Nová generace kutilů, bastlířů (makerů a geeků)
Během několika posledních let jsme měli možnost setkat se s učiteli, vedoucími elektrokroužků i s mladými zájemci o elektroniku a moderní technologie. Cenově dostupné platformy Arduino nebo Raspberry Pi umožnily mnohým začínajícím vyzkoušet si jednoduché i složitější projekty.
Registujeme pár společných znaků „skupinové výuky“:
– V kroužcích je méně „žáků“, než tomu bylo dříve, a znalosti těch, co do kroužků chodí, jsou nezřídka na extrémně rozdílných úrovních (pokud se tomu někdo věnuje doma a má možnosti, vedení, chuť… je schopen zvládnout velkou část sám, a koho to moc nebaví nebo je pomalejší, nemá šanci udržet krok).
Možností a příležitostí je více – ale to zřejmě i v jiných oborech. Mám na mysli součástky, zařízení či dokumentaci a ukázkové návody.
– Dostupnost zařízení (e-shopy – i velmi levné zahraniční) a také přístupná dokumentace (stačí se zeptat Google nebo Wikipedie) a spousta ukázkových open source programů a projektů (například na github.com a tisíce instruktážních videí na youtube.com a inspirativních obrázků na instagram.com, pinterest.com) nebo 3D-tisknutelných modelů na thingiverse.com.
– Jeden z projevů či důsledků předchozího bodu je fakt, že většina zájemců chce všechno hned a okamžitě. Nechce nic pájet, nic zapojovat, co nejméně se „učit“ – ale chtějí si hrát. Jasně, hrát si asi chce každý kutil a ten, co něco tvoří – ale objem informací narostl do takové míry, že projít základy na úrovni padesátých let a v tomto duchu pokračovat i s novinkami 21. století je takřka nemožné. To si zřejmě starší lektoři neuvědomují. Oni totiž sami často nemají o novinkách hlubší znalosti – a tak učí to, co si myslí, že je nejlepší. Možná před deseti-dvaceti lety ještě bylo, ale vývoj jde kupředu rychleji – a tak pokud neudržíme tempo s pokrokem, model, kdy starší generace učí tu mladší v nejnovějších technologiích, začíná pokulhávat.
Vývojové a experimentální moduly
Pochopit do hloubky všechny funkce „obyčejného“ chytrého mobilního telefonu, to vyžaduje nespředstavitelný objem znalostí – od mikroelektroniky, radiokomunikace, síťových struktur, moderních čidlel a senzorů (např GPS nebo AI v telefonu je na samostatný studijní obor).
Pro začátečníka je důležitý odstup a porozumění, že i nejsložitější (zdánlivě nepochopitelné) přístroje se skládají z jednoduchých částí.
Začali jsme hardware představovat na analogii počítačového programu. Podobně – jako se komplexní robustní software skládá z menších modulů, knihoven, podprogramů – my navrhujeme, oživujeme a testujeme jednotlivé bloky, které propojujeme do větších celků. Začínáme od testovacích pokusů: „jak by něco mohlo fungovat“ a snažíme se urychlit vznik funkčního prototypu, který v důsledku může být i finálním amatérským produktem.
Vlevo IoTboard a vpravo ROBOTboard – vizualizace a 3D model na thingiverse
Námi navržené vývojové a experimentální desky slouží i jako finálně zapojitelné moduly pro projekty nebo jejich části. Jednoduché (nebo částečně zapojené) projekty mohou výborně pomoct i při výuce elektroniky a programování.
Občas je při vývoji použijeme v kombinaci s nepájivým polem, ale pro urychlení vývoje složitějších a větších systémů (hlavně firmware a propojitelnost s dalšími moduly) jsme si chtěli ulehčit a hlavně urychlit práci. Zaměřujeme se i na mechatronické projekty – roboty, manipulátory, drawBot – polaroGraph…), kde se nepájivé pole moc neosvědčilo. Hlavně, když už hardwarové řešení je hotové a my víc ladíme software, chceme mít železo pokud možno co nejjednodušeji sestavené a nejlépe i v nějaké krabičce, aby se po každém drobném otřesu nerozpojil jeden z desítek propojovacích drátků.
