Велотренажер #Самоизоляция или как угомонить ребенка на карантине


Весь мир героически борется с «… заразой коронавирусной» (Путин В.В.) Большинство стран закрывают свои границы, своих граждан закрывают на карантин, вводят комендантский час. Вот и Россию не обошла эта гадость стороной.

В сложившейся ситуации с пандемией SARS-CoV-2 (COVID-19) все мы с вами сейчас должны находиться на карантине самоизоляции.

Поэтому вопрос о том, как найти активное развлечение для детей запертых в четырёх стенах стоит как никогда остро. Надо ещё и постараться чтоб эти четыре стены остались, по-возможности, в целости и сохранности.

Обоснование


Сидеть, спокойно и рисовать или собирать конструкторы целый день невозможно, да и активные игры тоже необходимы. Все дети любят гонять на великах, самокатах, бегать и прыгать. Для направления «чрезмерной» энергии детей в полезное русло пришла мысль поставить детский велосипед на станок, но какой ребенок будет сидеть и просто крутить педали, глядя в стену? Никакой! Так родилась идея создания станка и совмещения его с компьютерной игрой.

Сначала ребенка можно увлечь совместным изготовлением, а уж как сделаете, то радости нет предела. Игровой автомат у вас дома!

Поэтому делаем станок для велосипеда своими руками и из того, что найдется в закромах на балконе (Ну или вынимаем из шкафа полку-другую, например).

Механическая часть


В первой итерации велосипед был поставлен на самодельный станок собранный из ЛДСП. Открутили дополнительные колеса, замерили высоту от крепления колес до пола + 20-30 мм… Размечаем, пилим, сверлим, клеим, закручиваем. Всё, вел на станке:





Дети крутят педали, родители довольны.

Но! Просто крутить педали, которые тем более не нагружены, детям наскучило через два-три дня… Переходим к плану Бэ. Как сделать тренировку на велосипеде интереснее? Правильно, надо добавить соревновательный эффект, некоторое визуальное восприятие… Поэтому ставим и переднее колесо на станок и делаем из велосипеда джойстик!

Снова размечаем, пилим, сверлим, клеим, закручиваем… Снова детё занято какое-то время помощью в изготовлении:

Из того же ЛДСП делаем два диска: на один поставим колесо, на другой поставим датчик поворота. Для поворота руля достаточно ±45º. Найденный датчик поворачивается ~270º. Да, придется делать редуктор 1:3, но это позволит разгрузить наш датчик от нагрузок, т. к. ставить датчик на диск с велосипедным колесом и использовать его в качестве оси не лучшее решение. Приводом для нашего редуктора послужит любая верёвка, реп шнур и т.п.

Диаметры дисков выбрали 240мм и 80 соответственно. При помощи винта, шайб и гайки закрепляем диск в патрон шуруповерта и круглым напильником делаем проточку. Проточка позволит шнуру не соскакивать с дисков. В платформу основание присверливаем диски на расстоянии ~10 мм. В качестве оси для подрулевого диска используем винт с шайбами и самоконтрящейся гайкой. В качестве оси для диска с датчиком взяли шпильку М6 (не нашлось в закромах столь длинного винта :) ). Под ось М6 сверлим отверстие 5 мм, зенкуем с двух сторон, вкручиваем ось. Ось дополнительно вклеиваем с помощью секундного клея и соды.

Долго искал решения как закрепить шнур на дисках. Надо сделать и так, чтоб шнур не проскальзывал и чтоб диски свободно крутились, и чтоб шнур не соскакивал с дисков во время активного руления. Поэтому просверлил в торце в каждом диске по глухому отверстию 8 мм. Накинул кусок шнура восьмеркой на диски. В просверленные отверстия забили по мебельному шканту вместе со шнуром.

В подрулевой диск (диаметром 240 мм) в это отверстие заправили концы шнура и потом забили туда шкант, тем самым шкант при забивке дополнительно натянул шнур.





В результате получился надежный редуктор не требовательный к точности изготовления дисков и исключающий проскальзывание.

Ось малого диска с датчиком соединил вот такой муфтой:



Вот что получилось:





Шканты до конца забивать не стал, чтоб можно было их вынуть и заменить шнур. Также они действуют как отличные ограничители углов поворота.

Электрическая часть




В качестве датчика положения руля использовать будем старый, советский переменный резистор (опять же на балконе, нашелся резистор на 5,1кОм). Датчиком скорости берем датчик от китайского велокомпьютера (там стоит обычный геркон), но можно придумать и какой-нибудь микропереключатель на задние перья велосипеда и на спицу приделать винт, который будет нажимать на микрик при вращении колеса. Ставим его на заднее колесо.



