Как делают говорящие игрушки

Обновлено: 13.05.2024

Наверняка у тех, кто имеет детей, накапливается куча старых сломанных игрушек. Где-то отломаны колеса, сломаны пульты. Дети в них уже давно не играют, и все это барахло валяется под ногами.

Дары китайской промышлености

Время от времени мы проводим ревизию игрушек и отбираем те, которые пойдут на разбор.

Внутри типичной китайской игрушки можно найти много полезных деталей:

Один-два мотора с редукторами

NiMh или LiIon аккумуляторы

Имея все эти запчасти и конструктор лего можно увлечь детей конструированием новых игрушек. Приведу пару примеров. Слева моторчик, вклеенный в кубик от лего-дупло. Справа к мотору с мощным редуктором я приклеил платформу от лего.

Тумблер в кубике от лего

Светодиоды оказались необычные. При подаче на них постоянного напряжения они начинают сами мигать разными цветами.

В основной массе китайских игрушек оказались стандартные моторчики, как на картинке выше. Они довольно слабосильные и не могут крутить колеса напрямую. К ним нужен редуктор. Вот, например, небольшой редуктор, сделанный из имеющихся деталей лего-техник. Рядом можно видеть батарейный отсек на платформе от лего.

На Али для таких моторчиков продается готовый редуктор с колесами.

Редуктор с Али

Сгоревший моторчик легко заменяется на запасной. У этого редуктора нет штатных мест крепления, поэтому я прикрутил к нему планку от лего-техник саморезами прямо в корпус.

Отдельного описания заслуживает плата управления. В основной массе китайских игрушек они на 4-5 каналов.

Мне попалась плата на чипе TXM8D423TS. Даташит на этот чип мне найти не удалось, но можно обойтись и без него. Я нашел на этой микросхеме 4 выхода, плюс еще один не распаянный.

На плате есть монтажные точки с надписями F,B,L,R - это выходы вперед, назад, влево, вправо. К ним напрямую можно подключать моторы.

На плате написано 40М, значит, этот приемник работает на частоте 40МГц. Был найден пульт, работающий на 40МГц, но он не смог управлять платой.

Плата управления

Я предположил, что плата настроена на какую-то неправильную частоту. В углу видна катушка с винтом для подстройки частоты приемника, но для начала надо определить частоту передатчика.

Берем осциллограф. Соединяем кончик щупа с его землей. Получается виток. Этот виток надеваем на антенну пульта, нажимаем на кнопки и видим на экране осциллографа несущую с частотой 40,7 МГц

Измерение частоты пульта

Затем внимательно смотрим на плату приемника в районе надпись ANT - это место присоединения антенны. Рядом есть транзистор. Если подать на плату управления питание 5 вольт и взяться щупом за одну из ног транзистора, то тоже можно увидеть какую-то частоту. При этом не обязательно нажимать на пульт. Вращая винт на подстроечной катушке можно получить частоту нашего пульта 40,7 МГц.

Сигнал на транзисторе рядом с антенной

Как только мы подстроили частоту, выходы F,B,L,R оживают. Изначально на них уровень "0". При нажатии на кнопки пульта на выходах устанавливается уровень питания.

Кстати, о питании. Я на плату управления подавал 8 вольт (2 Li-Ion аккумулятора) и она работала.

В итоге из платы управления и моторчиков дети собрали вот такую машинку на радиоуправлении

Всё началось с того, что в пытливый ум одного моего друга и коллеги netsnail пришла светлая мысль: а почему бы не только детей, но и взрослых не повеселить тематическими шутками? Благо доступное и хорошо зарекомендовавшее себя железо сейчас уже ни разу не редкость, да и умеет оно не только лампочками мигать, но и песни петь.

В связи с этим он позвонил мне и предложил ~~повторить эпический подвиг~~ убедиться так ли хорошо ESP8266 музыку в MP3 формате играет по сети и ~~не разрывает ли хомячка на куски~~ хватает ли реально производительности, что я и сделал по быстрому в новогодние праздники 2016 года:

На видео ESP8266 играет интернет радио, выводя звук с помощью хака «5-битный PWM через I2S».

Однако проигрывание MP3 радио из интернет кушало почти весь ресурс ESP8266 и звучало «так себе», в то время как воображение уже рисовало нам нечто большее, чем просто MP3 радио колонку. С этими творческими порывами мы и пошли к нашей команде и любимому шефу Владимиру.

