Новости

29.03.2018

72-е открытое заседание Центра развития инноваций «НОВАТОР»

29 марта 2018 года в библиотеке им. А. И. Герцена состоялось 72-е открытое заседание Центра развития инноваций «НОВАТОР».


Труд и наука –
выше этих двух сил
нет ничего на земле.
М. Горький


29 марта 2018 года в библиотеке им А.И. Герцена состоялось 72-е открытое заседание Центра развития инноваций «НОВАТОР». Вёл мероприятие Стариков Артём Александрович, заместитель Председателя общественной организации «Центр развития инноваций «НОВАТОР».

Открытое заседание было посвящено смотру проектов, поступивших на областной творческий конкурс для школьников «Я − инженер».

В пяти номинациях конкурса – сфера ЖКХ, конверсия предприятий, сельское хозяйство, робототехника – жюри рассмотрело 18 проектов.

Самые оригинальные из заявленных проектов были представлены слушателям на 72-м открытом заседании.

Так, Бабинцев Богдан, ученик 4 класса Лицея информационных технологий, рассказал о проекте «Автокормушка для кошки».

Согласно опросу, проведенному среди сверстников, в настоящее время оставить домашнего питомца одного на длительный срок является проблемой как для взрослых, так и для детей. Поэтому Богдан ставил задачу рассмотреть возможность разработки и создания современной автоматической кормушки для животного.

При проведении проекта были использованы научная литература, результаты исследований в различных периодических журналах и данные электронного маркета Российской Федерации.

Примеры правильного питания домашних кошек, виды кормов и правила их применения для кошек различных пород и возрастов подробно рассмотрены на основе работ Куропаткиной М.В. «Кормление кошек», Богдановой И. Б.

В ходе исследования были изучены типы и виды кормушек для кошек, выделены их основные характеристики и продуманы способы их модернизации. Это дало возможность определить важные узлы и принципы работы разрабатываемой кормушки.

Для определения основных видов кормушек использовался метод сравнительного анализа на основании результатов, полученных в процессе обзора литературы, что позволило вывести три основных их типа:



Таким образом, после анализа и обобщения различных типов кормушек, было принято решение собрать автоматическую кормушку с установкой дополнительных датчиков и информированием о ее состоянии через интернет.

Для усовершенствования выбранного вида кормушек необходимо определить способ реализации основных узлов кормушки.

Для хранения корма и воды было решено взять две закрывающиеся пластиковые емкости. Это позволит сохранить корм и воду свежими.

Чтобы миска с водой всегда была наполнена, удалось воспользоваться физическим свойством воды − возможностью проводить электричество. Обычный провод, опущенный в миску, служит датчиком для кормушки. Если вода в миске закончится, то электричество не будет проходить по проводу, и микроконтроллер кормушки должен будет включить насос, подающий воду. Как только вода зальет контакты, и электричество снова пойдет по проводу, работа насоса прекратится.

Для контроля уровня кошачьего корма, под емкостью с кормом размещена пружина и датчик на размыкание контакта. Когда корма много, пружина сжимается, и контакт замкнут − электричество проходит по проводу. При окончании корма пружина выпрямляется и размыкает контакт, а хозяин питомца узнает, что корм заканчивается. Также пружина наклоняет емкость, чтобы корм легче высыпался в кормушку.

Для подачи корма из емкости в миску используется небольшой конвейер. Корм из емкости свободно падает на подающую ленту конвейера, которая двигаясь в установленное время с определенной продолжительностью, переносит его в миску. Таким образом, отмеряется нужное количество корма.

Обзор литературы показал, что поскольку у кошек довольно маленький желудок, кормить их следует 2-3 раза в день, причем порции должны быть небольшими, а еда – достаточно питательной. Поэтому объем и расписание подачи корма можно задавать с помощью телефона. Информация об отсутствии воды и корма также должна передаваться на телефон, в том числе, когда нас нет рядом.

После сборки автокормушки, с помощью домашнего питомца ее работа была опробована на практике. В самом начале кошка с подозрением отнеслась к новому устройству, однако уже через минуту она с удовольствием ела и пила из кормушки, как из обычной миски. Это подтвердило гипотезу о том, что животные не боятся изменений и готовы пользоваться новыми технологиями.




Коковякин Кирилл, ученик 4 касса объединения «Радиоэлектроника» Центра технического творчества представил творческий проект-идею «Часы-будильник «Виброжук». Целью проекта было разработать и изготовить такой прибор, который мог бы быть полезной вещью. Основными требованиями к такому будильнику являются оригинальность, доступность в изготовлении, надёжность.