Кроме того понадобится пара кнопок без фиксации, три резистора (хотя они и не обязательны) и Arduino Leonardo (или другая плата ардуино на микроконтроллере Atmega32u4). Все это соединяем любыми доступными способами по следующей схеме:


Программная часть


Над прошивкой долго не сидел — надо было как можно скорее проверить работоспособность идеи. Основной код прошивки не мой. Библиотеку HID joystick я тоже взял готовую. Ссылки ниже.

Исходник прошивки (как есть) прилагаю. Оптимизировать и вычистить пока нет времени.

Прошиваем, подключаем (описывать стандартный процесс компиляции и прошивки в среде Arduino IDE смысла не вижу — тема изъезжена вдоль и поперёк).

В Windows 10 в «Принтеры и другие устройства» появляется джойстик «Arduino Leonardo». Правой кнопкой мыши вызываем меню, выбираем «Параметры игровых устройств управления», нажимаем кнопку «Свойства» и, если все сделано правильно, на вкладке «Проверка» поворачивая движок резистора видим перемещение крестика, крутим педали, и видим изменение газа. Нажимая на кнопки (микропереключатели), красные кнопки на экране также должны изменять свое состояние. Также на соседней вкладке «Параметры» можно провести калибровку джойстика.

Ну а дальше ставим любой автосимулятор, NFS например, и вперед!

Демонстрация работы



Выводы


Все работает, необходимые цели достигнуты. Все довольны. Есть идеи о модернизации как конструкции, так и электронной части. Но это позже. Штука получилась огонь. Жалею, что не могу поставить свой велосипед, а то тоже бы погонял. А уж услышать от ребенка: «Ты самый лучший папочка на свете!» дорогого стоит.
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 44

    +7
    Вот это нормальная статья!
      +1
      ДСП — это, конечно, «жесть» (в переносном смысле). Особенно в движущихся частях. А сама идея — супер! Надо будет что-нибудь и себе сколхозить в виде джойстика.
        +7
        Самоизоляция же. «Я его слепила из того что было» (с)
        Да и трение по большой ламинированной площади. Глядишь на месяц-другой хватит, а там уж и на улицу.
        0
        Продавать такое не хотите? Без велосипеда и компа. Спрос бы был :)
          0
          Хорошее применение для свободного времени Вы нашли себе и сыну.
          В электрической части не хватает только второго джойстика и динамовтулки, причём на Вашем велосипеде, чтобы вырабатываемой мощности хватило для питания компьютера с монитором.
          А играть вдвоём будет ещё веселее.
            +2
            теперь мощемер, подключить к zwift и ждать когда позовут на ТдФ!
            молодец!!!
              0
              LonelyHeart, действительно, есть множество программ-симуляторов, в которых живые люди соревнуются в виртуальной реальности, накручивая педали реальных велосипедов, установленных на станках.
              Zwift один из популярных сервисов.
              Подключение к такой программе сделает катание на велосипеде увлекательным не только для детей!
                0
                Да я знаю про велосимуляторы. Но не нашел ни одного, который бы поддерживал управление стандартным джойстиком
                  0
                  Откуда родилась неестественная для велосипеда привязка к джойстику?
                  Раз уж взялись за контроллер, можно было уже преобразовать герконные импульсы в родные для всех велосимуляторов BlueTooth-пакеты. Менее бюджетно — сразу подключить магазинный BT датчик скорости. Но тут сразу изоляционная оговорка, да.
                  Самое же главное здесь — установка, удерживающая заднее колесо.
                    0
                    Привязка к джойстику проста. С эмуляцией велодатчиков надо разбираться и смысл в этом какой, подключить потом вел к Zwift? Джойстик можно подключить к любой аркаде или симулятору. Магазинных датчиков у меня нет.
              +1
              Кажется, вы изобрели Black mirror: Fifteen Million Merits
                0
                А если добавить еще два велосипеда будет как в «Трое из бельвилля».
                0
                Это действительно нужно выводить на кикстартер — идея отличная, ниша относительно пустая, время правильное, продукт не сложный.
                  0

                  Ниша — полная, просто она в наших краях неизвестная. А так — ребята уже упомянули Zwift, к нему станочек — и поехали. Единственное отличие — таки это для взрослых, да, вот в детском сегменте посвободнее...

                    0

                    В zwift уже прикрутили поворот по кроскантрийной (для детей самое то) трассе с помощью смартфона закреплённого на руле. И мощемер там не обязателен — дитю хватит простейшего Ant+\Bluetooth датчика оборотов колеса. И никакое Ардуино городить не надо...

