Post powstał przy współpracy z firmą Stevia Automation Sp. z o. o.

Wyobraź sobie narzędzie, które łączy świat projektowania 3D, elektroniki i programowania w jednym intuicyjnym interfejsie – i to wszystko za darmo. Do niedawna myślałem, że takie narzędzie nie istnieje, jednak odkryłem Tinkercad i byłem w szoku, że nie słyszałem o nim nigdy wcześniej mimo, że działa od 2011.

Jest to platforma firmy AutoDesk, która w przystępny dla użytkownika sposób daje możliwość projektowania 3D prostych oraz skomplikowanych konstrukcji. Dodatkowo użytkownik ma możliwość projektowania oraz symulowania obwodów elektrycznych.

Wielki atutem jest możliwość dołączenia do projektu lubianego mikrokontrolera Arduino, który z poziomy Tinkerkada można oprogramować i testować wraz z stworzoną przez nas elektroniką. Trzecim elementem składowym platformy jest Codeblocks, który służy do tworzenia prostych animacji. Możemy przykładowo stworzyć animację pokazującą jak krok po kroku z kolejnych elementów składany jest stolik czy samochodzik. Czymś co mnie urzekło jest szeroki zakres bibliotek użytkowników, gdzie większość z przygotowanych już projektów możemy sobie pobrać oraz edytować według własnych upodobań.

Jakie warunki należy spełnić, aby mieć dostęp do Tinkercad?

Patrząc na ogrom możliwości jakie daje program to są one stosunkowo nieduże, wręcz żadne. Jedynym wymaganiem jest założenie darmowego konta Autodesk. Nawet „średniowieczny” sprzęt komputerowy nie będzie nas ograniczać ponieważ, jest to rozwiązanie przeglądarkowe – złożone obliczenia wykonywane są w chmurze, a nie lokalni na naszym komputerze. Mało tego, nie potrzebujemy nawet komputera, ponieważ producent wypuścił także program w wersji na smartfony i tablety!

Warto zauważyć, że w momencie zakładania konta mamy do wyboru trzy rodzaje:

• nauczyciela,
• ucznia,
• osobiste.

Ostatnie z nich jak sama nazwa wskazuje jest na użytek prywatny. Posiada wszystkie funkcjonalności związane z projektowaniem 3D, czy układów elektronicznych. Ciekawe rzeczy natomiast dzieją się w przypadku kont dla nauczyciela i uczniów. Nauczyciel może dowolnie tworzyć tematy zajęć oraz zadania, a następnie zapraszać do ich wykonania swoich uczniów. Zaletą dla nauczyciela jest niewątpliwie przejrzysty wgląd do aktualnych postępów jego podopiecznych, natomiast dla uczniów jest to ciekawe urozmaicenie i wprowadzenie do pierwszych projektów inżynierskich, które jednak jest poprowadzone w prosty i nie przytłaczający nowych użytkowników sposób.

Sprawdź sam

Wypróbuj TinkerCada i jego możliwości – przejdź do strony programu

Jakie są funkcjonalności platformy?

Dość spore. Dlatego warto każdej z jej trzech części przyjrzeć się z osobna.

Projektowanie 3D

Zaczynając od projektowania 3D i utworzenia swojego pierwszego projektu otrzymujemy do dyspozycji pustą płaszczyznę roboczą w centralnej części ekranu. Natomiast w prawej części szybko można dostrzec biblioteki elementów, które mamy do dyspozycji. Bardzo szybko można się przekonać, że są one bardzo obszerne i nie sposób przejrzeć ich w całości. Ciekawą opcją jest import własnych modeli 3D z zewnętrznego źródła lub export już tych utworzonych. Samą bibliotekę platformy także można uzupełnić i własne modele tworząc własne kształty.