Будильник-виброжук представляет собой корпус в форме жука, с закреплёнными на на нём: электромотором, микроконтроллером Arduino, аккумуляторами, датчиками, светодиодами, имеет ножки из толстой проволоки, батарейного блока.

Процесс изготовления был начат с компоновки деталей и узлов на основании доработанного виброжука. Фанерное основание пришлось немного увеличить, чтобы на нём поместить макетную плату большего размера (85 на 55 мм), вибромотор, шесть проволочных ножек из обрезков одножильного электрического кабеля диаметром 1,5 мм. Снизу основания крепится батарейный блок для батареек или аккумуляторов и еще на основании в удобном месте крепится общий выключатель питания.

В центральной части основания устанавливается макетная плата, на которой собирается электрическая схема часов и управления электродвигателем, поверх платы крепится дисплей часов. Вся электрическая и механическая часть закрываются прозрачным корпусом, служащим формой жука, с соответствующей раскраской. При включении питания будильник-виброжук включает дисплей, с помощью кнопок устанавливается текущее время и время срабатывания будильника-виброматора. В момент срабатывания будильника виброжук начинает перемещаться, издавая довольно громкие механические звуки. Для выключения будильника нужно поймать виброжука и приподнять над поверхностью, сработает ик-датчик и работа виброматора прекратится.

Будильник-виброжук может быть использован как часы, которыми можно пользоваться в детской комнате, таймер для мамы, играющей с ребёнком далеко от кухни (чтобы в процессе игры мама не забыла про пекущийся пирог), будильник (от которого не вздрагиваешь по утрам), игрушка для ребёнка и оригинальный подарок. Так же данный прибор можно использовать, как наглядное пособие для обучения электронике в школах, что в настоящее время развития информационных технологий и радиоэлектроники очень актуально. В этом заключается уникальность, актуальность и новизна данной работы.



Кропанева Анна, учащаяся 6 класса Центра «Познание», представила слушателям открытого заседания проект «Детский IT-квартал».

Что такое современный город? Это город комфортный, безопасный, развивающийся, умный, устойчивый. Город будет устойчивым, если у него есть будущее. А будущее любого города – это дети. Дети в возрасте до 15 лет составляют 15 % населения нашей страны. Важно, чтобы они были активны, здоровы, умели создавать что-то новое и полезное, любили свой город, находились в безопасности.

Авторы проекта провели социальный опрос одноклассников и выяснили, каким они хотели бы видеть наш город. Из ответов следует, что город должен быть: ярким, безопасным, интересным, удобным, «дружелюбным». То есть городом, который как бы говорит детям: «Играй со мной, изучай и твори, живи здесь, будь в безопасности». В информационном обществе IT-технологии открывают большие возможности, в том числе и для детской инфраструктуры.

Поэтому для устойчивого развития города необходимо пространство, в котором ребенок мог бы свободно играть, исследовать и творить, свободно двигаться и при этом быть в безопасности. А IT-устройства могут быть полезны. Все это определяет актуальность нашей работы по разработке детского IT-квартала.

Цель поставленного проекта – исследовать проблемы и возможности взаимодействия города и ребенка, разработать модель детского IT-квартала, в котором ребенок мог бы свободно играть, исследовать и творить, свободно двигаться и при этом быть в безопасности.

В проекте по разработке детского IT-квартала были исследованы три направления жизни ребенка в городе: обучение в сообществах и городских средах, сохранение зеленых зон и развитие городского транспорта.

Детям необходимо организовать непрерывную среду обучения в городских сообществах. С точки зрения развития городского транспорта, это возможно сделать с помощью городской навигации по образовательным возможностям. Проезжая определенный пункт в своем маршруте, ребенок, считывая QR-код, получает информацию об интересных площадках квартала.

Развитие городского транспорта обеспечивает независимую детскую мобильность, если созданы безопасная прогулочная зона, велосипедная инфраструктура и городская навигация по образовательным возможностям.

Авторы проекта проанализировали информацию о безопасных видах передвижения детей в городской среде. В проекте предлагается в качестве транспорта для передвижения детей по улицам использовать велосипеды, скутеры со специальными дорожками и умными парковками для них. Парковка фиксирует велосипед с помощью индивидуальной карты ребенка, защищая тем самым его от кражи. Также предлагается в школах разместить информационное табло с расписанием движения общественного транспорта. Расположенные в автобусах датчики определяют время прибытия на остановку и передают информацию об этом на табло. С помощью общественного транспорта ребенок может самостоятельно достичь любой точки города, а взрослому не придется отвозить его в середине рабочего дня, отрываться от работы, беспокоиться о безопасности ребенка в пути.

Современные дети много времени проводят за компьютерами, с планшетами и различными гаджетами, вследствие чего ведут малоподвижный образ жизни.

