「步行下坡」（ramp walker）是相當古老的玩具，有相當多不同形式的設計。例如圖一的木製袋鼠，沒有外加動力，袋鼠在斜坡上不會滑下來，而是前腳、後腳交替的步行下坡。本玩具的結構（參見圖二），基本上有二個部件：(1)包含了前腳的身體；(2)能轉動的後腳。經過觀察與實驗，版主總結製作「步行下坡」的共通原則如下：

1.「後重心」原則：物體的重心在前腳的後面。（靠近後腳，但不能超過後腳）

2.「有限轉動」原則：後腳可以往前、往後轉動，但是轉動角度在一定的範圍內。當後腳往前轉動，會碰到前腳而停止；而往後轉動則會撞到S點（木栓）而停止。

3.「腳掌圓弧」原則：前、後腳的「腳掌」是圓弧形的，不是平的。（平的腳掌很難成功）

4.運動過程的「支點」為腳掌，隨著下坡的運動過程，前腳、後腳交替接觸斜坡，支點也隨之改變。

　　以下介紹各種步行下坡的製作方法。

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實驗一　下坡袋鼠

1.首先點選圖三，複製圖形存到電腦，再貼到Word後列印（原始圖形取自參考資料2）。如果板子厚度為0.5cm，袋鼠的身體長度（頭尾），建議不要超過12cm。因為底面積有限，袋鼠太大隻會容易翻覆。

2.取約0.5cm厚的飛機木（或是珍珠板），將袋鼠圖形黏貼在飛機木後，再以線鋸裁剪（珍珠板則用保麗龍切割器裁剪），包括身體、二隻後腳，完成後以砂紙將邊緣磨平。

3.以電鑽在A、B、C位置挖洞，注意：二隻後腳A、B位置的洞要挖小一點，以便插入竹籤後，二隻後腳可以一起動作。而身體C位置的洞挖大一點，插入竹籤後可以自由轉動。

4.將竹籤插入C洞，觀察身體是否「頭高尾低」的翹起來（如圖四），如果不是，在尾巴加一點黏土，或是用砂紙將頭部再磨掉一些。

5.二隻後腳的形狀是否對稱，是影響平順下坡的重要關鍵！因此，必須以竹籤穿過A、B將雙腳固定後，以砂紙將腳掌一起磨平（如圖五），並且具有圓弧形！

6.組裝時，二隻後腳與身體之間（C洞），需要放置一塊墊片（如圖六），以避免後腳轉動時撞到前肢。（註：版主在A洞插入竹籤，而B洞插入鐵絲）

7.孰悉製作方法，並操作成功之後，可以自行設計造型。例如圖七為「恐龍」造型，只要修剪原來袋鼠的上半部與頭部即可。圖七的恐龍以珍珠板製作，並以牙籤代替竹籤。

問題與解決

完成下坡袋鼠的製作後，操作時首先要調整斜坡的傾斜角度，只要細心嘗試，通常都可以找到最佳傾斜角度。同時斜坡的材質，避免使用過於光滑的，最好使用摩擦力大的，例如保麗龍板、軟木塞板、木心板等，都是不錯的選擇。

過程中經常發生的問題是：無法直線的走下坡，常常走沒幾步就歪斜而停止運動。這個問題的原因，包括以下幾個可能：(1)二隻後腿與身體，沒有垂直平行。例如圖八右側打×的情形，原因是A洞與C洞沒有成一水平線。所以在鑽洞時（由上而下鑽動），要特別注意保持一直線。(2)包括尾巴、後腳與前肢的切面，凹凸不平，與斜坡面的接觸不夠平整。解決方法是使用砂紙磨平，或是黏貼少許黏土補平。

