煩，並且需要進行一些調整。（例如，如果牙刷不平行，它們可能效果不佳。）如果一切在第一次嘗試時效果不佳，請不要氣餒，並且不要害怕嘗試你自己的新想法！
這個專案的靈感來自 Doug Stith 的 “用手搖賽道比賽微型RumbleBots”。
毛刷機器人的概念來自 Evil Mad Scientist Laboratories 的 “毛刷機器人：微型定向振動機器人”。
更多探索 製作毛刷機器人，一個微型牙刷機器人，來自科學夥伴
製造聲波，來自大眾科學 適合所有年齡段的科學活動！，來自科學夥伴
這項活動與科學夥伴合作推出
