« — Они очень молоды, у них все впереди, а у нас впереди — только они.»
«Гадкие лебеди» А. и Б. Стругацкие
Мой второй пост на Хабре был «Дети собрали 3d принтер». Недавно сбылась моя мечта — я примерно повторил то же самое с российскими школьниками.
В этой публикации я хочу поделиться
(вот такое чудо обнаружил после королевской ночи, помимо измазанной зубной пастой дверной ручки)
Лагерь, в котором финалист Google Code Jam проводит турнир по покеру, где вместо дискотек ребята идут дорешивать задачи по олимпиадному программированию, где каждый мог напечатать на 3d-принтере все что угодно (конечно же пистолет мы не печатали, только рисовали в фотошопе), где дети были соавторами статьи на Хабре и обучали еще более младших детей робототехнике, лагерь, где даже
На Хабре есть несколько отчетов об образовательных мероприятиях, которые мне было интересно прочитать (1, 2, 3), но я знаю, что много чего остается недоступным широкой публике (например, мегаинтересные проекты ЗПШ и КЛШ). Сей публикацией хочу сподвигнуть а) тех, кто участвует в организации крутых образовательных программ — писать об этом б) хабражителей — участвовать в/организовывать лагеря/учебные программы.
Под катом приключения 3d-принтера в лагере, немного об «инженерной олимпиаде» и робототехнике.
Приключения 3d-принтера в образовательном лагере
На TED есть рассказ о том, как в Африке вмуровали компьютер в стену и оставили его на растерзание детям и они его очень быстро освоили — записали аудио и вышли в интернет. Я решил повторить эксперимент только уже с 3d-принтером и в России.
Я поставил коробку в центре зала и сказал, что можно самим разбираться и делать все что угодно под моим присмотром. Самые любопытные быстро установили софт и драйвера и с лозунгами «Мануал для слабаков» через час были готовы отправить на печать первую модель.
Но я им дал дополнительный квест — разобраться, почему на моей 8-ке не запускался слайсер. И с этим разобрались. А вот дальше начался вестерн.
Каждая ошибка была ступенькой к пониманию работы 3d-принтера (и для меня в том числе).
Сначала мы использовали принтер как гравер. Мы с ребятами насладились звуками, с которыми латунь рисует на поверхности алюминия окружность и заштриховывает ее. Видать при транспортировке платформа разболталась. 2 минуты — и мы подвинтили как надо. Но тут оказалось, что принтер отказывается выдавливать пластик. Прочитали весь мануал. Помозгоштурмили на тему того, что может быть не так. Решили разобрать и посмотреть что есть внутри. Вроде все лампочки горят. Народ делал селфи на фоне разобранного принтера и отправляли в инстаграмчик. Заодно я разобрал экструдер и мы обсудили коэффициент редукции и принципы работы шаговых моторов. Оказалось, что сопло засорилось алюминиевой стружкой. Поменяли, следуя точным указаниям в мануале. Пластик пошел.
4 контроллера. Понятно, что по одному на каждую координату, зачем 4-й?
Выдвигаем гипотезы, что могло произойти.
Лекция по 3d-печати (история 3d-принтеров с 1984 года по нынешний день, достижения 3d-печати 2012 года и 2013 года, металлические и стереолитографические принтеры). Обсудили почему нано-фотографии черно-белые и как печатать в космосе (без саппорта?)
Мы распечатали планетарный подшипник, но он отказывался вращаться. У нас завалялся шоссейный велосипед и вот какое решение предложили молодые инженеры. Подшипник стал вращаться, только центральная шестеренка расплавилась.
Некоторые девчонки заценили браслетики с сердечками, а некоторые — ракушечные шестеренки.
Хит сезона — ТАРДИС
К статье на Хабре напечатали визитку Кевина Митника.
Семигранная гайка
За космические успехи ребята получали/получат семигранные гайки. (Для переделывания из 6-ти гранной гайки очень удобен OpenSCAD)
module hex_head(hg,df)
{
cylinder(h=hg, r=df/2/sin(360/7), $fn=7, center=false);
}
Бочка
Для «робота-садовника/брызгалки» на 3d-принтере мы распечатали резервуар, который предварительно нарисовали в SketchUp.