 　　上述的問題是各種步行下坡的共通問題，有時調整起來相當費時，建議製作過程不要心急，寧願慢慢的、仔細的裁切、鑽洞、磨平，遠比匆忙製作後再調整，更為省時省力！

 實驗二　下坡紙杯

以紙杯製作，器材更為簡易，在斜坡上，杯口會一開一合的下坡，相當有趣（如圖九）。本設計修改自參考資料4，製作過程如下：

1.首先製作紙杯中央的「瓦楞板」（圖十綠色部分），當為後腳。瓦楞板的寬度比杯底直徑小約1cm，長度約為紙杯的高度。

2.將竹籤插入瓦楞板的頂端，再貫穿紙杯中央，穿洞的位置大約為紙杯的三分之二高度，完成後瓦楞板要能自由轉動。此時瓦楞板會超出紙杯的杯底，再以簽字筆在瓦楞板超出杯底約3mm處做記號。然後將瓦楞板取下來，以美工刀切割。注意：務必仔細讓切割線筆直，否則紙杯下坡時會歪斜！

3.在紙杯兩側分別黏貼二塊保麗龍，以限制瓦楞板的轉動角度。左邊的保麗龍不要超出杯底，而右邊的保麗龍要凸出杯底約3mm（如圖十一），並且底部要有圓弧狀（可用美工刀小心修剪）。

4.最後在紙杯的左側插入長腳圖釘（後重心原則）。完成後，就可以玩看看囉！

實驗三　下坡行者

本實驗取自參考資料7，「人」字形的設計宛如人類的雙足行走，相當有創意。製作過程如下：

1.取厚約0.5cm的飛機木（本實驗不適合使用珍珠板），依圖十二的尺寸裁切共四片板子（板子寬約3cm）。

2.「前腳」的腳掌底部以砂紙磨成圓弧狀，「後腳」也要磨成圓弧狀。

3.在「後腳」板子的中央鑽一個洞，而直立的「身體」的相同位置也鑽一個洞，以便穿過棉線。棉線兩端再綁上一小片吸管固定（參見圖十三），以便限制後腳的轉動角度（後腳的轉動角度大約為10度）。

4.將後腳以「後鈕」固定在身體上，注意後腳與前腳的底部，為一連續弧線（等高的圓弧）。

「下坡行者」的原理，如同前述的下坡袋鼠、下坡紙杯。運動過程如下（參見圖十四）：

(a)一開始以後腳為支點，身體以順時針方向轉動（因為重心在支點右邊），前腳因而著地。

(b)前腳著地後成為支點，重心變成在支點的左側，因而停止順時針的轉動。同時後腳因為本身的重量而往下掉（往前腳靠近）。

(c)此時由於重心在支點左側，開始逆時針轉動（後重心原則發揮作用！）。

(d)轉動後，前腳因為身體轉動而「跨出一步」；同時支點轉移到後腳，重心變成在支點右側，又開始順時針方向轉動。

以上步驟反覆進行，形成了步行下坡的現象。

實驗四　下坡小雞

本實驗在製作上更為簡易，成功率也比較高。製作過程如下：

1.取厚約0.5cm的飛機木（或珍珠板），以光碟片畫出圓形，依圖十五以線鋸切割裁剪（珍珠板則用保麗龍切割器裁剪），包括一個半圓以及二個約40度的扇形。

2.如圖十六、圖十七所示組裝，二個扇形的底部要凸出約3mm。「轉動軸」以竹籤（珍珠板可使用牙籤）穿過半圓，且必須能自由轉動，注意：二個扇形必須對齊，並用黏膠與竹籤（轉動軸）固定，以使二個扇形能同步轉動。

