«Мама, у меня железное хобби!» — польза DIY, а также доки, схемы и инструкции в подборке «хадверных» пет-проектов

Хардверные пет-проекты, которые можно «пощупать», неспроста полюбились тем, кто работает преимущественно в цифровой среде. Мы в Beeline Cloud ^[1] решили разобраться, насколько полезно может быть такое аппаратное хобби с точки зрения ^[2] ученых (спойлер: еще как полезно). А также подобрали несколько по-настоящему амбициозных DIY-проектов, которые займут не один вечер, позволят применить инженерные навыки и прокачать скилл креативного решения задач. В подборке: DIY-фотокамера, скейтборд, роборука и телескоп.

Аппаратное хобби дома = продуктивность на работе

Хардверные проекты могут стать отличным хобби, особенно если основная профессия подразумевает труд исключительно интеллектуальный. Более того, аппаратный пет-проект может не просто помочь «отвлечься и перезагрузиться», но и опосредованно прокачать рабочие компетенции. Как показывают исследования, занятия, задействующие мелкую моторику (как в случае с хардверными проектами), благотворно влияют на когнитивные способности — причем не только у детей ^[3]. В недавней статье специалисты из Стамбульского университета Айдын и Университета прикладных наук Сакарья в Турции отмечают ^[4] корреляцию между моторными навыками и когнитивными функциями у взрослых.

Кроме того, работа с железом — процесс творческий. А ряд исследований подтверждает положительную связь между креативным досугом и продуктивностью на рабочем месте. Так, еще в 2014 году в Университете штата Калифорния в Сан-Франциско провели опрос ^[5] среди 300 человек, занятых в различных сферах. Участников попросили оценить, насколько креативными они чувствуют себя на работе, как часто помогают коллегам, а также рассказать о своих хобби и предпочтительных способах отдыха [при этом понятие досуга каждый трактовал по-своему].

Автор исследования пришел к выводу, что занятия творчеством ^[6] вне работы развивают навыки нестандартного решения задач и усиливают стремление поддерживать коллег.

Для тех, кто работает в «диджитале», домашние хардверные проекты дают возможность «пощупать» результаты своего труда. Например, в одном из постов на Stackoverflow дата-аналитик рассказывает ^[7], что регулярно берется за такие пет-проекты, чтобы бросить себе вызов как специалисту — дополнительным стимулом ^[8] становится то, что сбой в аппаратной сфере может привести к немедленным и ощутимым последствиям. Например, его «умный садовник» на базе Raspberry Pi в случае ошибки ^[9] мог погубить растения — поэтому автору приходилось мыслить не только как программисту, но и как инженеру и садоводу. Некоторые инженеры, погрузившиеся в мир аппаратного обеспечения, говорят ^[10], что хардверные проекты менее гибкие, в них сложнее вносить изменения, но более высокие ставки приносят большее удовлетворение от работы. Сложность подобных пет-проектов может варьироваться — от маленькой программируемой кнопки до беззеркального фотоаппарата. Например, ранее мы уже писали про необычные и интерактивные DIY-визитки ^[11]. Сегодня предлагаем поговорить о более комплексных проектах, которые можно попробовать реализовать самостоятельно.

Фотокамера Sitina1

Это — полнофункциональная беззеркальная ^[12] 35-мм фотокамера со съемным объективом. Инженер-электроник Вэньтин Чжан, представил свою разработку в 2024 году под лицензией MIT. С подросткового возраста Чжан интересовался ^[13] фотографией, но тогда не мог позволить себе профессиональную камеру. Поэтому он решил собрать устройство самостоятельно: первая попытка не увенчалась успехом, но стремление однажды сконструировать собственный аппарат никуда не делось. К реализации давнего замысла Чжан вернулся в 2017 году, рассчитывая управиться примерно за год — в итоге проект растянулся на семь лет.

Один из ключевых компонентов Sitina1 — ПЗС-матрица Kodak KAI-11000CM с глобальным электронным затвором, которую Чжан выбрал из-за ее доступности на барахолках. Сенсор имеет разрешение в 10,7 Мп, поддерживает настройку ISO от 100 до 6400. Чжан спроектировал печатную плату с USB-портом для питания, а также разъемами под SD-карту и для подключения внешней вспышки. Если вас заинтересовал проект, и вы хотите попробовать собрать его, то разработчик поделился прошивками, схемами и файлами для 3D-печати.

Кстати, специалист планирует внести изменения в конструкцию, а также обновить аппаратную часть — ознакомиться с историей проекта можно в отдельном репозитории ^[14]: там можно прочесть, как Чжан экспериментировал с разными ПЗС-матрицами, оптимизировал питание и дорабатывал корпус. В целом разработку встретили ^[15] тепло, отметив, что большинство коммерческих беззеркалок «застряли в восьмидесятых» (с технологической точки зрения).  Хотя была и критика: некоторым не понравилось ^[16], что на фотографиях есть дефекты — в частности, выражено виньетирование. Оценить качество снимков ^[17], сделанных на Sitina1, можно в репозитории проекта; от них веет духом винтажных мыльниц конца девяностых — начала нулевых. Так или иначе, у каждого фотографа свои представления об идеальной камере, и подобные открытые проекты позволяют «подкрутить» устройство под специфические нужды.

