- Я хочу сделать робота-хоккеиста, - заявил материализовавшийся возле моего рабочего стола новенький парнишка.
Надо сказать, что "я хочу сделать" - волшебная формула, которая открывает в нашем кружке детского технического творчества все двери. Ну, или почти все.
- Давай, - ответил я, - По амбарам помети, по сусекам поскреби, найдешь всё, что тебе для этого нужно.
- А чем всё найденное соединять? - не унимается парнишка.
- Держи, - протягиваю ему рулончик двухстороннего скотча.
Существует великое множество разновидностей двухстороннего скотча. Но мне больше всего нравится работать с узким (12мм) двухсторонним скотчем на вспененной основе, который продается в ближайшем автомагазине. Вот таким. Добавлю от себя еще немаловажную деталь: и цена у него приятная.
Надо сказать, что двухсторонний скотч, несмотря на кажущуюся простоту и тривиальность, довольно коварный в работе материал. Дети частенько называют его потусторонним. Если отрезать его ножницами, то боковые поверхности лезвий очень быстро забиваются клеевым составом со скотча, и работа с ними превращается в муку мученическую. Приходится постоянно очищать их обезжиривателем.
В какой-то момент я приспособился кусать его на кусочки нужной длины кусачками. Дело пошло гораздо веселее.
Но самое лучшее, на мой взгляд, решение предложила одна юная, но очень сообразительная шестилетняя особа. Она приклеивала скотч к коврику для макетирования и лихо отрезала от него канцелярским ножом полоску нужной длинны. Этот способ мы в основном и используем в кружке.
Отрезаем полоску, наклеиваем ее на одну из соединяемых поверхностей, заостренным предметом, например, зубочисткой, снимаем защитную пленку и прикладываем вторую соединяемую деталь. При использовании скотча на вспененной основе соединение получается достаточно прочным и в то же время разборным и ремонтопригодным ( в отличие от неразборного клеевого), что для наших целей очень важно, так как приходится частенько экспериментировать с перебором различных вариантов взаимных расположений деталей.
Пока я предавался лирическим отступлениям о потустороннем скотче, парнишка материализовался у стола снова и поставил передо мной вот такое чудо.
- О! - воскликнул я. - А похож. Даже очень похож. Это ты удачно придумал, плоскую батарейку в качестве туловища хоккеиста использовать, и головки зубных щеток на коньки тоже очень кстати пошли. И трубочка для коктейля в качестве клюшки как будто именно для этого и была предназначена.
Практически все дети начинают конструирование примерно так же, как старик Хоттабыч в свое время с телефоном - с подражания внешней форме, иногда при этом теряя некоторые важные функциональные элементы. Так часто при создании своего первого самолета забывают про хвостовое оперение. В этом же случае образ получился целостным, весь необходимый функционал представлен практически в полном объеме. Похоже парень неровно дышит к хоккею.
Но, несмотря на это, парнишка был явно чем-то не очень доволен.
- Это же робот, - в голосе слышались нотки отчаяния. - Он же двигаться должен.
- Этому горю не трудно помочь, - достаю коробочку с электромоторчиком.
- Но я не понимаю, как из вращения вала моторчика сделать движения робота, - не унимается мальчишка. - Надо какие-нибудь шестеренки, колесики, рычажки, а я этого не умею, - совсем пал духом.
- Это да, не просто, - соглашаюсь, - но есть один способ...
- Какой? - блеснул слабый лучик надежды.
Как говаривала ожидающим ее кавалерам одна моя знакомая, долго-долго возясь со шнуровкой своих высоких армейских ботинок: «терпение, друзья мои, Надежда обувается последней».
- Ты щетки зубные, из которых коньки сделал, на моем столе нашел? - спрашиваю.
- Да.
- А рукоятки от них кусачками откусил? - продолжаю допрос.
- Ну, да.
