Более двух тысяч школьников Москвы приняли участие в конкурсе проектов и исследований «Инженеры будущего». Юные таланты представили разработки в области робототехники, физики, 3D-проектирования, информационных технологий. Несмотря на то, что школьники делают только первые шаги навстречу будущей профессии, их изобретения уже отличаются практичностью – некоторые из них весьма полезны для повседневной жизни, их можно применять здесь и сейчас. Рассказываем о пяти интересных разработках.
Еда для рыб по расписанию
У Анастасии С., ученицы 10 класса школы №1329, аквариум появился недавно. Ей очень нравится ухаживать за рыбками, но довольно часто приходится уезжать из дома, из-за чего она не может следить за своими домашними питомцами и вовремя их кормить. Для решения этой проблемы Анастасия придумала особую кормушку, которая подает питание рыбам через заданные промежутки времени. Также устройство снабжено дисплеем, где отображается температура и уровень воды – важные параметры, за которыми нужно следить постоянно.
В кормушке установлен сервопривод. Через определенные промежутки времени, которые вы задаете сами с помощью меню на дисплее, он открывает отверстие для корма. Устройство разделено на два отсека. Первый содержит всю электронную составляющую, в другой можно засыпать хлопья, гранулы и даже мелкий живой корм. Вся конструкция достаточно герметична, как и датчик температуры, который должен находиться в воде. Если я смогла создать этот проект на базе детского технопарка, то и промышленное производство таких кормушек вполне возможно,– рассказывает Анастасия.
Созданное устройство школьница распечатала на 3D-принтере. Оно состоит из нескольких датчиков и системы автокормления. Аналогов своему изобретению Анастасия не нашла.
От аварий и перегрузок
Изобретение ученика 10 класса школы №171 Григория К. способно помочь дальнобойщикам и водителям грузового автотранспорта избежать поломок машин из-за перегрузки и предупредить аварии на дороге. Система состоит из электронного устройства на пневмоподвеске машины и мобильного приложения, с помощью которого водитель может производить мониторинг нагрузки на оси грузовика.
Электронная плата по принципу токовой петли преобразовывает ток 4–20 мА в напряжение 0–3,3 В, ток 0 мА означает обрыв в цепи. Далее составляются зависимости напряжения от давления, давления от нагрузки по методу наименьших квадратов. Данные поступают на микроконтроллер ESP32 и по Bluetooth отправляются на телефон: так водитель может осуществлять мониторинг данных.
Водитель сам может мониторить данные с помощью приложения. Если нагрузка слишком большая, ему приходит сигнал о том, что машину нужно разгрузить. Если нагрузка малая, он это тоже увидит и решит проблему. Аналогов почти нет, только в очень дорогих грузовых авто. А моя система автоматизированная, дешевая и актуальная,– объясняет Григорий.
Во время разработки своего проекта Григорий общался с дальнобойщиками на Кавказе, и все были согласны с тем, что такая система актуальна.
Робот-кормораздатчик: коровы сыты – фермер доволен
Ученик 10 класса школы №2107 Леонид Ш. в одиночку разработал мобильную систему для кормления крупного рогатого скота. Робот-кормораздатчик полностью автоматизированный и, по словам юного инженера, должен облегчить труд фермеров. Животные вовремя будут получать сбалансированную еду, что, несомненно, повлияет на их здоровье и увеличит надои.
Мобильная система состоит из емкости с секциями для комбикорма, к которым крепятся датчики – они определяют точный вес пищи, что позволяет ее дозировать. Отдельно располагается бак с витаминами.
Принцип работы заключается в следующем: робот движется вдоль стойл, в каждом из которых находится кормушка с определенной меткой. Подъезжая к ней, устройство считывает все данные о том, какая это корова, какой комбикорм ей требуется выдать и сколько. Я разработал программу для кормления разных видов коров. Всю информацию можно отслеживать в приложении для смартфона. Я искал аналоги мобильной автоматизированной системы в интернете, изучал, какие существуют методы дозирования и механизмы смешивания комбикорма. Этот проект я создал на базе платформы Arduino,– рассказывает Леонид.
Над разработкой прототипа устройства школьник трудился два года. Теперь он планирует усовершенствовать его, а затем выпустить рабочий образец.
Платформа для юных программистов
Владимира Е., ученика 11 класса школы №1537 «Информационные технологии», с детства привлекали разные устройства, и он очень любил ходить по музеям, рассматривать и изучать экспонаты. Идея создания собственной машины возникла у него давно, а три года назад он разработал учебную платформу для изучения программирования и построения аппаратных схем. После этого школьник создал платформу для разработки процессоров. Представленный на конкурсе проект «Модульная программно-аппаратная платформа для освоения разработки микропроцессорных систем» является синтезом предыдущих двух и предназначен для изучения, производства микропроцессоров и написания программ.
Проект состоит из нескольких подпроектов. Во-первых, это образовательное пособие, где собраны уроки, которые ученик должен пройти. Во-вторых, образовательный стенд на базе собственной архитектуры. Также разработан набор программного обеспечения, который помогает работать с этим проектом. И кроме того, он представляет собой аппаратную модель процессора, которую предполагается воссоздать, чтобы понять, как архитектура работает изнутри,– рассказывает Владимир.
Проект уже полностью готов, его можно запускать, осталось только разработать теоретическую методичку на базе пробных уроков. Чтобы воплотить свою идею в жизнь, Владимир изучил электронно-вычислительные машины, включая самые первые, которые появились еще в 40-ые годы прошлого века, много профильной литературы, программы курсов различных вузов. Особенно ему помогла книга Эндрю Таненбаума «Архитектура компьютера».
Столь комплексных решений, как у меня, я еще ни разу не встречал. Похожие проекты реализовывались для ознакомления с конкретной архитектурой процессоров, а не с теоретической основой устройства. И также они зачастую не реализуют уровень программного обеспечения, что в моем проекте все-таки присутствует,– отмечает Владимир.
Считыватель текста Брайля
Уже несколько лет Никита А. и Виталий К. – ученики 9 класса школы №1770 – в составе команды работают над проектами для незрячих и слабовидящих людей. Ребята знают, что сейчас большинство незрячих пользуется мобильными телефонами со специальными сервисами, которые могут считывать текст с экрана и озвучивать. Но рельефно-точечный шрифт Брайля они считать не могут. И школьники решили создать такую систему, которая переводила бы текст Брайля в латиницу и кириллицу.
Это довольно серьезная проблема. Незрячий сфотографировал что-то на Брайле, а мобильный телефон не может считать и обработать полученную информацию. Такая проблема действительно существует. И мы реализовали программный комплекс, который мог бы считать текст, расшифровать его и озвучить,– объясняет Никита.
Проект ребят уже получил положительные отзывы потенциальных пользователей. Сегодня сервис установлен только на локальном компьютере, а после доработки школьники планируют сделать его общедоступным.
На конкурсе «Инженеры будущего» было представлено немало интересных работ. Обо всех, заслуживающих внимания, к сожалению, не расскажешь. Но можно констатировать: многие школьники проявили изобретательность и продемонстрировали, что готовы и в дальнейшем удивлять современников и покорять все новые грани науки. Пожелаем им удачи!
Оригинальная статья размещена здесь.
Чтобы быть в курсе последних новостей из мира образования, подписывайтесь на наш Telegram-канал.