FISCHERTECHNIK: хемотроника, ионисторы, электрохимические суперконденсаторы внутри детского конструктора для программистов

В детстве я не расставался с конструкторами. У меня их было 2 типа: аналог LEGO (пластмассовый и с пупырышками) и металлический с болтиками. После поста на Хабре ^[1], я понял насколько скудный был в те времена выбор. Пару недель назад мембер хакспейса Костя Костюк ^[2] подсказал мне, что в Москве есть люди ^[3] которые занимаются продвижением и обучением FISCHERTECHNIK.

(на фото: Электромобиль с заправочной станцией и водородный топливный элемент, солнечная батарея)

В Германии вокруг этого конструктора сложилось свое сообщество, они гордятся своим изобретателем и ставят свои рекорды.

Чем понравился мне этот конструктор — хардкорностью научно-технической серьезностью и отсылками ко множеству реальных механизмов/устройств (от принтера, CD-привода и механизмов Леонардо да Винчи, до шаговых экскаваторов, роботов и электромобилей). В наборы входит и контроллер с графической средой программирования, что позволяет учить детей основам алгоритмов и программирования.

Под катом немного про автомобиль на водородном топливном элементе (из дополнения к конструктору «Экологическая энергетика» ^[4]), про изобретателя конструктора и короткий обзор существующих в Москве наборов для конструирования (можно только позавидовать тем гикам, кому сейчас 8+ лет, ибо на новый год их ждут такие подарки).

(Осторожно! Под катом боль за бесцельно прожитые годы)

Водородный топливный элемент

Топливный элемент ^[5] (электрохимический генератор) — устройство, которое преобразует химическую энергию топлива (водорода) в электрическую в процессе электрохимической реакции напрямую, в отличие от традиционных технологий, при которых используется сжигание твердого, жидкого и газообразного топлива. Прямое электрохимическое преобразование топлива очень эффективно и привлекательно с точки зрения экологии, поскольку в процессе работы выделяется минимальное количество загрязняющих веществ, а также отсутствуют сильные шумы и вибрации.

У существующих топливных элементов КПД составляет 60-80 %, что происходит благодаря прямому превращению энергии топлива в электроэнергию (минуя сгорание).

Пока искал информацию, узнал много новых слов
ru.wikipedia.org/wiki/Ионистор ^[6]
ru.wikipedia.org/wiki/Электрохимические_суперконденсаторы ^[7]
ru.wikipedia.org/wiki/Хемотроника ^[8]

Общая информация про топливные элементы

малогабаритный водородный топливный элемент для электрических беспилотников

самый маленький в мире топливный элемент

топливный элемент для мобильника

топливные элементы использовались в советской лунной программе, были установлены на «Apollo», на «Буране», даже в 1982 году выпустили автобус.

Видео с демонстрацией работы водородного топливного элемента на столе (1.2 V; 440 mA)

Протонная мембрана, электролиз воды, солнечная батарея и все это в одном наборе детского конструктора. Не знаю что меня сможет удивить в следующий раз, разве только что атомная батарейка в детском конструкторе или графеновые запчасти для карманного детского 3d-принтера с мемристорами на магнетричестве.

Изобретатель

Artur Fischer ^[9] — изобретатель фотовспышки и пластикового дюбеля (первый дюбель состоял из конопляного шпагата и клея из крови животных, я же использовал деревянные чопики)

Арутр Фишер — автор 1080 патентов, чуть отстает от Эдисона который отжал запатентовал 1093 изобретения

еще фотки Артура Фишера

Страница из патента на изобретение

Чуть позже Артур изобрел дюбеля для лечения переломов костей, а так же детский биоразлагаемый конструктор из картофельного крахмала ^[10].

Из этого конструктора (fischer TiP) можно лепить клевые 3d-штуковины (ручной цветной 3д-принтер)

Уровень «Робототехника и обучение программирование»

Скорее всего, конструкторы FISCHERTECHNIK были первыми на рынке, в составе которых появились электронные модули для компьютерного управления моделями. Первый такой набор под названием «COMPUTING EXPERIMENTAL» поступил в продажу в 1983 г. и предполагал подключение игрушечных роботов к компьютерам Atari, Commodore и BBCmicro.

Робо-черепашка из набора «COMPUTING EXPERIMENTAL» 1983 г.

В настоящее время в составе конструкторов FISCHERTECHNIK серии «Робототехника» имеется игрушечный программируемый контроллер ROBOTICS TXT с вполне взрослыми характеристиками:

Контроллер используется для управления моделями механизмов, машин и роботов, которые вы собираете из конструктора. Чтобы собранная вами система ожила необходимо разработать управляющую программу и загрузить её в контроллер. Для этого можно использовать учебную среду программирования ROBO Pro.

