DIY-система управления тараканом на Arduino — сборка за $30

Компоненты и материалы

• Arduino Micro или MKR1000 — 1 шт. (~$20)
• Батарея 12V A23 или элемент питания (для MKR1000) — 1 шт. (~$2)
• Корпус для батареи A23 или держатель для элемента питания (можно сделать из алюминия) — 1 шт.
• Разъем pin-коннектор — 1 шт.
• Тонкий провод (можно взять из многожильного кабеля) — ~$1
• Суперклей (цианакрилат) — ~$2.50
• Нетоксичный клей — ~$0.90
• Наждачная бумага — 1 шт.
• Маленькие шайбы — 2 шт.

Тараканы и уход за ними

• Мадagascarские шипящие тараканы (⚠ Проверьте законы вашей страны/штата перед покупкой ⚠)
• Большой аквариум/терариум — 1 шт.
• Маленький аквариум/терариум — 1 шт.
• Бананы, яблоки и корм для собак (ежедневно с влажной салфеткой)
• Ячейки для яиц (укрытия для тараканов)
• Наколотная бумага (подстилка)
• Нагревательный коврик

Важно: Всегда держите террариум закрытым со слоем вазелина по краям. Никогда не оставляйте тараканов без присмотра вне террариума и категорически запрещено выпускать их в природу.

Инструменты

• Паяльник
• Шиловидная игла
• Клеевой пистолет
• Ножницы
• Столярный нож
• Зажигалка или спички (для удаления застывшего суперклея)

О проекте

Несколько лет назад я увидел смартфон-контролируемого таракана от Backyard Brains — это просто взорвало мой мозг! Попытался уговорить маму купить набор, но одно упоминание тараканов заставило её отказаться. :) Позже я начал заниматься проектами на Arduino. Вспомнил, как хотел провести этот эксперимент, и убедил маму, что тараканы совсем не страшные. Заказал пару мадагаскарских шипящих тараканов. Когда они пришли, начал кодить, тестировать, переделывать, тестировать снова. В итоге всё получилось — можно временно менять поведение таракана, как показано в видео:

Это не игрушка, а научный эксперимент для изучения нейронауки. Принцип похож на кохлеарный имплант (вернувший слух более 324 000 людям). Тараканы регенерируют потерянные усики и конечности. В этом проекте тараканы полностью анестезировались во время «операции». Всё обратимо и было отменено в конце эксперимента. Использовался цианакрилат (суперклей), но он не вреден — похожие вещества использовали в Вьетнаме для заживления ран.

Шаг 1: Как это работает

У насекомых усики напрямую участвуют в навигации. Стимулируя усики переменными частотами (имитирующими нейронные сигналы) от Arduino, можно заставить таракана «думать», что перед ним стена, хотя её нет. Таракан поворачивает в другую сторону. Однако со временем он начинает игнорировать стимул и идёт дальше, будто рюкзачка нет.

Шаг 2: Материалы

(Список выше. Фото компонентов см. в оригинале.)

Шаг 3: Сборка «рюкзака»

1. Из листового алюминия вырежьте фигуру «+» размером 3×2 дюйма. Согните края вверх (если ломаются — режьте поперек волокон).
2. Один конец обмотайте изолентой.
3. Сверлите маленькое отверстие ближе к центру одного конца, пропустите провод.
4. Припаяйте конец провода к маленькой шайбе. То же самое со второй стороной.
5. Припаяйте pin-коннектор к проводах, изолируйте пайку изолентой.
6. Клеевым пистолетом приклейте более крупный pin-коннектор к боковине «рюкзака». Припаяйте ~2.5 см проводов от многожильного кабеля к его пинам.
7. Тест: вставьте батарею A23 в держатель, соедините коннектор с пинами VIN и GND Arduino Micro. Если загорелся светодиод — всё верно. Если нет — слегка согните держатель для лучшего контакта.

Шаг 4: Процедура с усами

1. Мягко поместите таракана в стакан с ледяной водой на ~2 минуты или до исчезновения реакций на движение (анестезия).
2. Положите на бумажное полотенце, слегка нашлифуйте верх грудки (безнервная хитиновая покров, как ногти).
3. Нетоксичным клеем приклейте «рюкзак» на нашлифованную зону.
4. Подстригите усики до 2–3 см.
5. Акуратно вставьте провод на ~2–3 мм в полый усок, капните суперклей на провод и втолкните ещё на 2–3 мм. Повторите со вторым уском.
6. Проверьте анестезию — при необходимости верните в ледяную воду.
7. Шиловидной иглой сделайте прокол в боковине грудки. Вставьте заземляющий провод на 2–3 мм, капните клей, втолкните ещё на 2–3 мм.
8. Убедитесь, что провода не мешают ногам — таракан может их вырвать!
9. Оставьте таракана на ночь в отдельном террариуме для восстановления. С опытом процесс идет быстрее. Уберите стол и слейте воду — мама скажет спасибо.

Шаг 5: Код

Код прост и легко модифицируется. После каждого tone() обязательно используйте noTone(). Arduino работает в миллисекундах (1 сек = 1000 мс). Для стимуляции другого уска замените пин 11 на 12.

void setup() {
  pinMode(11, OUTPUT);
}
void loop() {
  tone(11, random(1,100), random(1,1000)); // заставляет повернуть в одну сторону
  noTone(11);
  delay(100); // небольшая пауза между импульсами
}

Шаг 6: Пробуем в деле!

1. Загрузите код в Arduino.
2. Достаньте таракана с «рюкзаком», вставьте батарею A23, соедините коннекторы с Arduino.
3. Наблюдайте, как таракан поворачивает!
4. Если подозреваете плохое заземление: мультиметр в режиме омы. Зонд на провод уса, второй — на заземление.
   • > 1 Ом — хорошо.
   • < 1 Ом — провода касаются (короткое замыкание).
   • «Out of range» — заземление плохое, переделывайте шаг с заземляющим проводом.
5. После эксперимента аккуратно снимите «рюкзак», перережьте провода.
6. Тестируйте при равномерном освещении — тараканы поворачивают в затемненных зонах.

Особая благодарность маме, терпевшей живых тараканов дома, и отцу за помощь. Спасибо за чтение!