                  0
                  Педали крутятся без нагрузки, т.к. заднее колесо в воздухе?
                    0
                    Да, пока без нагрузки
                      0
                      Довольно легко поставить велогенератор и лампочку. Сложнее найти игру, которая будет выдавать сигнал при подъеме уклона трассы, чтобы можно было коммутировать лампочку.

                      image

                      Упс, про лампочку уже написали… Но оставлю пост с фото.
                        0
                        Думаю пока над нагрузкой. Такой динамки все равно нет в наличии.
                        Думал над бесколлекторником авиамодельным…
                          0
                          Можно попробовать лопасти на спицы, будет аэродинамическое торможение. На некоторых велотренажерах так делают.
                            0
                            Тазик с водой под колесо, будет кроме торможения еще и увлажнитель.
                              0
                              Заодно и мама будет задействована — потёки со стен вытирать.
                              Аэродинамическое торможение на колёсах 12" едва ли будет заметно.
                                0
                                Если напечатать правильной формы лопасти для надевания на спицу (дома есть 3D принтер?) получиться довольно эффективный вентилятор. Даже на 12 колесах это будет ощутимой нагрузкой для ребенка.

                                Особо интересно с инженерной точки зрения будет сделать механику изменения шага лопастей, от одной рулевой машинки. Управление можно взять от фидбека руля или геймпада, когда съезжаем с дороги будет трясти и соответственно возрастет усилие.

                                Проще, но не так интересно, использовать магнитный механизм. Подобная конструкция применяется в спортивных тренажерах.

                                image
                                  0
                                  Да, принтер есть, но с печатью пока всё ещё проблемы.
                                  И я всё же больше склоняюсь к электрической нагрузке
                    0
                    не спец по ардуино — подключается это все по USB?
                      0
                      Да, подключение по USB
                      +4
                      Подключить это все к панорамам на гуглокартах и можно виртуально кататься на велике по всему миру.
                        +1
                        Действительно, огонь!
                        Для пацанов самое то, а вот что с девочками делать? :)
                        Сам я такое конечно, не соберу, но рассмотрел бы вопрос приобретения :)
                          +4
                          Для девочек на руль прикрутить голову розового пони или единорога
                            0
                            знаю, что народ покупает детям батут. Главное, чтобы потолки были не как в хрущевках)
                              0
                              Соседи снизу счастливы!
                            0

                            Осталось прикрутить контроллер и подключать к Zwift.

                              0
                              Гениально!
                                +1
                                Показал жене, говорит: сколько стоит, давай тоже такую штуку соберем)))
                                (двое детей)
                                Отличный пост, спасибо!
                                  0
                                  Не считал. Все было в наличии, да и нервы дороже :)
                                  0
                                  Я вместо фанерной конструкции сделал подставки под дополнительные колесики из палки, используемой для фитнеса. Не знаю как она называется. По виду просто палка из какого-то пористого материала. Отрезал небольшие куски и сделал выемки под колесики. В результате заднее колсо поднялось над полом и дочка начала с удовольствием крутить педали рядом со мной, когда я знамаюсь на велостанке. Болеет за папу и делает вид что всех сама обгоняет :)
                                    +1
                                    У ребёнка на видео не получается управлять нормально. Не хватает возврата руля в центральное положение.
                                      +1
                                      Уже получается.
                                      А привыкнет к возврату руля, что потом делать на улице? :)
                                        +1
                                        При езде на улице руль как раз возвращается в центральное положение. Точнее велосипедист поиском баланса находит центральное положение. Он его чувствует.
                                        А при зафиксированном велосипеде баланс искать не нужно и становится не понятно как выставлен руль.
                                        Но, по ТЗ, собираем тренажёр из того, что есть на балконе. И задание у вас выполнено на 100%.
                                          +2
                                          при езде по улице руль в центральное положение возвращает положительный кастор
                                      0
                                      Шик и блеск! Браво
                                        0

                                        Приделать генератор и лампочку — получится важный агрегат для бомбоубежища в стиле фильма "Письма мёртвого человека" (1986, СССР).

                                          +1
                                          Спасибо! Статья — огонь!
                                            0
                                            Хочется подобное изобретение, только не с целью развлечения. Вот сидишь, работаешь, но ещё крутишь педали и вырабатываешь электричество. Не толстеешь, сжигая калории, и экономишь на электричестве. Спорт ради спорта и чтобы не толстеть типо бега по беговой дорожке имеет меньший кпд.

                                            Пример из blackmirror мрачноват, но там довольно комфортный интерфейс взаимодействия, можно взять на вооружение. Можно совместить с современными технологиями захвата движения, контролерами последнего поколения или обычным высоким барным столиком. И тогда движение ног и рук будут независимы друг от друга и выполнять различные функции. Подобных предложений на рынке пока нет. Даже если нет возможности или времени на то чтобы заниматься развитием такого проекта нужно запустить страничку на кикстартере в базовой комплектации и проверить спрос среди широкой аудитории.

                                            Респект за прототип, но нужно двигаться дальше!

                                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                            Самое читаемое