3.完成後，從正面觀察三個部件是否互相平行直立？（如圖十八）

4.在半圓形的身體上插上二根圖釘，以限制二隻腳的轉動角度。圖釘的位置可在實驗過程，視情況隨時調整。

5.實驗時，可能需要以黏土黏貼在尾部或頭部，以調整重心位置。

6.完成後，可以在半圓形身體上畫圖，增加趣味性，例如圖十九的小雞圖案。

實驗五　振動下坡（一）

最後二個實驗都是利用長桿子產生振動，達成步行下坡的目的，原理與上述四個實驗略有差異，但是步行下坡的現象更為有趣。本實驗修訂自參考資料8，製作過程如下：

1.取厚度約0.5cm的飛機木（或是珍珠板），以線鋸（珍珠板則用保麗龍切割器）裁剪出「凸」字形的木塊（參見圖二十）共二塊。

2.在木塊上鑽洞，以便可以插入粗鐵絲，洞不要鑽太大，只要木塊能自由轉動即可。

3.二個木塊的「腳底」以砂紙磨成圓弧狀。然後在「後腳跟」黏貼少許黏土，讓木塊略為朝上傾斜（參見圖二十）。

4.如圖二十一，將一長的粗鐵絲穿過二個木塊，讓二個木塊位於鐵絲中央，木塊相距約0.5cm即可。

5.在二個木塊的左、右和中央都放置一段小吸管，以便固定木塊的位置。小吸管可用保麗龍膠或熱熔膠，黏貼固定於鐵絲。注意：不要黏到木塊，以免木塊不能自由轉動。

完成後，將木塊放在斜坡上，觀察能否順利的步行下坡。本實驗較不容易克服的問題是，如何筆直不歪斜的走下坡？需要讀者耐心與細心的調整。

成功的使木塊步行下坡之後，可以玩不同的玩法：不使用斜坡，而是在平面上步行！如圖二十二，在二個木塊中間幫上棉線，棉線另一端垂吊在桌緣下面，再綁上重物（例如螺帽），讓重力拉動木塊。結果木塊會一邊搖擺，一邊步行前進，相當有趣！

實驗六　振動下坡（二）

本實驗是版主所知操作最簡易、成功率最高，也最有趣的步行下坡。本實驗取自參考資料9（Toys from Trash網站），製作過程如下：

1.取一張塑膠墊板或透明片（傳統投影片太薄，不能使用），依照圖二十三的尺寸剪裁。

2.寬1cm、長5cm的部分是「四肢」，往下摺。頭尾則分別朝上與朝下摺，完成後以油性簽字筆畫上自己喜歡的圖案。如圖二十四。

3.取一竹籤，以膠帶黏貼在「身體」的中央，然後在竹籤兩端黏上少許黏土。

操作時，建議：(1)斜坡以保麗龍板較佳，因為摩擦力較大。(2)黏土的量請自行斟酌與調整，太多會壓垮，太少則振動幅度會太小。(3)四肢避免摺成「內八」形，略為「外八」較佳。

1.除了實驗六使用透明片之外，其他實驗都是使用厚度至少0.5cm的飛機木或珍珠板，其他種類木板太硬，不容易加工。飛機木的優點是比珍珠板耐用，但是以線鋸切割，仍有困難度。而珍珠板很容易以保麗龍切割器裁切，缺點是較容易破損。

2.本實驗介紹的多種步行下坡，依難易度區分，最容易製作與成功的是實驗六，其次為實驗四。其他四個實驗的難易度相差不大，都有一定的難度。

3.在教學上，國小高年級可以進行實驗六，其他實驗至少需要國中以上。在教學上可以指導學生討論與實驗以下問題：(1)不同光滑程度的木板，當為斜坡的差別與影響為何？(2)不能筆直走下坡時，可能的影響因素有哪些？如何調整？(3)分組競賽，比賽誰的作品可以走最快（或最慢）？在相同距離，誰走了最多步？

1. Nonlinear Dynamics of Wooden Toys: The Waddling Duck. (原理): http://www.dct.tue.nl/New/Leine/toys.html

2. Designing Hopping Animal and Comic Book Character Toys.（下坡袋鼠製作圖)：http://www.instructables.com/id/Designing-Hopping-Animal-and-Comic-Book-Character-/?ALLSTEPS

3. YouTube影片（下坡袋鼠製作過程）

4. YouTube影片（下坡紙杯）

5. YouTube影片（下坡紙杯）：https://www.youtube.com/watch?v=xtXxQ00dPxo

6. YouTube影片（下坡方塊）：https://www.youtube.com/watch?v=5XozV0LDz7E

7. YouTube影片（下坡行者）：https://www.youtube.com/watch?v=qPjKGl80Kr4

8. YouTube影片（振動下坡01）：https://www.youtube.com/watch?v=izgfCAyFzaM

9. Toys from trash. (振動下坡02) ：http://www.arvindguptatoys.com/toys/Walkingtheramp.html

10.YouTube影片（集錦1）：https://www.youtube.com/watch?v=yNQ3tYKldtw

11.YouTube影片（集錦2）