Dodawanie kolejnych elementów do projektu odbywa się na zasadzie przeciągania ich z biblioteki na płaszczyznę roboczą. Tam ustawiony projekt możemy w pełni dostosować do naszych potrzeb poprzez zmianę jego wymiarów, kształtu oraz koloru. Wszystkie dodane bryły można grupować ze sobą tworząc jeden spójny kształt. Każdy z elementów ma dwie opcje występowania: bryła oraz otwór. Ten pierwszy służy to rozszerzania swojego projektu o kolejne nowe kształty natomiast otwór, jak nazwa wskazuje służy do drążenia otworów w istniejących już bryłach. Żeby jednak taki element wykonać otwór o wybranym kształcie musi nachodzić na drugą bryłę, a następnie należy je razem zgrupować, aby zostały one połączone.

Rzeczą, która mnie urzekła w projektowaniu 3D jest możliwość przekonwertowania stworzonego kształtu na modele zbudowane z bloków, które są dobrze znane z gry Minecraft lub na budowle stworzone z Lego. Gdzie model z klocków pozwala na wygenerowanie budowli poziom po poziomie, dzięki czemu można szczegółowo prześledzić kolejne etapy budowania swojego dzieła.

Wprowadzenie fizyki

Innym ciekawym aspektem dla projektowania 3D na platformie Tinkercad jest możliwość wprowadzenia fizyki do zbudowanego obiektu. Tym sposobem jeśli umieścimy kulę na pochyłej płaszczyźnie to w momencie uruchomienia symulacji zacznie się ona toczyć jak w prawdziwym życiu. Dodatkowo jesteśmy w stanie dodać własne elementy ruchome, które będą się obracały lub poruszały liniowo. Daje to olbrzymie możliwości na ożywienie swoich dzieł. Ciekawostką jest fakt, że dla symulacji można zmienić właściwości fizyczne i sprawdzić jak zachowa się nasz obiekt przy grawitacji księżyca lub zmniejszonej sile tarcia dodatkowo możemy odczytać wagę zaprojektowanego przez nas przedmiotu.

Inspiracje od innych

Duży pogląd na to co jesteśmy w stanie zrobić na tej platformie można uzyska przeglądając projekty innych użytkowników.

Po prawej znajduje się model 3D statku wycieczkowego stworzonego przez grupę użytkowników. Do jego konstrukcji wykorzystano 20tys. elementów.
Po przybliżeniu modelu można zauważyć, że na jego pokładzie zamodelowano aquapark, który zawiera takie detale jak leżaki, schody pomiędzy piętrami czy człowieka stojącego przy barze.

Można zauważyć, że posiadając trochę wolnego czasu można stworzyć naprawdę interesujące i co najciekawsze ruchome obiekty. Można tam znaleźć modele przedmiotów z którymi spotykamy się na co dzień, czyli na przykład silnik czy maszyna do szycia. Może to być szczególnie ciekawe dla młodszych użytkowników platformy, którzy jeszcze nie spotkali się z zagadnieniami technicznymi. W ciekawy sposób mogą się dowiedzieć jak przenoszony jest ruch pomiędzy kolejnymi elementami maszyny. A jeśli to już im się znudzi zawsze mogą wrócić do projektowania własnej willi, którą stworzą następnie w świecie Minecrafta.

Samouczek

Tutaj może się pojawić pytanie jak nauczyć się takiego projektowania i obsługi platformy. Twórcy jednak śpieszą z odpowiedzią. Dla każdej z funkcjonalności Tinkercada przygotowali oni serię samouczków, którymi warto się zapoznać jeśli napotkamy jakieś problemy w trakcie projektowania kolejnego cudu świata lub zaawansowanej elektroniki. Opiszę to na przykładzie projektowania 3D jednak dotyczy to każdego z elementów platformy.

