Патрикеев Иван Николаевич

Мурманская область, ЗАТО Североморск, п.г.т. Сафоново
Филиал НВМУ в г. Мурманске, 8 класс

Базовый (Mindstorms EV3, Scratch)

Программирование:

Компас 3D

Используемые технологии:

Основы робототехники, механики

Навыки работы с техникой:

Навыки презентации PowerPoint

Навыки презентации и визуализации:

Индивидуальные навыки

Телеуправляемый мобильный робототехнический комплекс «Карета»

Название проекта:

Робототехника, физика, машиностроение

Научная область:

Рзаев Роман Александрович, педагог дополнительного образования, филиал НВМУ в г. Мурманске

Научный руководитель, научный консультант:

Цель. Выполнение оперативной эвакуации и оказание помощи людям в труднодоступных и экстремальных условиях севера посредством применения телеуправляемого мобильного робототехнического комплекса «Карета».
Ключевые характеристики.
Телеуправляемый мобильный робототехнический комплекс «Карета» (ТМРК «Карета») должен обладать следующими ключевыми характеристиками:

1. способность преодолевать сложные природные препятствия (болота, снежные заносы, скалистая местность, лед, асфальт).
2. надёжная работа в низкотемпературных условиях.
3. удалённое управление для обеспечения безопасности спасателей.
4. универсальность и адаптация ходовой части под различные типы поверхности (водная, ровная, рыхлая, вязкая)

Цель и задачи проекта:

На этапе исследования поэтапно проделаны следующие шаги:
1. Анализ существующих решений:
1.1.Исследование современных робототехнических средств для спасательных операций.
1.2.Анализ их преимуществ и недостатков в условиях Крайнего Севера.
1.3.Анализ специфических вызовов Крайнего Севера.
2. Изучение условий эксплуатации:
2.1.Оценка климатических условий (температуры, снега, болот, морозов).
2.2.Выявление требований к техническим характеристикам робота для работы в северных условиях.
3. Определение требований к техническому заданию.
3.1.Формулировка основных функциональных и эксплуатационных требований.
В ходе проведенного исследования были сформулированы основные функциональные и эксплуатационные требования к будущему роботу:
1. Функциональные требования (Что робот должен делать):
1) Эвакуация: способность перевозить одного или двух пострадавших (с возможностью использования носилок) из труднодоступной местности к безопасной точке.
2) Перевозка грузов: возможность доставки медикаментов, оборудования, предметов первой необходимости (до 150 кг).
3) Преодоление препятствий:

• снежный покров глубиной до 1.5 м.
• болотистая местность с глубиной воды до 1 м.
• уклон поверхности до 30 градусов.
• ледяные и заснеженные склоны.
• растительность (кустарники, мелкие деревья).

4) Движение:

• скорость движения по пересеченной местности: не менее 5-10 км/ч.
• скорость движения по относительно ровной поверхности (лед, укатанный снег, асфальт): не менее 15-20 км/ч.
• маневренность: возможность разворота на месте, движения боком.

5) Автономность: не менее 8-12 часов непрерывной работы.
6) Управление: дистанционное управление оператором с возможностью частичной/полной автономной работы.
7) Связь: поддержание двусторонней аудио- и видеосвязи с пострадавшими и оператором.
2. Эксплуатационные требования (Как робот должен работать в условиях):
1) Климатические условия:

• рабочая температура: от -40°C до +30°C.
• защита от осадков: водонепроницаемость (IP67/IP68).
• защита от ветра: устойчивость к ветру до 20 м/с.

2) Надежность: средняя наработка на отказ (MTBF) не менее 500 часов.
3) Обслуживание: простота обслуживания, модульная конструкция, возможность быстрого ремонта.
4) Транспортировка: компактность для транспортировки (возможность перевозки в кузове грузовика или прицепе).
5) Безопасность: безопасность для оператора, пострадавших и окружающей среды.

На основе полученных требований была проведена разработка концептуального решения МТРК “Карета” (получен Прототип-1):

1. Создание шасси.
2. Создание моделей и прототипов ходовой системы.
3. Разработка воздушной насосной станции.
4. Подбор вариантов систем управления и автоматизации.