- Вообще-то я их для жучков-виброходов приготовил. Помнишь, в прошлый раз таких делали?
- Это да, забавные таракашки получились. Я зря их использовал? Просто они мне так понравились, - засмущался парнишка.
- Использовал и хорошо. А давай мы ту же идею, что для букашек, и для хоккеиста используем?
- А можно? А как?
- Нужно. Как - пока не знаю. Но надо попробовать.
Механика - очень непростая наука. Особенно, если делать всё своими руками. Это только на первый взгляд кажется, что все так просто. Одна из сложнейших задач, с которой столкнулся человек, была организация передачи и преобразования энергии движения. Занимаются этим специальные устройства, которые называются трансмиссией. Обычно именно это самая сложная часть любого движущегося механизма. Но есть класс устройств, где эта самая трансмиссия проще не бывает. И называются они - виброходы. В них трансмиссия настолько проста, что практически как отдельный узел отсутствует. Мотор возбуждает хаотические механические колебания всего корпуса устройства, которые в результате их взаимодействия с опорной поверхностью могут привести агрегат в движение.
Беру моторчик, кручу-верчу его в руках. У него два металлических вывода-лепестка с отверстиями, что очень удобно для подсоединения к проводам.
Но сначала пробую подключить его напрямую к нашей плоской батарейке на 4.5В. Благо, расположение ее контактов легко к этому располагает. Моторчик деловито зажужжал.
- Смотрите, искры! - оживленно воскликнул парнишка.
Не было еще в моей практике случая, чтобы кто-нибудь из кружковцев не обратил внимания на эти искры, возникающие при подключении электромотора к батарейке. Прямо магия какая-то: то, что возникает в месте контакта, то же загорается и в глазах. Запомним это замечательное побочное действие электрического тока, возможно в будущем оно нам еще пригодится.
Электротехника - наука об электрических цепях. И цепи эти состоят преимущественно из проводов. Поэтому тот, кто легко и уверенно научится работать с проводами, тому и счастье электротехническое улыбнется. Современные провода состоят из двух основных частей. Первая называется проводник, она, как правило, состоит из металлической проволоки и служит для проведения по ней электрического тока. Вторая - изолятор. Она окружает провод и, наоборот, как раз тока и не проводит. Американский художник Самюэль Морзе, один из изобретателей телеграфа и знаменитой азбуки, носящей его имя, сначала не знал об этом и использовал металлическую проволоку без изоляции, поэтому его первые опыты по построению телеграфного аппарата окончились неудачей. Сейчас же почти все электрические провода производятся уже изначально покрытыми изоляцией, и если мы не научимся правильно удалять ее с провода в нужном нам месте, то нас тоже будет поджидать неудача, хотя и по другой причине, чем у Морзе.
Для своих поделок мы в кружке предпочитаем использовать гибкие провода, состоящие из многих луженых (покрытых сплавом олова) медных жилок в пластиковой изоляции.
Они прочны, гибки, не ломки и очень удобны в нашей работе. Провода легко соединяются между собой в электрические цепи при помощи простейшей операции - скрутки. Для этого надо только аккуратно снять изоляцию с их кончиков. Есть масса способов, как это возможно сделать: при помощи ножа, ножниц, кусачек, пассатижей, зажигалки и даже зубов. Но практика привела меня к тому, что лучше всего для этого использовать специальный электромонтажный инструмент для снятия изоляции, который дети быстро окрестили "оголятором".
Работать им очень просто: сжал инструментом кончик провода в изоляции и затем потянул его на себя. Изоляция и снялась.
Надо только перед началом работы выставить регулировочным винтом нужный зазор, чтобы сам провод не повреждался, а изоляция при этом снималась.
И зафиксировать его специальной гайкой.
С этой премудростью несложно разобраться, зато быстрота и удобство в работе дорогого стоит. Сведение к простым технологическим операциям и удобный инструмент - залог легкого и приятного вхождения в электротехнику.