После небольшого мозгового штурма начала вырисовываться более детальная картина и даже логическая цепочка того, что мы не только хотим, но и можем сделать:

Выбор железа

Изначально хотелось сделать очень простой, но полностью рабочий прототип на плате «всё в одном», поэтому решили попробовать на LinkIt ONE от MediaTek. И netsnail это почти сходу удалось. Был и коннект с телефоном и с SD карточки MP3 отлично проигрывались.
Казалось бы — вот оно счастье и готовая уже платформа! Но потом мы столкнулись с ~~суровой реальностью~~ ограничениями их закрытого SDK и эйфория прошла.

Мы поняли, что готовой платформы на одной плате, удовлетворяющей всем нашим пожеланиям, не было в природе, а значит нам предстояло создать её с нуля.

Итак, нам предстояло выбрать (февраль 2016) наиболее подходящий BLE чип, который необходимо было связать с ESP8266. В качестве связи между ESP8266 и BLE чипом (мы тогда не знали ещё какой это будет чип) решили использовать стандартный TWI (I2C).

А вот с BLE выбор был тогда не особо велик:

— выглядел очень многообещающе, но на поверку SDK оказался очень сырой, а железо BLE «брелка» Broadcom WICED Smart настолько глючным, что я ничего тут особо писать не буду, чтобы не ругаться. Дайте знать, если сейчас ситуация улучшилась.

— первый чип, который сразу порадовал. Но тогда не было компактного BLE модуля — rekod начал прототипировать на отладочной плате, SDK очень понравился, содержал много разных рабочих примеров. Пример BLE ANCS запустился сходу и мы тут же увидели уведомления с iPhone в логах с UART. Кстати на этой отладочной плате есть настоящий программатор и отладчик SEGGER J-Link, что сильно облегчило нам жизнь в дальнейшем.

Ловить глюки из-за отваливающихся dupont кабелей, особенно на модуле nRF51822, где pin'ы чуть меньше размером, было очень грустно.

BLE сервисы на nRF51822 и iOS приложение

Тем не менее я и affair уже на этом железе-пауке начали реализовывать BLE сервисы и характеристики на nRF51822, поделив всё примерно пополам:

Apple Notification Center Service (ANCS) — для получения уведомлений о событиях со смартфона.
Apple Current Time Service (CTS) — при подключении игрушка берёт время с телефона.
HandShake Service (HSS) — этот сервис, кстати, делает игрушку «неугонямой» в отличие от обычных гарнитур и подобных гаджетов. Дело в том, что в облаке есть СlientID и пользователь не просто делает pair телефона и игрушки по Bluetooth, но и дополнительную привязку, которую не так то легко сбросить. Описание этого процесса требует отдельной статьи, поэтому ограничусь кратким упоминанием.
Battery As Service (BAS) — передача состояния батарейки в приложение на смартфон.
Content Service (CONTS) — этим можно посмотреть список проигранных ранее шуток, с текстом (текст берётся с сервера в облаке).
Settings Service (SETTS) — этим можно настроить фильтры неприемлемого контента шуток, время когда игрушка должна молчать (ночью, например) и т.д.

На картинке справа виден главный экран приложения.

Тут flexxnn не выдержал наших страданий из-за отваливающихся проводков и сделал дома методом лазерного утюга первый нормальный прототип:

На фото не видно, но слот для microSD карты там уже есть. На маленькой квадратной платке внизу — ALC5627, звук был уже гораздо лучше, чем 5-битный PWM через I2S.

Для управления питанием выбрали AXP209. Позволяет и заряжать и использовать аккумулятор одновременно, а также следить за его состоянием. Чип очень распространённый, но имеет много специфики как в программировании, так и в требуемых внешних компонентах, т.н. «обвязке».

Магия на ESP8266

Параллельно с этим flexxnn портировал на ESP8266 Speex, FatFs, сделал bootloader для ESP8266 и nRF51822, чтобы можно было не шить обновлённые прошивки по проводам, а делать это помещая файлы прошивок на microSD карту.

Лично мне кажется ему помогали инопланетяне, так как сделал он это всё примерно за месяц. Но он не сознаётся в контактах с инопланетным разумом.