Скейтборд Openwheel

Это — самобалансирующийся и моторизованный одноколесный скейтборд для любителей острых ощущений. Проект был опубликован в 2021 году под лицензией MIT, а его автором выступил инженер-изобретатель Зак Хиппс, видеоблогер и основатель платформы для обучения ^[18] электротехнике Byte Sized Engineering [например, Хиппс уже показывал, как собрать умный Wi-Fi-свитч или аркадный автомат на базе Raspberry Pi].

В случае с Openwheel изобретатель стремился ^[19] представить скейтборд, который мог бы сравняться по характеристикам с коммерческими моделями. Однако ему все же пришлось пойти на несколько компромиссов, чтобы сделать сборку более доступной. Например, он отказался от прочных и долговечных материалов для защитных кожухов, бамперов и подножек в пользу более дешевых пластиков для 3D-печати.

По габаритам получилось устройство около 94 см в длину и весом в 15 кг. На самодельном скейтборде можно развить скорость до 29 км/ч, а запас хода составляет до 94 км. Хиппс встроил литий-ионный источник питания емкостью 960 Вт⋅ч. В репозитории ^[20] на GitHub имеются все исходники: 3D-модели и PCB-схемы для KiCad, STL-файлы, чертежи рамы и так далее. Перечень компонентов собран в отдельной Google-таблице ^[21] — здесь можно оценить не только масштаб работы, но и примерную стоимость (изобретатель уложился в 700 долларов).

Хотя многие энтузиасты отмечают ^[22], что такой скейтборд — опасная штука. Нужно уделить внимание ^[23] прошивке для балансировки, так как подходящую конфигурацию придется подбирать методом проб и ошибок. Но несмотря на этот факт, одноколесные скейтборды довольно популярны среди DIY-энтузиастов. К примеру, существует еще один похожий проект — The Flying Nimbus ^[24]. Его разработчик рассказал, как конструировал такое устройство из подручных материалов: креплений велосипедных спиц, старых сервоприводов и автомобильной рамы.

Роборука OpenMANIPULATOR

Это — роботизированный манипулятор ^[25], который представили ^[26] корейские разработчики из компании ROBOTICS в 2017 году. Ранее они занимались робоплатформой TurtleBot ^[27], предназначенной исследовательских и образовательных целей.

OpenMANIPULATOR состоит из open source-платы управления OpenCR, модульных серводвигателей и напечатанных на 3D-принтере компонентов. Полный перечень ^[28] необходимых деталей опубликован на сайте. Одна из ключевых особенностей проекта — возможность изменить длину звеньев манипулятора. Управлять роборукой можно с помощью обычной клавиатуры или контроллеров для игровых консолей. Что касается программной части, то манипулятор управляется ^[29] операционной системой ROS (Robot Operating System 2). 

Авторы проекта поделились необходимыми STL-файлами для аппаратной части. Как выглядит устройство, можно просмотреть в специальной 3D-демонстрации ^[30]. Разработчики представили документацию с пошаговыми инструкциями по настройке ^[31] OpenMANIPULATOR, а также рекомендациями по работе с роботизированной платформой.

Телескоп TART

Это — радиотелескоп для приема радиоизлучения небесных объектов. Цель проекта ^[32] состоит в том, чтобы предоставить доступное решение в сфере радиоастрономии как для астрономов-любителей, так и для научного сообщества. TART представили в 2023 году специалисты из новозеландского Фонда исследований в области электроники, а поддерживает разработку Национальная научная организация Южной Африки SARAO.

В TART применяется синтезированная апертура, то есть в системе используются сразу несколько отдельных радиоприемников [24 или 32 штуки — в зависимости от конструкции]. Реализован TART на базе Raspberry Pi 3/4 Model B. Исходники доступны в репозиториях ^[33] на GitHub. Компоненты находятся под лицензией GPL-3.0. Документация ^[34] выложена на сайте, где можно почитать о том, как работать с TART, и изучить основную терминологию.

Телескопы TART уже функционируют в Новой Зеландии и Африке. Они отмечены на интерактивной карте мира ^[35] — к ним можно подключиться и получить их данные ^[36].

Beeline Cloud ^[1] — secure cloud provider. Разрабатываем облачные решения, чтобы вы предоставляли клиентам лучшие сервисы.

Еще больше статей в нашем блоге на Хабре:

• Разработка под eCommerce, менеджмент и open source — чтение на выходные ^[37]

• Опять за старое? Доступный или открытый код — вечное противостояние, а также продолжающийся рост многообразия лицензий ^[38]

• Как сделать из нейросети машину времени? ^[39]

• Получит ли ИИ «нобелевку» к 2050-му? ^[40]