Доценко Юрий
Тюменская область, с. Малая Зоркальцева
Филиал МАОУ "Нижнеаремзянская СОШ"-"Малозоркальцевская СОШ", 9 класс
ПЛАВАЮЩИЙ РОБОТ-ЭКОЛОГ
2
Научный руководитель: Цейнер Алексей Викторович, Тюменская область, с. Малая Зоркальцева, Филиал МАОУ "Нижнеаремзянская СОШ"-"Малозоркальцевская СОШ", учитель технологии
5
Ит
Юрий Доценко
25
Ит
ПЛАВАЮЩИЙ РОБОТ-ЭКОЛОГ
Цель проекта
Создание плавающего робототехнического комплекса для выполнения экологических процедур в труднодоступных местах водоёма.
Задачи
  • Изучить экологическое состояние воды и воздуха вблизи крупного химического предприятия;
  • Познакомиться с региональной статистикой загрязнения водоёмов сточными водами;
  • Определить экологические проблемы реки Аремзянка;
  • Познакомиться с конструкциями роботов манипуляторов;
  • Разработать и изготовить плавающий робот для выполнения экологических процедур, и адоптировать его к программному обеспечению ARDUINO;
  • Экспериментальным путём определить вид плавательного судна на который будет установлен робот.
Актуальность
Проект «Плавающий робот-эколог» разработан для выполнения экологических процедур на воде, вблизи крупного химического предприятия. Он посвящён актуальной проблеме настоящего времени - проблеме бережного отношения к природе.

Вода, как самый распространенный минерал на планете, играет очень важную роль в обеспечении жизнедеятельности всего живого. Качество воды - один из важнейших показателей уровня окружающей среды, влияющий на здоровье человека. Малые водные объекты, речки, озера, пруды, родники, являются важными артериями большинства региона России. Очевидно, что нет ни одного города, поселка, деревни, где не было бы, по крайней мере, небольшого естественного водоёма. Во все времена люди выбирали место для своего жилья вблизи воды. Каждый день мы пьем воду, готовим еду с использованием воды, купаемся и моем посуду. Человек, который живет в городе, берет воду из под крана, а в сельской местности жители носят воду в дом из колодца, колонки или водоема. Вся эта вода попадает к человеку из природных источников: рек, озер, водохранилищ. Именно поэтому так важно, чтобы эта вода оставалась чистой. С помощью физических, химических, биологических исследований можно оценить качество воды и обозначить причины его изменении. Такие исследования дают понять, какие воздействия на водоемы являются неблагоприятными, и каким образом восстановить здоровье воды

В процессе исследования мы изучили все возможные причины загрязнения реки и пришли к выводу что одним из наиболее эффективных способов улучшения экологического состояния водоёма - это своевременная диагностика и точное определение источника загрязнения. Поэтому наш технический проект использования плавающего робототехнического комплекса, будет актуальным.
Проблема
При первых попытках взятия проб воды столкнулись с рядом технических проблем. Оказалось, что доступ к воде не везде удобен. Так как в реке часто меняется уровень воды, это связанно с дождями и талыми водами, береговая часть становится топкой и завалена буреломом. Столкнувшись с проблемой, появилась идея. разработать способ забора проб и ведения наблюдений за поверхностью водоёма, используя различные технические средства, а если это будет выполнять робот, установленный на плавательной платформе…..?

Плавающий робот, многофункциональная, универсальная система, включающая в себя оборудование для забора проб воды и сбора искусственного мусора в труднодоступных местах водоёма, установленное на плавательное судно, глиссер. Каждый механизм робота выполняет свои функции и при помощи программы или внешнего управления отвечает за качество выполненной работы. В состав комплекса входит квадрокоптер с возможностью фото и видео съёмки, а также летательный аппарат будет проводить экспресс тест состояния воздуха на обследуемом участке.
Наша работа является уникальной, а представленная модель, действующий автономный робот
Плавающий робот-эколог, многофункциональная, универсальная система, включающая в себя ряд механизмов и конструкций, установленных на плавательное судно, глиссер. Каждый механизм робота выполняет свои функции и при помощи программы или внешнего управления отвечает за качество выполненной работы.

Почему аэроглиссер?

Для того чтобы определить плавательное средство, на который мы запланировали установить робот, необходимо было изучить условия, при которых судно будет передвигаться по поверхности реки Аремзянка. Наличие растительности в прибрежной части водоёма и большое количество отмелей делают невозможным использование гребного винта. Проанализировав все варианты остановились на аэроглиссере [7]. Глиссер, судно которому не страшны перечисленные водные препятствия, считаем, что он наиболее подходит в качестве «такси» для автономного робота.

Алгоритм работы

1. Обследование поверхности воды при помощи аэрофотосъёмки и визуального осмотра.
2.Определение проблемных точек водоёма
3. Забор проб воды Управляемый аэроглиссер доставляет робота в нужную точку водоёма, по радиосигналу подаётся команда на контролер, в дело вступает автоматика.

При помощи погружных насосов вода закачивается в резервуары, на которых установлены датчики уровня воды, как только они наполнились датчик подаёт команду на контроллер который отключает насосы. За один выход робот может взят пробы с двух участков реки. Пробы доставляются в лабораторию для анализа.

Весь алгоритм работы комплекса представлен на видео.

Финансовое обоснование проекта. Так как плавающий робот-эколог это не прототип, а действующий универсальный робот, то и всё оборудование подбиралось так чтобы его использовать в реальных условиях реки. Поэтому общая стоимость проекта составляет 65 300 рублей.

Экологическое обоснование проекта. Само предназначение проекта это выполнение экологических процедур для контроля за состоянием воды и воздуха в водоёмах находящихся вблизи крупного химического предприятия. А также при эксплуатации робота. не используются экологически опасные источники энергии. Всё оборудование работает от аккумуляторов находящихся в специальных боксах. При изготовлении использовались только экологически чистые материалы, которые не выделяют вредных веществ при эксплуатации
Результаты
Испытание на воде показали хорошие качества глиссера в плане маневренности и проходимости. Его не малый вес, придаёт устойчивости при движении против течения и сопротивлению ветра. Все эти факторы учитывались при выборе электрооборудования и механизмов. При программировании робота использовалась платформа Arduino. Все числовые значения подбирались опытным путём.

Итоги можно назвать промежуточными, предстоит ещё большая работа прежде всего доработке всех механизмов и выстраивание более чёткого алгоритма начиная с диагностики и заканчивая полным анализом проб. В дальнейшем будет будут разработана карта реки с проблемными квадратами для систематического наблюдения и диагностики.
Видео о проекте
Расписание работы автора проекта
13 апреля, ср
Диалог с экспертами
Ответы на вопросы
12:00
12:20

13:35 - 13:45

Бычков С.П.
Чирский С.П.
13 апреля, ср
12:40
13:00
13:20
Новиков А.Д.
Шубин А.Н.
Трубачев Е.А.

Задайте вопрос автору проекта
Обязанность отвечать на заданные вопросы остается полностью на участнике. Организаторы форума не несут ответственности за сроки получения ответа.
Заполняя данную форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.
Пообщайтесь с автором в режиме реального времени
Вы можете посмотреть диалог с экспертом и задать вопросы автору в форме вебинара.
Расписание сессий приведено выше