Students will make a simple mechanical hand with one articulating part. Once complete, studentscan test the ability of their hand by trying to pick up as many straws as possible. Extra class time(and there should be plenty!) can be devoted to further testing and redesigning to make the bestmechanical hand possible!

Lesson plan:Difficulty: 3/5Prep: 1/5Setup: 2/5Cleanup: 2/5

Prep work:None

Show your students of an example of a complete mechanical hand and demonstrate how itoperates by picking up some everyday objects. This project has many steps, so building anexample in front of your student is not a good approach to showing them how to make it. Instead,build only the hinge and the fingers (just the 'hand').

Explaining how to make the 'arm,' handle, and trigger can be done with verbal instruction whilereferring to your example. Please inform your students that this mechanical hand does not work inthe same way that a human hand does. The mechanical hand requires a hinge to move thefingers, which humans do not have.

When students begin building, place your complete example and the hand that you made at theirbuilding station so that they may easily refer to it.

When students complete a working design, encourage them to challenge themselves by usingtheir mechanical hand to pick up as many straws as possible from one container to another. Thischallenge will prompt students to come up with design features that allow for better grip, morerange of motion, better usability, and more.

This project has a lot of room for customization, particularly with the added challenge, so it isrecommended that you take your time and extend this activity over two one­hour classes.

Learning Objective:Students will focus on precision building as they complete the hinge and fingers of theirmechanical hand. This includes making the right sized spacers and angling the fingers to achievethe greatest range of motion and grasping ability.Students will challenge themselves to discover innovative ways to increase the graspingcapacity of their mechanical hand. This will promote critical thinking, open­ended design, andthe ability to observe results and apply new ideas.Students will comprehend two basic mechanical concepts: hinges and triggers.

Passo 1: MaterialsFor this design, you will need:(and extra for redesigning)

15 Craft sticks8 Craft cubes4 Round cube beadsPart of 1 Straw2 Skewers2 RubberbandsTapeHot glue

And a box of straws for the challenge!

Passo 2: Build the hinge

Cut two 1/2­inch pieces of straw. Wrap tape around the end of a skewer and thread the round cubebeads and the straw pieces onto it as shown. Wrap tape around the other side and cut off theexcess. 

The straw pieces act as spacers to prevent the fingers from colliding.

Passo 3: Make the fingers

Create the center finger as shown in the picture. The half­sticks are glued onto the side of the cubeat a 45­degree angle.

The two other fingers are built similarly on either side of the center finger. Make sure that the half­sticks on the outside fingers are glued on at an angle that is inverse to the center finger.

On the 'back' of the hand, glue a half­stick to the two outside fingers. These two fingers will beactuated at the same time.

Passo 4: Make the arm

The arm is an extension of the center finger. Sticks are glued together with at least 1­inch ofoverlap to ensure a nice strong bond. The arm can be any length, but longer than 6 or 7 sticks isnot recommended because it is more difficult to lift objects that are further away from your body.The arm also may not be able to support it's own weight if it is extremely long.

Once the arm length is determined, add a handle and a thumb rest at the end. The handle andthumb rest that are pictured are very minimal ­ there is a lot of room for innovation andcustomization.

Passo 5: The trigger

A trigger is anything that activates a mechanism ­ it's not a term just used for operating a gun. Thetrigger is what transfers the movement from the user's hand to the mechanical hand.

Place two skewers end to end such that the pointed ends are facing each other. Firmly wrap a 4"piece of tape lengthwise around the skewers. Attach one end to the 'back' of the hand with severallayers of tape as shown in the picture.

Make the trigger as shown in the second picture. Thread it onto the skewer.

The mechanical hand needs to be calibrated to match the user's finger length. Hook your thumb

around the thumb rest and place the handle against the base of your thumb. Extend the other 4fingers and place the trigger just under the first digit of the under's hand. Wrap tape around eitherside of the trigger to hold it in place and cut off the excess. This can be tricky to do by oneself, soencourage students to help each other during this step.

Loosely tie a cable tie to hold the trigger in place. And finally, attach a rubberband to each of theoutside fingers to the arm using a hitch knot. These will automatically open the hand when the useris not squeezing the trigger.

Passo 6: It's alive!

Operation is simple. Hook your thumb over the thumb rest and place the handle at the base of yourthumb. Wrap your fingers around the trigger and try it out! Try to pick up some everyday objects.What kind of things is the hand good at picking up? Where could it improve? How would youmodify it? Ask yourself and your students these questions.

The placement of the trigger is important for easy operation. You may need to adjust the trigger byas little as 1/2­inch to achieve optimal range of motion. Avoid using hot glue to secure the triggersince it is more difficult to adjust.

Passo 7: Tips and troubleshooting

This project offers a lot opportunities to customize and redesign. Give your students at least twohours to: receive instruction, build the hand, and then redesign it while participating in thechallenge.

Conducting the challenge is easy. Open a full box of straws and have your students take turnstrying to pick up as many as possible and move it into a separate container. Any straws that aredropped in transit don't count. Have your students count their straws and keep a record. Straws willfall out and make a mess, so tell your students that they are responsible for any straws that aredropped during their attempt.

This project has many steps and some small but important details. Having an example or twofor your students to refer to will help tremendously. If a student has a small hand, then it will be more difficult to get a good range of motion. Thereare two ways to solve this. One is to lower the skewer that is attached to the back of the hand.This will bring it closer to the hinge. Smaller movements near the center of the hinge have agreater effect. Another solution is to not cable tie the trigger to the arm, and instead use twohands to operate it: one hand holds the arm, and the other hand operates the trigger.Some students may want to make enormous mechanical hands and super­long arms. AlthoughI encourage novel designs, you may want to gently encourage your students to refrain fromextremes. In my experience, ultra­large­scale designs are more susceptible to breaking underit's own weight, and there sheer amount of time required to build it leaves little time for testingand redesign.If the hand is difficult to open, try manually stretching the rubberbands to gain more slack.

Did you try this project and find some new ideas or encounter a design issue? Let me know! Sendme a message or email to Lance@TheWYE.com