В проекте «Детский IT-квартал» для площадки в детском квартале было придумано интересное детское пространство, которое может трансформироваться в зависимости от возраста и интересов детей. Для трансформации могут быть использованы робототехнические устройства. Например, подстраивающееся под рост ребенка баскетбольное кольцо.

Важно совместить увлечение детей гаждетами и активное действие в реальном пространстве. Например, интерактивные уличные выставки детского творчества. Любой ребенок может загрузить свои работы и показать их на большом экране прямо на улице. Экспозиция выставки меняется под интересы детей. А также «музыкальные столбики» − ребенок нажимает на кнопки, которые расположены друг от друга на расстоянии. В этот момент на экране появляются изображение музыкальных нот и звучит мелодия.

Для подготовки проекта к демонстрации был изготовлен макет.

При изготовлении макета использовали различные материалы. Дома сшиты из фетра. При работе с конструкцией освещаемой велосипедной дорожки сделали фонари из проволоки и спаяли электрическую проводку.

В макете есть несколько конструкций, работа которых основана на трансформации.

Модель детского IT-квартала, в котором ребенок мог бы свободно играть, исследовать и творить, свободно двигаться и при этом быть в безопасности содержит 8 технических элементов: подстраиваемое под рост ребенка баскетбольное кольцо, умная парковка велосипедов, игра «Музыкальные столбики», добрые окна, умное освещение интерактивная уличная выставка детских работ «Город будущего», умная школьная остановка, живая клумба, осуществляющая измерение влажности почвы и полив растений.

В модели «Детского IT-квартала» использовано: 8 микроконтроллеров EV3, 2 платы Arduino UNO, 7 датчиков касания, 4 датчика цвета, инфракрасный датчик с маяком.



Медведев Олег, учащийся 8 класса межшкольного учебного комбината №4 г. Кирова, продемонстрировал проект «Зарядное устройство для гаджетов на солнечных элементах».

В настоящее время в нашу жизнь прочно вошли устройства электроники (в обиходе именуемые − «гаджеты»). Все они основаны на использовании электрической энергии, поступающей из аккумуляторной батареи, зарядка которой осуществляется от сети переменного тока, путем трансформирования и выпрямления тока.

Это натолкнуло автора проекта на мысль о создании универсального устройства, способного аккумулировать энергию при попадании на него любого вида света и заряжать электрические устройства. А также не зависеть от наличия стационарного источника переменного тока, что для многих людей очень важно.

Процесс изготовления устройства был длительным, но интересным. В течение одного месяца (каждый день по 4 часа) Олег работал с ручным инструментом: ножовкой, рубанком, наждачной бумагой, паяльником, отверткой, а также с приспособлением, разработанным и изготовленным самостоятельно. Самым сложным оказался процесс стыковки модулей, поскольку автор выполнял это действие впервые в жизни самостоятельно.

В результате проделанной работы устройство получилось таким, каким и было задумано: универсальным, безопасным, недорогим.

Устройство прошло испытание, показало стабильную работу. Оно занимает минимум места и его легко транспортировать в обычном школьном рюкзаке. Причем устройство находится в рабочем режиме в любое время суток: утром, днём и вечером.

Автор проекта предполагает доработать разработанное устройство с целью увеличения количества заряжаемых устройств и упрощения замены модулей. Для этого понадобится улучшение электронной схемы, замена аккумуляторов на аккумуляторы с большим объемом.

Таким образом, в ходе работы над проектом были выполнены сразу несколько задач:
1. создано устройство бесперебойной работы, компактное, недорогое;
2. созданное устройство вырабатывает абсолютно бесплатную электрическую энергию.

Девиз команды проекта:

Мы предлагаем вам электричество,
С помощью солнца в нужном количестве!!!


Яндубаев Владислав, ученик 5 класса Центра «Познание» показал действующую модель роботизированной системы зелёных насаждений проекта «Живая клумба».

Городские насаждения призваны приближать санитарно-гигиенические и микроклиматические условия окружающей среды к оптимальным показателям по температуре и влажности воздуха, скорости ветра, степени загрязнения воздуха (в т.ч. запыленности воздуха), характеризующим так называемую зону комфорта. Любое растение состоит в основном из воды. Из нее же оно получает два главных элемента своего питания − кислород и водород. Вода необходима растению и для усвоения других питательных веществ, а также для транспортировки органических соединений, образующихся в самом растении.

Естественных источников воды в городской среде недостает, а атмосферные осадки распределяются в течение года неравномерно. В связи с этим искусственный полив зеленых насаждений становится особенно важным. Целью проекта «Живая клумба» являлось создание действующей модели робота, осуществляющего автономный полив зеленых насаждений в условиях городской среды. Создание робота и его программирование проходило в ряд этапов.

