ДЕТСКИЙ ЖЕЛЕЗНЫЙ КОНСТРУКТОР
В советские времена очень популярными были детские металлические конструкторы — наборы полосок и пластин разных размеров, с отверстиями и винтами крепления. Хотя выражение «железные игрушки» одно время произносилось с насмешкой, но как показала жизнь, пластиковые игрушки гораздо хуже. Особенно если это дешёвый токсичный материал из Китая. Вот и не удивительно, что многие родители отдают предпочтение экологичным деревянным или железным. Поэтому силуминовые модельки машин стоят в 2-3 раза дороже пластиковых. Но вернёмся к конструктору из этого обзора. На фото ниже уже нет половины элементов (пошли в дело), но суть понятна.
Куплен он был друзьями через интернет магазин, всего за 600 рублей, в подарок сыну. Называется набор «Супер универсал», и поверьте — свою приставку «супер-» он полностью оправдывает! К тому же, такая вещь является как-бы подготовительным этапом освоения электроники для малышей, показывая, как из отдельных простых деталек получаются сложные конструкции.
В удобной пластиковой коробке куча всяких деталей, да не простых кадмированных, и покрашенных в различные цвета прочной порошковой краской. Разработчики предусмотрели даже такие полезные мелочи, как крючок для крана, капроновую верёвку, ролики и несколько видов колёс.
Комплектация конструктора
- 1. Планка — 36 шт.
- 2. Уголок — 10 шт.
- 3. Пластина — 25 шт.
- 4. Капот — 1 шт.
- 5. Плита — 3 шт.
- 6. Вилка — 5 шт.
- 7. Скоба — 11 шт.
- 8. Диск — 2 шт.
- 9. Ролик — 7 шт.
- 10. Колесо большое — 4 шт.
- 11. Колесо маленькое — 2 шт.
- 12. Колесо — 4 шт.
- 13. Шина — 4 шт.
- 14. Шпилька — 5 шт.
- 15. Ось — 4 шт.
- 16. Шнур — 2м.
- 17. Ручка — 2 шт.
- 18. Винт — 74 шт.
- 19. Гайка — 96 шт.
- 20. Ключ — 3 шт.
- 21. Отвертка — 1 шт.
- 21. Инструкция
В инструкции есть десяток образцов того, что можно собрать из такого набора, но понятно, что подключив минимальную фантазию, количество возможных конструкция неограниченно. Вот лишь малая часть того, что успел сфотографировать в процессе:
Источник
«Железяка 1» — робот из «обычного» металлического конструктора
Небольшой дисклеймер. Эта статья нашлась в моих старых «запасах», и она написана несколько лет назад. Но на фоне новости, что компания, которая производит «донора» для робота решила выпустить набор на Arduino, решил показать, что можно сделать похожее самостоятельно. Благо информация до сих пор не устарела, и никто вам не мешает заменить микроконтроллер на что-то другое.
Собрать робота из отечественного металлического конструктора, который многие из моего поколения помнят еще с уроков школьного труда в детстве. Возможно ли? Такой «вызов» я себе поставил, заодно решив посмотреть как возможность данного предприятия, так и для прощупывания почвы создания хоть и не очень сильного, но конкурента импортных наборов, занимающих на российском рынке монопольную долю. Предупрежу, что далее будет много фотографий и текста и что я покажу только как создать управляемую тележку с микроконтроллером, которую вы самостоятельно сможете дооснастить любыми датчиками.
Идея, с одной стороны, разрешимая — зная, что у импортных аналогов «нашего» конструктора, к примеру компании Merkur, есть двигатели и управление можно было ожидать успеха и в этом случае. С другой стороны — у российского конструктора шаг все-таки метрический, а вся электроника и детали увы «заточены» под дюймовый стандарт. Причем задача стояла не использовать по возможности никакие крепежные элементы, кроме деталей конструктора.
Для этих целей на один из Новых Годов я «подарил» себе набор «Грузовик и трактор». Набор конечно же был отобран сыном сразу после появления дома, трактор собран, потом им играли некоторое время, и уже после можно спокойно было разобрать конструкцию обратно на запчасти.
Также из электронно-китайских запасов были взяты мотор-редукторы с колесами и дисками с прорезями для энкодера — 2 щт, самый дешевый драйвер двигателя — 1 шт, блютус-адаптер HC-06 — 1 шт, энкодеры — 2 шт, макетная плата 17×10 — 1 шт, провода для макетной платы, перемычки, а также плата Arduino Leonardo.