Краткое описание хода работы и текущего состояния проекта:

Получившийся прототип МТРК «Карета» представляет собой инновационное, многофункциональное решение, отвечающее вызовам современных условий эксплуатации в экстремальных климатических и географических зонах, особенно на Крайнем Севере и в Арктике. Благодаря уникальной шнековой проходимости, всепогодности, возможностям автономного и дистанционного управления, а также ориентации на спасательные, логистические и научные задачи, комплекс демонстрирует высокую оперативную и социальную ценность. Реализация проекта технически обоснована, имеет чёткий этапный план доведения до действующего образца и практического внедрения, а также подкреплена значительной бизнес- и социально-экономической привлекательностью.

Результаты / достижения:

Универсальность МТРК «Карета» позволит эффективно применять его в интересах МЧС, силовых структур, промышленных предприятий и научных экспедиций, обеспечивая безопасность персонала и повышая устойчивость жизнедеятельности в отдалённых регионах.
Учитывая растущий спрос на специализированную робототехнику в условиях активного освоения Арктики и усиления требований к безопасности в ЧС, МТРК «Карета» обладает высоким потенциалом для коммерциализации, импортозамещения и даже выхода на международные рынки.
Таким образом, разработка не только технологически перспективна, но и стратегически значима для национальной безопасности, экономики и социальной устойчивости в северных территориях.

Практическое применение:

Фото/скриншоты/диаграммы результатов проекта, прототипа, полученного продукта:

Проект

VII Молодежная научно-техническая конференция «Юный робототехник», 2023 г., Министерства обороны.
VI Молодежная научно-техническая конференция «Юный робототехник», 2022 г., Министерства обороны.

Научные конференции (школьные, региональные, всероссийские):

ФГБОУ МДЦ «Артек», лагерь «Морской», август 2022 г.
ФГБОУ МДЦ «Артек», лагерь «Речной», июнь-июль 2023 г.

Научные школы, летние лагеря, акселераторы:

ФГБОУ МДЦ «Артек», Профильный отряд «Медицинский», 9 смена, 2022.
ФГБОУ МДЦ «Артек», Профильный отряд «Киноотряд», 7 смена, 2023

Онлайн-курсы, учебные интенсивы, курсы, профильные смены:

Участие и победы в региональных и всероссийских этапах соревнований Инженерные кадры России 2017-2019 гг.
Участие в командных проектах соревнований First Lego League 2018-2020 гг.
Участие и победы в региональных и всероссийских, международных этапах соревнований «Чемпионат по робототехнике» 2021, 2022 гг.

Хакатоны, инженерные соревнования, кейс-чемпионаты:

Дипломы, сертификаты:

Участие в конкурсах, мероприятиях, дополнительное обучение

В составе команды участвовал в региональном робототехническом конкурсе. Мы распределили роли: я отвечал за программирование и выступал с товарищами с презентацией нашего проекта перед жюри. Также регулярно обсуждали с командой идеи для новых решений – например, как улучшить конструкцию робота для прохождения миссии

Коммуникация:

В период подготовки к выступлению на Всероссийском этапе FLL Challenge, не смотря на яркое солнце в помещении, систематический нагрев робота, и сбой датчиков, я взял на себя задачу довести до рабочего состояния командного робота на EV3. Несмотря на сбои в датчиках, я не бросил начатое и за день до дня соревнования заставил робота выполнять все запланированные задания

Ответственность и доведение дел до конца:

Придумал нестандартное решение для задачи «доставка груза»: использовал резинки и рычажный механизм вместо стандартного захвата. Это позволило роботу на EV3 брать предметы разного размера. Также сам предложил провести мини-курс и игру по основам программирования на SPIKE Prime для младших учащихся

Креативность и инициативность:

Перед региональным этапом соревнований составил пошаговый план: 3 дня – сборка, 2 дня – отладка механизмов и программ, 2 дня – репетиция выступления. Следовал графику и успел всё подготовить в срок, даже с запасом времени на доработку

Тайм-менеджмент:

После выступления на муниципальной выставке один из экспертов заметил, что моя презентация слишком техническая, однообразная, и не совсем понятна для детей и неспециалистов. Я переработал её: упростил язык, добавил схемы и видео, и на следующем мероприятии получил победу в номинации «Лучшая презентация проекта»

Способность принимать критику и дорабатывать результат:

Мотивация, коммуникация, принятие решения

Лидерские навыки:

SoftSkills