В ROBO Pro программы составляются в виде классических блок-схем, которые представляют собой графическое отображение (или диаграмму), показывающее последовательность основных шагов выполнения алгоритма.
Взрослые дяди используют блок-схемы для планирования разработки программы и правильного упорядочения её шагов. Вот как выглядит блок-схема алгоритма для управления светофором:

Блок-схема в ROBO Pro

Каждая фигура на этой блок-схеме отображает отдельный этап действий: овалы с зеленым и красным человечками соответствуют началу и окончанию цепочки действий. Стрелки показывают последовательность действий.

Обычно после того как блок-схема разработана, у нас фактически готов план для составления программы на алгоритмическом языке программирования. При этом каждый блок превращается в один или несколько её операторов. В ROBO Pro процесс превращения схемы в код программы происходит автоматически после нажатия на кнопку «Запустить программу». Таким образом, мы можем выполнить отладку алгоритма на реальном железе без ручного кодирования программы.

Составление блок-схем очень полезно на первых порах при изучении программирования, так как позволяет выработать привычку составлять логический и к тому же полный план создаваемой программы.

Фигуры, использующиеся в ROBO Pro для изображения программных элементов, в некоторой степени повторяют элементы, перечисленные в ГОСТ 19.701-90 ^[11].

Преимущество перед LEGO — у LEGO свой собственный «замкнутый» язык программирования, который используется только в лего. У FISCHERTECHNIK язык основан на тех же принципах что и «взрослые» языки программирования. Дети знакомятся с общепринятой формой записи алгоритмов и блок схем.

Управление по Wi-Fi:

ROBOTICS TXT Набор первооткрывателя/Учебная лаборатория. Рабочая тетрадь на русском PDF ^[12]

Робот-футболист

Робот-разведчик и робот-следопыт

Поворотная камера и видеооператор

Сушка для рук с датчиком пересечения линии и светофор

ROBO TX Исследователь: тоннельный робот, детектор цветы, следопыт, спасатель и тд.
Рабочая тетрадь на русском PDF ^[13]

ROBO TX ЭлектроПневматика: пинболл, робот цветосортировщик, трасса для шарика с захватом и вакуумным манипулятором
Рабочая тетрадь на русском PDF ^[14]

Реалистичные полностью функциональные промышленные роботы: робот для склада, трех-осевой манипулятор и робот с захватным устройством

Теория из рабочей тетради:

Рабочая тетрадь на русском PDF ^[15]

Уровень «Профи»

Набор «Экологическая энергетика»

Экологическая энергетика: ветросиловая установка, слежение за солнцем, электромобиль, водородный топливный элемент

Теория из рабочей тетради:

Рабочая тетрадь на русском PDF ^[16]

Набор «Технические революции»

11 интересных моделей, которые повторяют различные выдающиеся изобретения 17-19 веков.

Технические революции: «вечный двигатель», вертолет, электродвигатель и электрогенератор, стеклоочиститель для авто (раньше протирали руками), центробежный регулятор (первый девайс киберентика), телеграф Морзе и др.

Пример описания из рабочей тетради:

Рабочая тетрадь на русском PDF ^[17]

Набор «Машины Леонардо Да Винчи»

Из конструктора можно собрать механизмы, которые изобрел Леонардо да Винчи: кузнечные клещи, катапульта, механический барабан, грейфер, храповый механизм, крылья, раздвижной мост, и машину для насечки напильников:

Раздвижной мост и боевая колесница

Теория из рабочей тетради:

Рабочая тетрадь на русском PDF ^[18]

Набор «Динамика»/«Динамика XL»

С помощью этого набора можно изучить такие физические явления как инерция, ускорение, сохранение энергии, импульс и другие темы.

Теория из рабочей тетради:

Рабочая тетрадь на русском PDF ^[19]

Набор «Электроника»/«Электротехника»

Набор для экспериментов с электронными и автоматическими устройствами. С помощью этого конструктора инженеры смогут познакомиться с основами электроники и изучить: простые электрические цепи, параллельное и последовательное соединение элементов, схемы с транзисторами, конденсаторами, резисторами и светодиодами.

Карусель с сенсорным выключателем и сдвижная дверь

Теория из рабочей тетради

Рабочая тетрадь на русском PDF ^[20]

Заключение

Если у вас есть подрастающий гик, который может самостоятельно или с вашей помощью разобраться с конструктором — берите коробочный вариант. Есть множество мануалов и видео на русском языке. В следующей публикации я поделюсь где и как в Москве проходят обучающие курсы для юнлингов ^[21] а так же рекомендации по поводу того, как организовать кружок самостоятельно.

P.S.

Автор: MagisterLudi

Источник ^[22]