Игрушка «Тараканий разум»

.

Эта игрушка (рис. 4) шутливо имитирует работу «примитивного разума». Мысли — тараканы бегают в голове, раздражая нейроны, материализуя тем самым мысли в движения.

Вариант простейшей схемы «управления тараканами» изображен на рисунке 5.

tarakaniy_razum

tarakaniy_razum2

Основа схемы (мозг) состоит из четырёх герконов G1-G4, срабатыванием которых управляет магнит. Он закреплён под брюшком таракана-виброхода. Светодиоды HL1-HL4 имитируют вспышками импульсы в нейронной сети. Они загораются при замыкании контактов герконов, во время пробегания виброхода над ними.
Конструкцию «головного мозга» проясняет рис. 6.

tarakaniy_razum3

Виброход 1 имеет на основании в головной части, снизу, приклеенный магнит, соответственно он является как бы основной идеей. Виброход 2 — «навязчивая идея» мешает движению основной мысли. Его задача усложнить движение виброхода с магнитом.
Полигон для виброходов 3 реализован из подставки от упаковки детской куклы. Он имеет бортики, высотой 15 мм, по форме напоминает полумесяц. С обратной стороны «под скотч» (элемент 6) к нему прикреплены герконы (элемент 4) и светодиоды (элемент 5), резисторы. Межэлементные соединения выполнены гибким проводом и лакированным проводом ПЭЛ. В правом углу рисунка видна контактная панель 7. Она изготовлена из односторонне фольгированного текстолита и приклеена к прозрачному основанию. На ней имеется (с запасом) восемь контактных площадок для соединения части схемы «мозг» с остальными частями схемы (рис. 5).
Ножки (элемент 8) нужны для испытания данной части на начальном этапе макетирования схемы и нужны для удобства расположения полигона на столе. Их три, они приклеены к основанию и представляют собой амортизаторы, извлечённые из привода компьютера.
Настройка этой части конструкции сводится к подбору магнита. Его «сила» должна соответствовать толщине основания полигона. Проще говоря, таракан, пробегая над герконом, должен надёжно замыкать его контакты. При подключении этой части схемы к питанию, по вспышкам светодиодов можно судить о «качестве» получившегося «мозга».
Второй важной частью схемы являются «глаза» (рис. 5). Их конструкция представлена на рисунке 7.

tarakaniy_razum4

Управляет работой глаз геркон G3. В исходном положении, когда его контакты разомкнуты, реле К1 обесточено. Точнее говоря тока протекающего через обмотку реле и резистор R4 недостаточно для его срабатывания. Ток на двигатель поступает через свободно замкнутые группы контактов K1.1, К1.2.
Ротор вращается в определённую сторону, заставляя поворачивать глаза игрушки. Конструктивно это направление выбрано таким образом, чтобы язычок 1 (рис. 8) двигался навстречу концевику SB2.

tarakaniy_razum5

При размыкании его контактов двигатель обесточивается, и глаза замирают в данном положении до срабатывания геркона, в магнитном поле пробегающего виброхода.
При замыкании геркона параллельно резистору R4 подключается цепочка VD1, С1. Дополнительного импульса зарядного тока конденсатора достаточно для срабатывания реле. Номинал резистора R4 подобран таким, чтобы тока, им ограниченного хватало для удержания якоря реле в замкнутом положении. Резистор R3 нужен для разрядки конденсатора С1 во время пауз до нового замыкания контактов управляющего геркона.
Контакты реле переключаются и глаза поворачиваются в обратную сторону. При достижении язычка 1 движка концевика SB1 происходит размыкание его контактов, обмотка реле обесточивается, и его контактные группы возвращаются в исходное состояние. Ток обратной полярности на двигатель поступает через контакты SB2 и глаза поворачиваются в противоположном направлении. Игрушка как бы бросает косой взгляд. Далее происходит повторное размыкание контактов SB2, и цикл повторяется вновь после замыкания геркона.

tarakaniy_razum6

Диоды VD2,VD3 снижают напряжение питания двигателя, регулируя тем самым скорость поворота глаз.
Конструктивные особенности исполнения механики данной части представлены на рисунке 7. «Футляр глаза» 1 изготовлен из пластикового контейнера от медицинских бахил. Внутрь вставлен с усилием пластмассовый круг 3, выпиленный из листа пластмассы толщиной 3–4 мм белого цвета. К нему, в центре, предварительно приклеена деревянная бусина — зрачок 4. На кант круга навёрнут виток белой изоленты 2.
Глаз крепится на шкив 5 с помощью вертикальной стойки 6. Шкивы в паре извлечены из кинематики компьютерных приводов. Стойки выпилены из корпуса принтера. Шкив, стойка, и глазное яблоко скреплены между собой с помощью секундного клея. Синхронное движение глаз осуществляется благодаря резиновому пассику 7.
Шкивы закреплены на оси к основанию 8. Основание приклеено к части привода 9 тоже секундным клеем. Часть привода содержит мотор, редуктор из пластмассовых шестерён на общей основе. На пластмассовом уголке 10 (белый пластик) крепится реле, концевики. Остальные элементы данной части схемы монтируются на контактной панели 11. Язычок 12 вклеен в разрез шестерни 13 редуктора.
Далее рассмотрим схему (рис. 5) в части «нос — рот». Конструкция представлена на рис. 9.