А затем и второй более нормальный прототип:

Но более нормальный прототип уже не лез в мягкую игрушку. А если бы и влез, то при резком движении на потенциального пользователя из игрушки полез бы «чужой», что конечно было неприемлемо для MVP.

Поэтому решено было заказать плату профессионалам и вот что получилось в итоге:

В кота такая конструкция уже отлично помещается, правда выглядит это как-то негуманно:

В то же время подтвердились опасения, что события с телефона могут приходить довольно часто и в итоге пользователь получил бы раздражение вместо веселья. Требовалась гибкая логика для фильтрации, которую можно легко менять в любой момент без перепрошивки. В связи с этим я, изучив матчасть и поняв, что для ESP8266 быстрых и компактных скриптов нет (Lua и microPython — интерпретаторы), решил портировать Pawn language, который быстро (всего лишь в 18 раз медленнее нативного) исполняет компактный байткод.

Кстати исходники на Pawn очень похожи на C, поэтому скрипты модифицировать одно удовольствие — их достаточно всего лишь скомпилировать в AMX байткод и скопировать на SD карту.

Обман гаджетов. Прикидываемся iOS на Android

И тут «внезапно» мы все вспомнили, что Android телефонов в мире не так уж и мало, а даже больше, чем телефонов с iOS.

В итоге мне пришлось в темпе проверить сможем ли мы обмануть гаджеты и прикинуться iOS на Android, чтобы они увидели сервис ANCS, неотличимый от Apple.

В итоге всё удалось и уже через неделю гаджеты (и наш кот не исключение) искренне верили, что у меня iPhone с ANCS сервисом, подключаясь к моему Nexus 5 и даже к старому Samsung Galaxy с Android 4.4.

Go Cloud

Так как никто не любит слушать шутку по несколько раз (факт), а также существуют предпочтения и культурные ограничения, решено было каждому пользователю формировать уникальный playlist. Для этого affair вплотную занялся сервером в облаке.

Но как решить кому что понравится? Правильно — пусть решит сам пользователь! Для этого я сделал базовый gesture detection на акселерометре LIS3DH от STMicroelectronics. Понравилась шутка — наклонил кота, как будто «да», не понравилась шутка — наклонил вбок, как будто «нет». А ещё добавил «незабудку» для телефона — если связь по BLE пропадает, а акселерометр фиксирует движение, значит кота куда-то несут, а телефон забыли.

После того как пользователь «полайкал» и обозначил тем самым свои предпочтения — информация уходит на сервер, где идёт сравнение «геномов» playlist'ов и пользователю формируются новые наборы шуток. Но это уже тема для отдельной статьи.

Итоги

В итоге из развлечения получилась отличная платформа, которая умеет:

связываться с телефоном по BLE и получать уведомления о событиях;
связываться по WiFi и скачивать контент и обновления прошивок;
сохранять и читать файлы в FAT32 на microSD;
играть шутки, упакованные speex кодеком;
определять предпочтения пользователя с помощью акселерометра (gesture detection);
формировать playlists под каждого пользователя на основе его предпочтений в юморе;

С этой платформой мы и вышли на kickstarter, назвав готовую игрушку KiQ. В первый же день собрали 40%, а сейчас уже 57%. Но это уже совсем другая история.

Спасибо всем тем, кто дочитал до этой строчки. Жду от вас интересных вопросов.

Среди существующих игрушек особою позицию занимают те, которые могут говорить и реагировать на прикосновения. Такие игрушки называют интерактивными.

В последнее время наибольшей популярностью у девчонок и мальчишек пользуется интерактивная птичка Little Live Pets. Такая игрушка станет прекрасным подарком для ребенка, который мечтает о домашнем питомце.

Особенности интерактивных игрушек

Говорить игрушки могут благодаря специальному устройству, которое монтируется внутри игрушечного корпуса. Эти блоки отличаются функциональностью:

самым простым механизмом является звуковой однократно записываемый модуль. Время проигрывания может быть от 1 до 6.5 минут;
более сложные устройства позволяют повторно записывать мелодии или фразы. Интерактивные игрушки с такими системами учатся говорить вместе с ребенком, постоянно увеличивая словарный запас. Также можно записать сказки или песни, исполненные мамой или другим родственником;
существую системы, которые активируются не нажатием кнопки на звуковом блоке, а при помощи голоса или касания различных частей игрушки.