В ходе работы авторами был создан автономный робот WFB-2017 («Живая клумба») для полива зеленых насаждений в городской среде (на макете). Для изготовления робота были использованы следующие компоненты:
1. Lego Mindstorms EV3 (1 программируемый микрокомпьютер EV3, 2 больших мотора, 1 средний мотор, 1 датчик цвета, 1 датчик касания, 1 инфракрасный датчик, ИК-пульт управления);
2. Контроллер Arduino UNO с совместимыми датчиками: 1 датчик влажности почвы, 2 датчика линии, 1 реле, 1 драйвер мотора.
3. Водяная помпа мембранного типа.
Дополнительные материалы: резервуар для воды, трубка для подачи воды, тройник с обратным клапаном искусственные цветы для украшения робота.


Принцип работы. Условно можно выделить следующие блоки:
1. Блок движения по линии, включающий обработку перекрестков и возвращение в гараж. Использованы два Arduino-совместимые датчика линии, подруливание осуществляется управлением двумя большими моторами. Также идет подсчет перекрестков, благодаря чему робот движется по проложенному маршруту.
2. Блок обработки маркера клумбы, включающий погружение датчика влажности в почву, замер влажности почвы, принятие решения о поливе, непосредственно сам полив растений, извлечение датчика влажности из почвы. Маркер клумбы определяется датчиком цвета EV3. Механизм погружения/ поднятия датчика влажности в почву собран с использованием малого мотора, зубчатой передачи и шатунного механизма.
3. Блок, обрабатывающий наполненность резервуара с водой.
Представляет собой датчик касаний, на котором размещен резервуар с водой. Когда вода заканчивается, веса пустого стакана не достаточно, чтобы надавить на датчик.
4. Блок безопасного движения по маршруту.

Особенностью автономного функционирования робота в условиях городской среды – необходимость взаимодействия с другими участниками движения или объектами. Сделан с использованием датчика расстояния EV3 и звуковой сигнализации.

Для создания программы использовались пиктографическое программное обеспечение LEGO EV3 MINDSTORMS и среда разработки Arduino, основанная на языке программирования C/C++.

Программа на EV3 представляет собой два больших цикла, один отвечает за полив, препятствия, движения по лени. Другой – за обнаружение маркеров клумб. При этом, если вода в резервуаре заканчивается, робот начинает движение в гараж, игнорируя метки клумб.

Программа на Arduino представляет собой бесконечный цикл, обрабатывающий входящие запросы от EV3 и делающий определенные вычисления, а при необходимости отправляющий данные обратно. При взаимодействии с датчиком влажности почвы возвращаются два значения: нужен/не нужен полив, и если нужен, то время работы помпы в секундах в зависимости от влажности почвы.

Перспективы развития проекта.
1. Создание более сложного макета с элементами городского ландшафта.
2. Использование дополнительных датчиков, таких как датчик температуры и влажности воздуха, датчик освещенности, датчик реального времени позволит более эффективно поливать растения. К примеру, поливаемые под конец дня растения больше подвержены появлению грибковых заболеваний. Часто растения получают ожоги, вызванные так называемым эффектом линзы, который создают капли воды на их листьях, в том случае, когда растения поливают при сильном солнце.
3. Использование более мощного насоса чтобы можно было распылять воду.
4. Использование клумб с растениями с разной потребностью в воде.
5. Подключение третьего датчика линии чтобы усложнить маршрут.
6. Использование беспроводной связи с компьютером или смартфоном, чтобы вести журнал работы, чтобы была возможность удаленно управлять роботом.
7. Использование спутниковой навигации.
8. Можно создавать карты влажности почвы.
9. Подключение к роботу видеокамеры чтобы визуально контролировать состояние зеленых насаждений (контроль он-лайн или запись в журнал работы). Можно добавить отдельную функцию: робот регулярно проезжает маршрут и фотографирует зеленые посадки. Видеокамера может использоваться для компьютерного зрения.
10. Усложнение взаимодействия робота с другими объектами городской среды (датчик наклона, удара).
11. Расширение функций робота, например, сезонное внесение удобрений.
12. Создание автоматической станции для заправки робота водой.

Вывод.

Роль зеленых насаждений в стабильности городской среды значительна. Для ухода за растениями успешно могут использоваться роботизированные автономные устройства.

Следующее, 73-е открытое заседание Центра развития инноваций «НОВАТОР» состоится 26 апреля. Следите за новостной информацией на сайте библиотеки им. А.И. Герцена и в социальных сетях.


Возврат к списку