tarakaniy_razum7

Итак, в исходном состоянии, когда герконы G1, G2 разомкнуты транзисторы VT1, VT2 закрыты. Горит светодиод HL6, мотор М2 обесточен.
При замыкании контактов геркона G1 быстро заряжается конденсатор С4, на базовую цепь VT2 поступает открывающее напряжение. Мигающий светодиод HL7 начинает работать. Импульсы тока, проходящие через его кристалл, периодически открывают транзистор VT2, мотор начинает работать. При кратковременном срабатывании геркона через мотор успевает пройти два импульса — получается своеобразное шевеление губами игрушки.
При замыкании контактов геркона G2 аналогично происходит быстрый заряд конденсатора С3. Транзистор VT1 открывается и вспыхивает светодиод HL5. Ток через его кристалл больше чем через кристалл светодиода HL6. Поэтому нос светится его цветом. В данном случае это синий свет.
По мере разрядки конденсатора С3 нос вновь плавно зеленеет. Диоды VD4, VD5 развязывающие.
Конструкция (рис. 9) состоит из пластмассового основания 7, в середину которого вклеен металлический фрагмент шасси привода 3 от компьютера. Для чего в основании прорезана узкая щель. Фрагмент содержит двигатель 4 и часть кинематики подачи лазерной головки. К элементу, содержащему зубчатую рейку, прикреплена пружина 8. Она обеспечивает возвращение механизма в исходное состояние после прохождения импульса тока через двигатель. Элемент 5 играет роль ограничителя движения. Он сделан из пластмассового движка кнопки компьютерной клавиатуры и приклеен к пластине 3. На основании 7 располагается плата 6. Она содержит элементы схемы: VD5, HL7, R8, VT2, R9, С4. Сверху к основанию 3 прикручена плата 2. Она содержит элементы схемы VD4, R5, СЗ, VT1, R6, R7, HL5, HL6.
На корпуса светодиодов HL5, HL6 одет полупрозрачный шар 1 (изъят из корпуса шарикового дезодоранта). Для этого в нем просверлена пара отверстий диаметром 5 мм.
Конструкция губ состоит из элементов 9, 10, 11, 12. Стойка 9 — на неё крепится нижняя губа. Она неподвижна. К зубчатой рейке приклеена верхняя губа 12. Скобка 11 ограничивает верхнюю губу от нежелательных поворотов относительно нижней губы. Для изготовления этих элементов так же удобно использовать пластмассу корпусов, например, от принтера. Скоба сделана из канцелярской скрепки.
После проверки работоспособности всех частей игрушки по отдельности её следует собрать в одно целое (рис. 10) изделие.

tarakaniy_razum8

Отдельные части схемы соединяют между собой с помощью гибких проводов 1. На общем основании 5 находится батарейный отсек 3. Он содержит три элемента типа АА. Кроме этого рядом с ним расположен выключатель SA1 (он виден на рис. 4 — вставлен в корпус шприца).
«Мозг» крепится к основанию 5 посредством двух вертикальных стоек 2. Их торцы жёстко фиксируются секундным клеем к основанию 5 и прозрачному основанию полигона. Стойки удобнее делать из прозрачного оргстекла толщиной 4 мм.
«Глаза» крепятся к части «нос — рот» с помощью пластмассового уголка 4. А затем, получившийся блок приклеивается к основанию 5 и одной из стоек 2 так же с помощью секундного клея. На заключительном этапе производят недостающие электрические соединения с помощью гибких проводов. Затем их фиксируют к элементам конструкции с помощью полосок скотча или изоленты.
Домочадцы, оценив игрушку в действии, задались вопросом: «Кто это?» Одни настаивали, что получился старый- старый дедушка, другие — что пират, и очень нетрезвый. Лично мне он показался неким потерявшимся созданием. Каждый видит по-своему.
Если верить Википедии, то реакция людей на внешний вид «умных машин» весьма неоднозначна. Так в 1978 году японский ученый Масахиро Мори провел опрос, исследуя эмоциональную реакцию человека на внешний вид роботов. Поначалу результаты были ожидаемыми: чем больше робот похож на человека, тем симпатичнее он кажется — но лишь до определённого предела. Наиболее человекоподобные роботы неожиданно оказались неприятны людям. Мелкие несоответствия реальности, вызывали чувство дискомфорта и страха. Неожиданный спад на графике (рис. 11) «симпатии» и был назван «Зловещей долиной». Масахиро Мори обнаружил так же, что анимация или динамичное поведение усиливает и позитивное, и негативное восприятие. К счастью, наша поделка находится далеко слева от «зловещей пропасти».

tarakaniy_razum9

В заключение описания конструкции хочу предложить ещё один полезный концепт изделия. Дети обычно играют с виброходами на полигонах, например, самодельных (рис. 12).

tarakaniy_razum10

Эти изделия являются пассивными, т. е. никак не реагируют на движение виброхода, кроме как в образе преграды. Однако, используя магнит и герконы, можно сконструировать «активные полигоны» — такие, где среда будет реагировать на присутствие виброхода. Ну, об этом в следующий раз…

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.