В крышке есть два круглых маленьких отверстия для сонара. Чтоб мерить уровень воды.
Черный провод — для помпы внутри.
Отладка робота-садовника.
Как сделать стенки резервуара водонепроницаемыми мы разобрались (поставить толщину слоя 20% от толщины сопла), но возникла вторая задача.
Как сделать дно у резервуара водонепроницаемым? Мы с ребятами так и не нашли ответа на этот вопрос, поэтому воспользовались водонепроницаемой вкладкой типа «пакетик». Производители принтера потом подсказали направление поисков — увеличить интенсивность подачи пластика.
Кубик Рубика
Для проекта по созданию робота, собирающего кубик Рубика нам понадобились переходники. Их нарисовали в Blender и отправили на печать.
Паукан
3d-принтер пригодился для изготовления лапок для роботов-пауков. Да простят нас арахнологи и палеоарахнологи за 6-ти и 4-х лапых «пауков».
По задумке робот должен собирать по комнате детальки от Лего и искать носки.
Шутливое название — «робот-курица». (И еще было политнекорректное название «робот-краб»).
Итого по 3d-принтеру: освоили Blender, SketchUp, OpenSCAD и Photoshop (с поддержкой 3d-печати) для создания/корректировки моделей, Thingiverse — для скачивания/закачивания моделей, Slic3r и Repetier-Host для управления 3d-принтером. Разбирали принтер и экструдер, диагностировали неисправности.
Процент заинтересованных от общего числа
Всего в лагере было 60+ человек в трех группах: робототехника, олимпиадное программирование, разработка приложений. Больше всего заинтересованных было с робототехники. 5-6 человек проявили очень активную заинтересованность, еще 5-6 — высокий интерес, человек 10 среднюю заинтересованность, остальные равнодушны (на фоне высокой занятости по своим проектам).
Те, кто заинтересовался даже устраивали мини-лекцию своим родителям, приезжавшим в гости.
Еще ребята предложили сделать из 3d-принтера робота, чтоб он сам мог приехать/прилететь/приползти/прискакать/прикатиться к своим производителям в цех и рассказать о том, что с ним произошло.
Выбор модели 3d-принтера для образовательного проекта
Для дизайнерского проекта я бы выбрал Ultimaker 2, но так как проект был образовательный, а ребята с техническим складом ума, то выбор пал на PrintBox3d One (кстати, спасибо людям из RGT, что пошли навстречу и здорово помогали). Во-первых, он на Arduino, а так как у нас был курс по Arduino, ребятам было интересно увидеть ее реальное применение. Во-вторых, этот принтер легко разобрать и посмотреть что внутри (даже экструдер), что для обучения незаменимо. В-третьих, он практически неубиваемый, а если что и выйдет из строя, то это легко заменить, так как производство находится в Москве и деталей в избытке. В-четвертых, можно поговорить чуть ли не с разработчиками этого принтера, если очень сильно понадобится. В-пятых (imho), очень ценно показать ученикам, что и в России могут производить достойное передовое оборудование.
Краудсорсинговая программа для школ
Было много обсуждений о том, как можно в каждую школу поставить 3d-принтер без привлечения стороннего финансирования. Силами самих учеников и их родителей. (Если кому интересно, могу поделиться наработками в этой области).
Инженерная олимпиада
В истории космонавтики есть несколько случае, когда приходилось совершать инженерный подвиг при помощи скотча, на коленке и в очень сжатые сроки.
Реальная задача «Аполлон 17» : У вас сломалось крыло электромобиля на Луне, пыль оседая на скафандре понижает его отражающие свойства, что приводит к недопустимому перегреву. Сворачивать миссию? Времени на поиск решения 1 ночь.
Реальная задача «Аполлон 13»:
http://www.youtube.com/watch?v=C2YZnTL596Q
Задача: приземлить яйцо с 3х метров, используя 2 метра бумажного скотча и 100 трубочек для коктейля. t=15 мин:
К посадке готов!
