Поколение Arduino. Что изобретают современные школьники
Что скрывать, все мы в детстве пытались сконструировать что-нибудь техническое. Олдфаги еще помнят электроконструктор-радиоприемник, игры на программируемом калькуляторе и самодельные машинки на радиоуправлении. Сейчас, с появлением Arduino и LEGO Mindstorms, современным школьникам доступны новые горизонты. ПСБ совместно с Фондом содействия инновациям провели конференцию финалистов всероссийского конкурса «Шустрик» и выбрали 6 неплохих технических идей. Ваши оценки и истории о собственных первых изобретениях пишите в комменты.
Для современных школьников в больших городах России созданы тепличные условия для технического творчества. Было бы желание изобретать. В инженерных классах, школах цифровых технологий и дворцах творчества есть все необходимые материалы, станки, 3D-принтеры и электронная рассыпуха. Так что можно воплощать в жизнь самые смелые мысли, особо не заботясь об их практической применимости и экономической обоснованности.
Мобильный принтер
Разработчик: Алексей Ашарин, 16 лет
Когда надо распечатать что-то больше стандартного А4, возникают проблемы. Обычно для этого требуется громоздкое и дорогое оборудование. А что, если не лист вставлять в принтер, а сам принтер заставить ползать по листу? Так родился этот мутировавший робот-пылесос с пером.
Корпусные детали были спроектированы в 3D и отпечатаны на принтере, электроначинка собрана на базе Arduino Mega ATmega2560, 4 шаговых двигателей 28BYJ-48 с драйверами ULN2003, сервомотора SG90 и 4 всенаправленных колес. Оставалось лишь запрограммировать движения принтера и поднимание/опускание пера. На Arduino IDE это не сложно.
Прототип в итоге выглядит внушительно, по запчастям стоит всего 3–4 тысячи рублей, но вот скорость и точность явно недостаточны. Да и первоначальная загрузка изображения не реализована, нужно задавать все передвижения в коде. Зато рисует.
Техническая система профилактики и преодоления заикания во время выступления
Разработчик: Арина Филимонова, 12 лет
Можно ли заикание «выключить» на время, чтобы сделать презентацию или поучаствовать в дискуссии? Оказывается, можно. Надо, с одной стороны, задать мозгу темп, чтобы синхронизировать речь, а с другой — отвлечь нервную систему от спазма в районе гортани.
Система состоит из метронома, Bluetooth-наушника и миостимулятора. Метроном создан на базе платы Arduino Mega 2560 и пульта Keystudio IR Receiver. Частота сигналов регулируется в пределах 40–100 ударов в минуту. Звук подается на пьезоизлучатель или по Bluetooth на наушник. Сам метроном убирается в карман.
Миостимулятор собран также вручную. Он выдает импульсный ток силой 10–15 мА длительностью 1–100 мс. Прибор крепится на кожу в районе диафрагмы. Под действием тока возникает изолированное безболезненное сокращение мышц живота.
Что в итоге? Арина тестировала прибор на себе. Он позволил ей на время забыть о заикании, методиках контролирования дыхания, избегании определенных согласных, и просто рассказывать презентацию. Система работает.
Спутник
Александра Соколова, 9 лет
Плох тот изобретатель, кто с раннего возраста не придумывал что-то космическое: прототип ракеты, супердвигатель или новое чудо-оружие. Уже с детства нужно мыслить глобально. Модель спутника как раз укладывается в эту концепцию.
Сам наноспутник представляет собой кирпич с крылышками, оснащенный источником питания, датчиками температуры и ориентации в пространстве, а также радиопередатчиком. Данные отправляются на пульт, отображающий телеметрию на экране.
Начинка собрана и запрограммирована на Arduino. Модуль ориентации включает в себя 3-х осевые гироскоп, акселерометр и магнитометр, что дает возможность точно определить положение спутника относительно первоначального положения. Цифровой датчик измеряет температуру с точностью до десятых долей градуса, а модуль связи передает телеметрию на расстояние до 1500 метров по прямой видимости.
Конечно, если такой спутник запустить на орбиту, он превратится в груду железа: начинка не предназначена для работы в космосе, дальности передачи сигнала крошечная. Но для развития навыков программирования и ощущения сопричастности с космосом вполне пойдет.
Танцующий робот-артист
Глеб Загорский, Тимур Цибиков, Филипп Самборский, 10–12 лет
Человекоподобный робот, выполняющий все твои команды, артист, способный петь и танцевать на организованных тобой представлениях. Чтобы почувствовать себя этаким Карабасом Барабасом, сейчас нужно не так много. Разработать 3D-модель корпуса робота и распечатать на 3D-принтере, собрать на Arduino платформу, обеспечивающую движения, запрограммировать ее — и театр кукол готов.
Ребята использовали микроконтроллер Arduino Nano 3.0 ATMEGA328P, серводвигатели SG90, ультразвуковые датчики расстояния HC-SR04, пьезо-динамики и светодиодные матрицы. Запрограммировали его в визуальной среде MBlock. Написали с помощью AppInventor приложение для Android, позволяющее управлять роботами.
Да, роботы не очень похожи на людей, набор действий ограничен, но стоит добавить немного фантазии, и уже можно ставить домашние спектакли.
Куртка с подогревом
Никита Скурков, 13 лет
Куртка с подогревом особенно актуальна в северных и восточных областях России, поэтому мы включили этот проект в статью. Да, в ней нет электронной начинки, схема максимально проста: источник питания и сопротивление. Фокус в том, чтобы рассчитать сопротивление проводов, необходимое для достаточного, но не чрезмерного нагрева.
В данном случае потребовалось 8 метров провода диаметром 0,5 кв. мм. Из провода сформирована сетка, прикреплена к подкладке куртки. Остается только установить выключатель, подключить источник питания — и вперед. Правда, у автора проекта не оказалось под рукой пауэрбанка, и он использовал блок питания от компьютера формата ATX.
Куртка-самогрейка — полезное решение, хотя есть ряд очевидных минусов. Аккумулятора хватит максимум часа на 3, при переразряде без платы защиты он запросто может загореться. Постирать такую куртку будет сложно — в машинку не бросишь. Ну и хотелось бы посмотреть на глаза охранников в метро, когда они увидят провода, торчащие из куртки…
Трубофон+
Александр Дорохов, 8 лет
Изобрести свою собственную барабанную установку из подручных средств? Почему бы нет. В лучших традициях шоу-группы Stomp инструмент собран из канализационных труб ПВХ диаметром 32 мм. Высота звука зависит от длины трубы, для игры используются лопатки наподобие ракеток для пинг-понга.
Электрическая часть представлена в виде вставленных в трубы светодиодов, загорающихся при замыкании контакта при ударе лопаткой (кстати, весьма оригинальное решение с пружинкой). Питание — от пальчиковых батареек.
Играть на таком трубофоне просто: берешь лопатки и стучишь по горловинам. Звук получается весьма необычный.
Как видите, сегодняшняя молодежь бурлит идеями, ищет себя, пробует найти что-то новое даже там, где, казалось бы, все навеки зацементировалось. Хорошо, что у них есть подходящие инструменты, с помощью которых это можно делать быстро и недорого.
Обязательно поделитесь своим опытом, что вы изобретали в детстве, насколько сложно это было, и как вам это помогло во взрослой жизни. Посмотрим, как трансформировались творческие увлечения.