После подготовки я имел гору металлических деталей, маленькую горку электронных компонентов и понимание, что сам конструктор страдает некоторыми недостатками — от мягкого железа деталей до иногда само откручивающегося крепежа. Если первое можно было исправить, взяв комплект от другого производителя, то второй недостаток можно было исправить, только купив новые болты и гайки. На деле же к этому прибегать не пришлось, но стоит учесть в будущем.
Но вернемся к деталям — встал вопрос, а что делать? Было решено построить для начала четырехколесную тележку с двумя независимыми мотор-колесами, энкодерами, блютус и управлением со смартфона. В дальнейшем эту тележку планировалось дополнить датчиками и сделать автономной и управляемой по заданной программе.
После некоторого времени кручения железяк конструктора и прикидывания куда и что разместить, родилась следующая конструкция. Собираем основание тележки с мотор-редукторами и энкодерами.
Собираем основание тележки с мотор-редукторами и энкодерами.
Основание тележки мы собираем из двух симметричных половинок. Я буду использовать терминологию для деталей из официальной инструкции набора. Сначала прикрепляем к большой панели пластик 50×20 двумя винтами. Это будет изолирующее основание для энкодеров. Вы можете их не ставить — для управления по блютус или базовых задач по робототехнике они не обязательны.
К боковой стороне прикручиваете две детали — планку сегментную 2 и планку с тремя отверстиями.
Далее устанавливаете скобу I и уголок I как показано на фото. Энкодеры прикручиваете винтами с гайками М3 (у меня под рукой были только M3x15). Скобы чуть отгибаете. Наклон будет нужен для размещения мотор-редуктора в правильном положении.
Устанавливаете мотор-редуктор с припаянными проводами и заизолированной зоной пайки, так чтобы он попал выступом в паз на сегментной планке и закрепляете на ней же винтом с гайкой M3. У меня не было длинного винта M3 длиной 25-30 мм, поэтому я использовал просто винт M3x15, который вставил в отверстие мотор-редуктора. Обращаем внимание на энкодеры, если вы их поставили.
Фиксируем мотор уголком I и зеркально собираем вторую половину основания и скрепляем их между собой.
Колеса
Наша тележка пока имеет только два колеса. Так как мы не планируем делать балансирующего робота, то ей надо добавить еще точки опоры. Вариантов было несколько — третье колесо, два колеса на одной оси или колеса на независимых осях.
От одного колеса сразу отказались — сделать шарнир нужного свойства из оставшихся деталей было проблематично. Решил сделать конструкцию с независимыми колесами (на фото показана тележка уже со смонтированной электроникой, так как сначала собрал неудачный вариант с колесами на общей оси и в итоге переделывал конструкцию уже после сборки всего робота).
Для сборки одной оси нам понадобятся шпилька L=75M4, колесо большое, уголок I, диск большой и винты с гайками. Главная задача при сборке — ось должна быть закреплена неподвижно и законтрена вторыми гайками, а колесо, наоборот, должно вращаться свободно с небольшим люфтом.
Электроника
Переходим к электронике. Так как у нас экспериментальный робот, то все соединения мы будем делать на макетной плате, а также использовать для управления плату Arduino Leonardo.
Из Панели, 4-х Уголков I, пластика 50×20, Скобы большой и 6 стоек под плату 10×3 (можно использовать три стойки и три винта M3x5) сооружаем каркас для установки макетной платы и платы Arduino.
Далее закрепляем на двусторонний скотч макетную плату 10×17 со сдвигом, так как нам надо будет разместить драйвер двигателя. Если у вас драйвер двигателя с прямыми ножками подключения, вы можете не делать такой сдвиг — главное, чтобы после установки платы Ардуино у вас было место для установки остальных плат. Прикручиваем плату Arduino (я использовал опять же стойки, так как у меня их был избыток, а гаек M3 недостаток.
Устанавливаем на макетную плату Bluetooth модуль, плату драйвера и подключаем все провода к макетной плате и плате Arduino по схеме. Энкодеры можно подключить к питанию и Arduino, но я пока их не использовал.