Podobně pro zařízení IoT – Internetu věcí už daný modul po oživení dále nerozebíráme, maximálně provádíme drobné modifikace a „hackování“.
Stručný obrázkový přehled octopusLAB modulů
FIRSTboard je vpravo, s osazenými LED diodami malého projektu: „házecí kostka“,
mohl by běžet i na ATtiny – ale zde je využito ESP32 pro ukázku
Micropythonu a komunikace po I2C sběrnici
FIRSTboard – vpravo dole: „světelný had“
Máme i verzi „semafor“ nebo „indikátor vybuzení“
a různá základní zapojení s elektronickými součástkami
Vlevo UNIboard – s klonem Arduina, vpravo DEVboard a Arduino Nano
DEVboard byla první verze – jejíž prototyp sahá do roku 2016
Propojení RaspberryPi s Arduinem (jako I2C slave pro AD vstupy a ochranu I/O…)
a experimenty s ESP8266
IoTboard – v první verzi automatického řídícího a monitorovacího systému hydroponie – Parallel garden, na kterém pracujeme s Paralení Polis
IoT – různé testovací verze a ukázka možnosti 3D tisknutelné krabičky
– námi navrhované modely jsou volně k dispozici na: https://www.thingiverse.com/octopus_lab/designs
Na ROBOTboard se dá připojit celá řada různých motorů,
které jsme schopni ovládat najednou!
Novinky 2019
LAN board ve třetí verzi, kdy se z Alfa pomalu stává Beta. Někdy jsou cesty vývoje spletité,
jak vidíte – i zde mám pár „hacků“ a testovaných vychytávek
LAN board – Deska s ESP32 pro propojení s LAN8720 modulem. Plánujeme PoE (Power over Ethernet) a další rozšíření o datový USB port, pro připojení klávesnice, myši nebo externí flash paměti.
Dá se z toho vytvořit i jednoduchý AP (access point) pro domácí použití (Bridge) nebo monitorovací či řídící modul mimo WiFi.
ESP32 board – naše desky ROBOTboard a IoTboard využívaly buď LoLin nebo Wemos moduly – ale pro naše specifické pokusy jsme se rozhodli vyvinout vlastní modul s ESP32-wroom „známkou“ – co nejjednodušší, takže zatím používáme i externí programátor a zkoušíme jen základní funkce.
ESP32 i EDUshield – v menší verzi 68×50
Nerezový kryt displeje, hledání modulárního konceptu „krabiček“
EDUshield1 – pro výše uvedenou desku s ESP32 jsme navrhli jednoduchý „shield“ do patra – se dvěma tlačítky, ledkami, I2C sběrnicí pro přímé připojení OLED displeje 128×64 pixelů, s možností dvou analogových vstupů i s děliči – pro fotoodpor nebo termistor.
Stručné shrnutí – a trochu o nás:
– Baví nás přivádět vědeckou fikci do reality
– Chceme vzbudit zájem o technické obory i programování
– Navrhujeme jednoduché moduly – od testovacích pokusů
„jak by něco mohlo fungovat“ – až po funkční prototyp,
který je i finálním produktem
– I nejsložitější (zdánlivě nepochopitelné) přístroje se skládají
z jednoduchých částí
– Naším krédem je tvoření a spolupráce s využitím
nejmodernějších technologií, kam řadíme například tyto oblasti:
*) octopusLAB je projekt společnosti Octopus engine.
Zdrojové kódy: https://github.com/octopusengine/octopuslab
Obrázková galerie: https://www.instagram.com/octopusengine/
3D modely ke stažení: https://www.thingiverse.com/octopus_lab/designs