Po przejściu do Centrum szkoleniowego platformy domyślnie pojawiają się samouczki dotyczące projektowania 3D, które stopniowo wprowadzają nas w działanie platformy. Ty samym rozpoczynając od dodawania kolejnych elementów oraz zmieniania ich właściwości powoli przechodzimy do pierwszych łatwych budowli, a następnie przechodząc do tych bardziej skomplikowanych, a kończąc na projektowaniu własnej stacji kosmicznej. Natomiast dla osób szukających większych wyzwań warto zapoznać się z Ćwiczeniami sprawdzającymi. Jest to inicjatywa twórców platformy. Udostępniają oni wyzwania ogólno dostępne dla wszystkich użytkowników z określoną tematyką i czasem zamknięcia. Ćwiczenia sprawdzające są o tyle ciekawe, że można dowolnie przeglądać prace innych użytkowników oraz szukać inspiracji. Na moment pisania tego artykułu aktywne jest ćwiczenie „Under the Sea”, gdzie użytkownicy przerabiają dostarczony szablon tworząc piękne, podmorski krajobrazy. Do tej pory swoje prace zgłosiło już prawie 400 osób.

Darmowe lekcje

W zakładce materiały znajdzie się także coś ciekawego dla nauczycieli prowadzących swoje grupy. Twórcy Tinkercada przygotowali tam serię darmowych lekcji z różnych dziedzin, które opiekun może udostępnić swoim podopiecznym. Znajdziemy w nich zakres danych zajęć oraz krok po kroku jak stworzyć docelowy obiekt. Przygotowane lekcje są w dużej mierze o tematyce projektowania 3D oraz wprowadzania obiektów w ruch ale można znaleźć także zagadnienia z elektroniki.

Dla poszczególnych lekcji autorzy przypisali szacunkowy czas trwania takiego projektu. Same tematy są podzielone na mniejsze kroki, które uczniowie powinni wykonać tworząc swój projekt. Ułatwieniem dla nauczyciela mogą być tabele z ocenami. W nich każde z zadań zostało podzielone na elementy, które można wziąć pod uwagę w trakcie wystawiania ocen poprzez przyznanie punktów w skali 1-4. Jednak oceny na platformie są przypisywane w standardzie ISTE oraz CCSS, które nie są stosowane w Polsce. Mimo to same wytyczne oceniania mogą być brane pod uwagę przez nauczyciela. Dodatkowo opiekun ma możliwość przydzielania odznak uczniom za swoje wyniki, które można uznać za swego rodzaju kamienie milowe w nauce.

Elektronika

To o projektowaniu 3D popisałem już sporo. Teraz pora przyjrzeć się innym możliwościom platformy i tym sposobem płynnie przechodzimy do projektowania obwodów elektronicznych. Po tworzeniu nowego projektu, podobnie jak przy projektowaniu 3D, ekran dzieli się na dwie części. Główna jego część to obszar roboczy natomiast w prawej części widzimy biblioteki dostępnych elementów. Warto zauważyć, że jeśli któryś z nich przeciągniemy na obszar roboczy, dodając go tym samym do naszego układu pojawia się dodatkowe okno z właściwościami danego elementu. Tym sposobem możemy, np. możemy zmienić kolor diody LED. Co ciekawe w rogu tego okienka znajduje się pytajnik i tam można odkryć prawdziwą skarbnicę wiedzy, ponieważ znajdują się tam wszystkie potrzebne informacje do prawidłowego podłączenia danego elementu. Na przykładzie przytoczonej już diody LED otrzymujemy, krótki jej opis, sposób działania oraz prawidłowy sposób jej podłączenia, aby działała prawidłowo.

Symulacje

Po przygotowaniu całego projektu można przejść do symulacji, gdzie animacje poszczególnych elementów zaprezentują działanie naszego układu. I tutaj warto nadmienić, że jeśli za pierwszym razem układ nie działa prawidłowo nie ma co się zrażać do elektroniki. Mało na świecie jest inżynierów, którzy robiąc coś pierwszy raz zrobią to od razu dobrze. Ludzką rzeczą jest popełnianie błędów, jednak najważniejsze jest wyciąganie z nich odpowiednich wniosków, żeby nie popełniać ich drugi raz. Natomiast jeśli projekt jest już dopracowany i symulacja działa platforma daje nam możliwość wygenerowania schematu połączeń dla niego oraz listy materiałowej. W ten sposób otrzymujemy wszystko co potrzebne, aby zupełnie nieznająca projektu osoba mogła od podstaw go wykonać.