После решил защитить провода и зафиксировать блютус модуль от разбалтывания, поэтому собрал вот такую «защиту» для передней части нашего робота (у нас передние колеса ведущие). Для этого использовали детали: Скоба II — 2 шт, Планка с 10 отв. — 2 шт., Пластик 75×100.
Программное обеспечение
На деле это самая простая часть — в Интернет полно примеров, как заставить такую тележку «бегать» управляя ей со смартфона или другим способом. Для этого используется передача через Serial порт команды в виде буквы и ее последующая обработка. Используя данные производителя платы драйвера двигателей по разводке и таблицу истинности легко задать скетч для Arduino. Конечно, легко на словах — я потратил 4 часа, пытаясь найти проблему работы скетча. Как оказалось для Arduino Leonardo (что кстати написано в документации на сайте) надо использовать Serial1, вместо простого Serial. Поэтому если у вас плата, отличная от Leonardo, используйте нужную подпрограмму для вашей платы (для UNO, к примеру замените все Serial1 на Serial в тексте). Сам код можно найти по ссылке.
Посмотрев код видно, что мы используем стандартную раскладку WASD для движения и T для остановки.
После того как зальете программу в плату, проверьте что моторы подключены правильно и крутятся в нужную сторону, открыв терминал в Arduino IDE и передавая символы команд. Также можете поэкспериментировать со значением PWM.
Теперь приложение для Android. Тут тоже все достаточно просто: мы воспользуемся конструктором приложений MIT AppInventor 2 и создадим вот такую программу. В ней мы используем события TouchUp и TouchDown к элементам управления, передавая символ движения при его касании и остановки при отпускании.
Вы можете установить на смартфон специальное приложение для отладки или сформировать пакет для установки на Android смартфон, подключить к тележке батарею (я использовал внешний аккумулятор для смартфона), подключить bluetooth устройство (HC-06 в моем случае) и наслаждаться тем, что вы сами создали радиоуправляемую тележку.
А далее дело за вашей фантазией по превращению в робота. Можете поставить ультразвуковой датчик расстояния и сделать так, чтобы тележка не натыкалась на препятствия. Можете прикрутить фотодатчики и заставить робота ездить по линии. Можете поставить по периметру датчики касания или прикрутить видеокамеру и погрузиться в мир CV. Основа у вас есть, а металлический конструктор не так страшен в создании новых элементов.
Источник
Легкое детство, железные игрушки
Именно таким мне запомнилось мое детство. Легкое в том числе и из-за обилия интересной техники и железа вокруг. Родители, особенно папа, с малых ногтей окружали меня очень интересными вещами – то двигатель от запорожца на кухонном столе, то разобранный для ремонта цветной ламповый телевизор, то портативная радиола Мрия, умевшая играть грампластинки на весу. Но самое главное, родители мне иногда покупали различные интересные конструкторы. И самым запоминающимся для меня был набор «Электротехника в 200-х опытах».
Фото из Виртуального музея и справочника — Отечественная Радиотехника ХХ века
Сейчас, к сожалению, таких не делают, в том числе и за рубежом. Я постоянно смотрю на полки магазинов с игрушками и у нас в стране, и когда езжу по Европе. Ничего подобного нет. А хорош этот конструктор был тем, что совмещал в себе массу самых разных деталей и компонентов, из которых можно было собрать как игрушки, так и проводить занимательные физические и электрические опыты. Например, можно было собрать телеграф.
Фото из сообщества Made in Leningrad
Или электродвигатель-вентилятор, или самодельную гальваническую батарею, в общем, конструктор соответствовал названию – можно было собрать две сотни уникальных поделок, не считая своих придуманных.
И вот сейчас, когда у меня растет сын, я тоже хочу окружить его интересными техническими штуками. И одна из них – это такой конструктор. Покупать некомплектные б/у 30-ти летней давности не хочется, ибо некомплект – это трагедия 🙂 Да и найти его на барахолках практически невозможно. А вот собрать нечто подобное из доступных деталей вполне можно, причем без особых усилий.
Во-первых, основа, обычные недорогие металлические конструкторы, которые все еще можно купить в магазинах игрушек.