"После снятия изоляции кончик провода похож на метелку. Соединять между собой такие метелки не очень простая задача. Поэтому зажимаем метелку между подушечками пальцев одной руки, а другой вращаем провод вокруг продольной оси. В результате лохматая метелка превращается в туго скрученную косицу. Такую косицу легко просунуть, например, в отверстие контакта электромотора или между собой, загнуть и закрепить скруткой. Такое соединение достаточно крепко и надежно, не требует специального паяльного оборудования и при необходимости получается разборным. Однако, как и каждый навык, связанный с умелой ручной работой, для легкого исполнения требует многократных тренировок.
При этом нужно следить, чтобы контакты появлялись там, где они должны быть, и не появлялись там, где их быть не должно. В последнем случае это называется коротким замыканием и может привести к неприятным последствием вроде внезапного нагрева и полного разряда батареи. Ведь электротехника и электроника - это науки о контактах.
Справившись с подключением проводов к электромоторчику, самое время подумать о том, как крепить их к батарейке. Можно было пойти по уже проторенной дорожке и присоединить провода к лепесткам непосредственно при помощи уже знакомой нам скрутки. Но я предлагаю пойти другим путем и ввести дополнительный элемент - клемму. В качестве которой используем обыкновенные металлические скрепки. Они позволят нам легко присоединяться и отсоединяться от выводов батарейки. Тем самым включать и выключать робота
. А чтобы места соединения проводов со скрепками служили дольше, укрепим их поверх небольшими кусочками изоленты.
Это повысит надежность всей конструкции и поможет избежать нежелательных коротких замыканий.
Теперь из нашего мотора нужно сделать вибромотор. Получить вибрацию можно, закрепив на валу двигателя эксцентрик - маховик, центр вращения которого не совпадет с центром тяжести. Используем для этой цели крышку от пластиковой бутылки, которую парнишка приспособил как голову робота. Для начала проколем в ней шилом два отверстия: одно строго по центру, второе - на некотором расстоянии. Закрепим крышку на оси двигателя сначала в первое отверстие, и подключим электромотор к батарейке. Вибрация будет незначительная. Затем закрепим крышку во второе отверстие, смещенное относительно центра. Снова включим двигатель. Ощущения руки от дрожания и вибрации двигателя заметно усилились. Добавим для дисбаланса еще небольшой грузик, например, кусочек пластилина в ту часть крышки, что максимально удалена от оси вращения вала. Теперь получилось уже совсем хорошо, двигатель буквально рвется из руки, чтобы пуститься в пляс. Вибромотор для хоккеиста готов.Осталось установить вибромотор на место головы робота при помощи полоски двухстороннего скотча. Ведь именно голова есть настоящий источник нашего движения. Робот-хоккеист готов. Пора проводить испытания.
Как говаривал герой одного из романов Виктора Пелевина: "К чему слова, когда на небе звезды?". Лучше один раз увидеть в движении, чем десять просто прочитать об этом. Посмотрите, как ведет себя наш робот-хоккеист на видео. Весьма шустрый товарищ получился).
Я мог бы тут еще много рассуждать о разных важностях: упругости ресничек зубной щетки и направлении их изгиба, о высоком положении колеблющегося центра масс конструкции и даже о резонансе, но радость и удовольствие от удачно выполненной работы не нуждаются в рассуждениях и научном обосновании. Отложим это для другого раза.
На откуп фантазии тех, кто решится повторить эту простую, несложную, но забавную и интересную конструкцию в своих школьных или кружковских проектах, или же просто для собственного удовольствия, остается множество других деталей проекта, не вошедших в данную статью: конструкция хоккейной коробки, форма спортсменов, правила соревнований и многое-многое другое, чего душа пожелает. Главный же приобретенный багаж - уверенность в собственных силах от удачно осуществленного проекта и навыки и умения, которые еще не раз пригодятся в дальнейшей работе. Удачи!)