Programowanie Arduino

Projekt do tworzenia obwodów elektronicznych daje nam możliwość dodania do projektu dobrze znanej i lubianej płytki Arduino. Ten mikrokontroler jest znany z prostoty programowania ale jednocześnie z ogromu możliwości jakie nam daje. Środowisko Tinkercad daje nam możliwość jego programowania w dwojaki sposób. Jeden polega na pisaniu tradycyjnego kodu z jakim najczęściej mamy do czynienia podczas spotkania z Arduino. Drugi sposób może przypaść do gustu młodszym oraz mniej doświadczonym użytkownikom. Polega on bowiem na programowaniu za pomocą przygotowanych bloków, które należy łączyć ze sobą w sekwencje oraz parametryzować. Tak przygotowany program będzie spełniał wszystkie wymagania stawiane przez użytkownika.

Tak samo jak w przypadku projektowania 3D platforma daje użytkownikowi dostęp do szeregu szkoleń, które umożliwiają krok po kroku zagłębić się w świat elektroniki nawet początkujący osobom, które dotychczas nie miały z nim styczności. Natomiast użytkownicy zadbali o szeroki zakres gotowych projektów, z których można dowolnie korzystać i przerabiać na własne potrzeby.

Zaprogramuj animacje w fizykalnym świecie

Ostatnim elementem składowym platformy Tinkercad jest Codeblocks. Daje on nam możliwość tworzenia prostych animacji. Obsługa programu nie jest skomplikowana i dość szybko można załapać jego podstawy. Samo tworzenie animacji polega na przeciąganiu odpowiednich bloczków, które są odpowiedzialne za różne właściwości poszczególnych elementów. Tym sposobem możemy utworzyć sześcian, który następnie dowolnie przemieścimy w przestrzeni, a na końcu zmienimy jego kolor. Dość szybko jesteśmy w stanie dojść do bardziej złożonych zabaw i na przykład stworzyć animację wieży z klocków, która sama zaczyna się układać.

Tak samo jak w przypadku wcześniej omawianych funkcjonalności autorzy platformy zaopatrzyli Tinkercada w serię samouczków, które są wstanie wprowadzić nowych użytkowników w świat animacji. Natomiast w galeriach użytkowników można znaleźć wiele kolejnych projektów, które mogą dostarczyć nam inspiracji na kolejne godziny świetnej i kreatywnej zabawy.

Biblioteka projektów

Ostatnim elementem platformy nad którym chciałem się pochylić jest zakładka „Projekty”. Można w niej znaleźć już przygotowane projekty. Co najciekawsze jest już w nich instrukcja jak wszystko przygotować krok po kroku i przenieść nasz wirtualny projekt do rzeczywistości. Tym sposobem jesteśmy w stanie sami stworzyć od podstaw grę logiczną, samochodziki do walk sumo, czy robota BB-8 znanego z serii Gwiezdne Wojny. Niestety w większości tych projektów konieczne jest wykorzystanie drukarek 3D do przygotowania konstrukcji.

Platformę Tinkercad odkryłem niedawno i jestem ogromnie zdziwiony, że nigdy wcześniej o niej nie słyszałem, ponieważ możliwości daje oraz jej potencjał edukacyjny są ogromne. Korzystając z tej platformy w ciekawy sposób jesteśmy w stanie przekazać podstawy wiedzy inżynieryjnej nawet już najmłodszym, co pozwoli im się rozwijać oraz poznawać nowe zainteresowania. Natomiast dla użytku prywatnego może to być nieocenione narzędzie, gdzie od początku do końca możemy zaprojektować, a następnie wykonać przedmioty codziennego użytku jak na przykład gry logiczne, automatyczny dozownik wody do rośli i wiele, wiele innych. Osobiście jestem pod ogromnym wrażeniem jakie możliwości daje ta platforma. A co najważniejsze jest ona darmowa i dostępna dla każdego a jedyne co trzeba zrobić to założyć jedno koto i poświęcić trochę czasu, aby móc się rozwijać.

Autor artykułu
Adrian Latka Stevia Automation