А во-вторых то, что оживит этот конструктор, добавит движения. Это моторчики, провода и батарейки. Где их брать? Ха, уверен, если у вас есть дети, вы знаете что такое китайские игрушки. Их непременно покупают в подарок детям как родители, так и бабушки, знакомые, гости родителей. Все эти летающие собачки, прыгающие машинки, гавкающие самолеты – все это ломается через час (день, неделю) и летит в мусорку. Но у меня они летят в мусорку только после добычи из них главного сокровища 🙂
Двигателей постоянного тока. С учетом того, что детей у меня растет четверо, накопилось этого богатства много. Чем же эти моторы могут помочь? А вот чем. Как-то пару лет назад мы ковырялись с сыном в моих инструментах и я внезапно ему предложил, а давай соберем автомобиль из палки. Кто же не согласится на такое? Мы взяли обрезок како-го то бруска, моторчик, гвозди, аккумулятор ААА и за 30 минут сварганили это.
Из гвоздей и палок, буквально, получилась неказистая самоходная игрушка. Ребенок не выпускал ее из рук весь вечер, а после демонстрировал всем гостям – «Смотрите, какой мы с папой лимузин сделали!» Вот тогда я и решил, пора делать такие штуки на более серьезном уровне. Сначала мы собрали ветряк, запоминающийся объект из последнего путешествия по Европе.
Он получился настолько крут, что оставалось только одно, запастись деталями для таких поделок в достаточных, промышленных, количествах 🙂 На рынке я закупил всяких выключателей, держателей батареек, резинок. Бабушкам и знакомым было сказано, что теперь наш лучший подарок – металлический конструктор. И через некоторое время мы с сыном стали обладателями самого крутого комплекта из возможных. Можно было начинать творить.
Следующая наша поделка – самолет . Двухмоторный истребитель.
Там где самолет, там и вертолет. Несущему винту сын надстроил два дополнительных этажа, так ему показалось лучше.
С этой игрушкой-вертолетом ребенок играл дольше всего, ибо несущий винт легко использовался как дисковая пила болгарки – вертолетом было попилено немало вещей в доме – на радость маме 🙂
Дальше – больше. Грандиозный проект шагающей машины. Придумывать, как ей сделать четыре ноги, было сложно, поэтому я сделал шагающими только передние ведущие ноги, а задние заменил колесами.
Сейчас она шагает с неохотой, надо механизм поднастроить.
Но сразу после изготовления шагашная машина, как прозвал ее сын, очень всех веселила бодрой поступью 🙂
И самая последняя из наших поделок. Для ее изготовления я купил на Алиэкспрессе комплект радиоуправления, пульт с приемником, моторчик с редуктором и колесами, рулевой сервопривод и платку управления мотором. Все эти штуки имеются на Али валом самых разных размеров, мощностей, возможностей. Сделали мы радиоуправляемый трицикл с полноценным управлением – газ, тормоз, рулевое.
Дури в в этом бешеном трицикле столько, что тронуться без пробуксовки сложно. Зато легко делать полицейский разворот.
Ниже видео неравного боя бешеной машинки и гусеницы. Гусеницу мы с сыном собрали для выставки в детском саду, там нужна была поделка из натурального материала, ну вот мы из кокосов, каштанов и элементов конструктора соорудили настоящую оооооооочень медленную гусеницу. Из-за медленности гусеницы видео слегка затяяяяяяяяяяянуто 🙂
Вот такие чудесные вещи можно делать из обычного металлического конструктора, обломков старых игрушек и некоторого количества покупных деталей. Единственный необходимый навык родителей – уметь немного паять, без этого будет сложно со всеми этими проводами, выключателями и батарейками. Ну и, конечно, фантазия, но обычно у детей ее даже больше, чем у взрослых, так что привлекайте ребенка, он вам подскажет, что нужно сделать.
Есть, конечно, другой путь. Например готовые комплекты Лего. У Лего есть ветряк.
Есть всякие гоночные машины и фуры.
В общем, у Лего есть все, включая роботов и комплекты для их настройки и программирования.
Но лично у меня не лежит к Лего душа. И у сына с Лего проблемы, один раз игрушку уронил, а она вдребезги на мелкие кубики, очень обидно все собирать заново. И стоит Лего немерянно, особенно интерактивные роботизированные комплекты с моторами или ограниченные серии всяких звездолетов из звездных войн. Наш металл побюджетней будет, даже с учетом покупки пультов на Али.
Еще есть оригинал металлического конструктора, Меккано. Но он опять же очень дорог и достать его в наших краях непросто. Поэтому вот, финальная фотка наших богатств.
Источник