Испытания. Кстати, только 2 команды из 6 справились с созданием защитной конструкции.
Даблселфи после успешной посадки.
Равновесие в природе. t=15 мин
Преподаватель ТРИК Сергей Филиппов так описал свое творение: «Эта конструкция символизировала круговорот воды в природе. Из правого нижнего ведра вода регулярно поднималась в верхнее с помощью руки и кружки. Необходимо было наладить связи, благодаря которым при опорожнении нижнего ведра верхнее ведро наклонялось бы и изливало воду обратно. Канистра служила противовесом.»
Задание: построить зонт из мотка прозрачного скотча и рулона бумаги. t=15 мин:
Инженер несет ответственность за свои конструкции.
Попытка создать управляемый реактивный летательный аппарат из воздушного шарика, скотча и листов А4. Аппарат должен перевезти полезный груз (жвачку «Turbo») через волейбольную сетку с расстояния 2 метра. Бросать запрещено, использовать шар как жгут запрещено. t=15 мин:
Перед стартом.
С первого раза не долетел, может так получится? ЛА повис на линии финиша.
Ответ на «Аполлон 13»
http://www.youtube.com/watch?v=Zm5nUEG5Bjo
Ответ на «Аполлон 17»
«В инструкциях для астронавтов есть пункт: отправляясь на Луну, не забудьте скотч.»
(скотч и карты)
Робототехника
Подробное описание программы курса робототехника на Хабре.
Иногда на занятия заглядывали дети из соседнего танцевального лагеря, и тогда наши объясняли им как устроены роботы
Корректировка курса (носки Time Lord`а с ТАРДИС).
Тем временем у программистов:
робот «Масечка».
робот «Масечка» с защитой от агрессивной внешней среды. Патриотическая версия.
Метеостанция на базе Ардуино.
Посадка на Луну и Марс
В гости заехал разработчик игры «Орбита», про которую писали на Хабре.
STEM-игра «Орбита» — это не просто космический симулятор, а возможность почувствовать себя в инженерной команде. На первый план выходят уже не просто физические знания, а умение распределить задачу в команде, согласовать требования к общему инженерному решению и т.п. В игре принципиальной является свобода действий участников в рамках предложенных моделей, в том числе возможность совершать ошибки и исправлять их.
Ребята разделились на
Алексей Федосеев отметил по этому поводу следующее: «На третьей миссии сразу стала видна в разнице инженерных подходов — одни улучшали имеющийся аппарат, другие сразу пытались разработать концептуально новый.»
Два конструкторских бюро успешно выполнили сложную посадку на Марс.
Кстати, в сентябре будет большой турнир по «Орбите» для школьников.
Хочу привести цитату из Стругацких (кстати, сегодня день рождения Аркадия Натановича).
На Земле оставались люди, молодежь, дети. … Жилин чувствовал, что может здорово помочь им, хотя бы некоторым из них. … Помочь им входить в жизнь, помочь найти себя, определить свое место в мире, научить хотеть сразу многого, научить хотеть работать взахлёб.
Научить не кланяться авторитетам, а исследовать их и сравнивать их поучения с жизнью.
Научить настороженно относиться к опыту бывалых людей, потому что жизнь меняется необычайно быстро.
Научить презирать мещанскую мудрость.
Научить, что любить и плакать от любви не стыдно.
Научить, что скептицизм и цинизм в жизни стоят дешево, что это много легче и скучнее, нежели удивляться и радоваться жизни.
Научить доверять движениям души своего ближнего.
Научить, что лучше двадцать раз ошибиться в человеке, чем относиться с подозрением к каждому.
Научить, что дело не в том, как на тебя влияют другие, а в том, как ты влияешь на других.
И научить их, что один человек ни черта не стоит.
Ну и напоследок
П.С. Огромное спасибо всем, благодаря кому этот лагерь состоялся.
П.П.С. Рома Удовиченко заметил особенность номера статьи