Например, интерактивная кукла при прикосновении к щеке начинает смеяться, а если взять ее за руку – заговорит.

Дети разных возрастов любят говорящие игрушки. Играя с ними, малыши учатся общению, получают новые знания и другие навыки. Единственным недостатком интерактивных игрушек можно назвать их стоимость. Чем больше такая игрушка выполняет функций, тем выше ее цена.

Мастерим игрушку самостоятельно

Если вы хотите порадовать ребенка говорящей игрушкой, то можно сделать ее самостоятельно.

Собрать программируемый звуковой модуль в домашних условиях сможет человек, который знаком с радиоэлектроникой. Но в этом нет особой необходимости, сегодня такие блоки можно приобрести в интернете или специализированном магазине.

Процесс изготовления говорящей игрушки выглядит так:

Подбираем игрушку. Она может быть магазинной или изготовленной самостоятельно. Сегодня очень популярны текстильные игрушки ручной работы.
Приобретаем музыкальный модуль и записываем на него мелодию, текст или сказку. Также можно взять звуковой модуль из любой старой игрушки, только проверьте работоспособность батареек.
Распарываем шов на том месте, где будет устанавливаться блок.
Размещаем модуль внутри игрушки, при этом важно обратить внимание на кнопку, она должна быть доступна для нажатия.

После этого останется лишь незаметно зашить шов и все – игрушка стала говорящей.

Описание методической разработки:
Методическая разработка, представленная вашему вниманию включает в себя мастер-класс изготовления игрушки – «говорушки» и дидактические игры по развитию речи детей дошкольного возраста с использованием поделки сделанной по мастер-классу. Развитие речи детей – важная составляющая жизни ребенка и взрослого. Процесс формирования речи очень сложный и встречает много трудностей, как у детей, так и взрослых. Игрушки – «говорушки» станут замечательными друзьями и помощниками для того, чтобы формирование речи детей проходило в игровой форме. Мастер –класс составлен с подробным текстовым описанием процесса, сопровождается фотоматериалами каждого шага в изготовлении игрушки – «говорушки». Публикация может быть полезна педагогам ДОО, родителям детей старшего дошкольного возраста, творческим людям для совместной творческой деятельности дома, в детском саду.

Назначение методической разработки:
Публикация может быть полезна родителям детей дошкольного возраста, педагогам, детям. Мастер – класс позволит освоить некоторые простые приемы техники «Оригами»; дидактические игры помогут развивать речь дошкольника с игрушкой, сделанной своими руками.

Цель: изготовление игрушки – «говорушки» из бумаги
Задачи:
- обучить приемам «Оригами»;
- развивать речь дошкольников;
- развивать мелкую моторику пальцев рук детей;
- развивать художественные навыки детей;
- развивать творческую активность детей;
- формировать познавательный интерес,
- воспитывать эстетический вкус;
- поддерживать интерес к совместной деятельности детей и взрослых.

Материалы и приспособления:
Бумага белая, восковые мелки (или цветные карандаши, или фломастеры).

2. Расположить лист бумаги вертикально. Можно начертить линии, разделив лист на три части. Эту работу должен выполнить взрослый.

5. Соединить две короткие стороны получившегося прямоугольника, перегнув заготовку по середине. Снова прогладить сгиб.

7. Переворачиваем получившуюся заготовку. И снова отгибаем деталь на себя, совмещая край и сгиб. Проглаживаем сгибы.

Примечание: Здесь ребенок может проявить свою фантазию в полной мере. Выбрать цвет, то, что захочет нарисовать на своей игрушке, придумать имя.

9. Игрушка – «говорушка» готова.

11. Осталось игрушку одеть на руку и поиграть с ней. С одной стороны у игрушки есть два «кармашка». В них вставляются пальцы рук.

По такому же мастер – классу можно сделать любые игрушки – «говорушки». Это могут быть как любимые животные, друзья, подружки, так и вымышленные персонажи. Предлагаем вариант изготовления лягушки –«говорушки».

1. Подготовить необходимые материалы и приспособления: зеленую бумагу (можно раскрасить карандашами, красками или мелками), белую и красную бумагу, ножницы, клей-карандаш, черный фломастер.

Примечание: Дети старшего дошкольного возраста смогут работать с шаблонами, а младшим дошкольникам потребуется помощь взрослого.

3. К деталям «глаз» приклеить детали «зрачков», нарисовать черным фломастером «глазик» лягушки.

4. Делаем лягушку – «говорушку». (по мастер –классу, представленному выше). Приклеиваем при помощи клея «глаза» к игрушке.

Вот такие игрушки – «говорушки» можно смастерить с использованием любых материалов, которые у вас найдутся под рукой. Можно сделать даже из бумаги, которая идет на черновики.

1. «Повторяй за мной»
Ребенку предлагается повторить за взрослым, у которого на руку одета тоже игрушка – «говорушка», звуки, слоги, слова.
2. «Составь диалог»
Ребенку модно предложить тему диалога на выбор или предложить придумать свою.
3. «Придумай свою сказку»
Игрушки- «говорушки», которые смастерил ребенок и родители могут стать героями сказки, которую вы можете сочинить вместе с ребенком и окунуться в мир фантазии и выдумки.

Варианты игр с игрушками – «говорушками» могут быть самыми разнообразными. Вы можете придумать свои.
Спасибо за внимание. Творческих вам успехов.

Характеристики звукового модуля

Микросхема ISD1820;
Напряжение питания: 3…5 В;
Встроенный микрофон;
Может записывать до 10 секунд аудиозаписи;
Высокое качество аудиозаписи;
Поддерживает единоразовое и циклическое воспроизведение;
Модуль может управляться микроконтроллером;
Размеры устройства: 54 х 38 х 18 мм;
Цена примерно 150 рублей.

Схема электрическая включения ISD1820

Перемычка SW1 переводится в замкнутое положение, для сквозного прохождения звука от микрофона если используется внешний усилитель.
Перемычка SW2 переводится в замкнутое положение, если необходимо бесконечное циклическое воспроизведение записи.

Мощности достаточно для подключения динамика до 1 ватта. Звук при этом средней громкости. Субъективно маловато высоких, но в принципе чёткость на уровне. С самостоятельным подключением справится даже чайник, ведь всё что требуется от человека - подать питание. А остальное уже собрано на плате: микрофон, кнопки, светодиод и так далее. Даже динамичек через разъём подключен.

Если же вы упорно желаете сэкономить и спаять девайс своими руками - вот архив с платой. От аккумулятора оно тянет 0,2 мА при молчании и 40 мА на проигрывании звука. Верхняя граница напряжения питания не менее 8 вольт (случайно подал и ничего не сгорело - работало).

Сферы использования модуля

Применение самое широкое, тем более питается блок от стандартной литий-ионной батареи или аккумулятора - дверной звонок с возможностью установить любой эффект (хоть голос любимой тёщи или мелодию из Звёздных Воинов), озвучивание событий в устройствах сигнализаций, автоматики, систем контроля. Я, например, встроил плату в самодельный супер-бластер, про который рассказывал тут. Ребёнок очень и очень доволен - побегал, пострелял, надоело - поднёс его к колонке АС и нажав "запись" установил в память микросхемы другой эффект (лазер, автомат, пушка, шокер и т. д.) найденный в интернете или фильме.

Не сомневаюсь, что в продаже есть (или появятся потом) и другие аналогичные модули, но и этого хватает с головой, разве что время записи чуть продлить.

Самодельный функциональный генератор сигналов 0,1 Гц - 100 кГц на микросхеме ICL8038.

В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.

Обзор электромагнитного пистолета из китайского набора для самостоятельной сборки.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.

Модуль уже прикрутил.

Тебе нужно обклеить его самоклейкой и чтоб было типа "пламя".
Так что это чудо умеет? и как заряжать?

До обклейки ещё не дошло - но как будет время займусь. Умеет светить ярким светодиодом как фонарь, пускать молнию шокером, светить лазерным целеуказателем, воспроизводить любой звук, а сейчас сижу выбираю оптический прицел - вцеплю сверху. Думаю взять что-то типа 3-7Х28 за 800 руб.

Крышку кабель канала открыть, крокодилы на провода от Imax6 кинуть - так и зарядить. Но там такая ёмкость АКБ, что это не скоро понадобится.

Читайте также: