Робо-ноги из Мичуринска

Учёные во многих странах мира, в том числе и в России, разрабатывают инновационные протезы для улучшения качества жизни людей с ограниченными возможностями здоровья. Помочь инвалидам стремятся не только авторитетные доктора наук, но и одаренные школьники.

Мичуринская школа №1 богата талантливыми учениками. Здесь обучаются будущие программисты, музыканты, художники, спортсмены и инженеры нового поколения. Так, одиннадцатиклассник Александр Заводнов уже стал автором нескольких IT-проектов.

Модель роботизированных ног, робот для полива комнатных растений, автоматический рыхлитель земли –  талантливый юноша сконструировал и наделил искусственным интеллектом эти и другие агрегаты. Со своими изобретениями он становился победителем муниципальных, областных и даже всероссийских научных конкурсов.

В помощь людям

Особого внимания заслуживает его модель роботизированных ног. Конечно, учёными уже созданы различные протезы нижних конечностей. Однако их стоимость по карману далеко не каждому. Разработкой бюджетного аналога озадачился мичуринский старшеклассник Александр Заводнов. Над этим проектом вместе со своим педагогом Станиславом Васневым он трудился в течение года.

Александр Заводнов и его модель роботизированного протеза ног

Изначально они планировали создать киберпротез, который крепится к ногам. Но когда посчитали, сколько для этого потребуется деталей и соответственно денег, решили создать модель роботизированных конечностей в миниатюре.

«Главный принцип модели состоит не только в том, чтобы обе ноги могли сгибаться в трёх суставах, а и в том, чтобы они двигались синхронно. Человек ходит легко и просто, а заставить подобным образом двигаться робота очень сложно», — рассказывает руководитель творческого объединения по робототехнике Мичуринской школы №1 Станислав Васнев.

Для проектирования робо-модели использовался конструктор Lego Mindstorms NXT 2.0. Он состоит из множества элементов — от обычных пластиковых деталей до программируемого микропроцессорного блока. А позволяет роботу имитировать движения человека, специально написанная программа.

Саша погружен в процесс программирования

«Программа переносится на блок NXT. Это мини-компьютер, который управляет всеми элементами модели и заставляет её выполнять определённые действия. Так, искусственный интеллект, которым мы наделили разработку, позволяет ногам синхронно передвигаться по горизонтальной поверхности, спускаться и подниматься по лестнице», — поясняет Александр Заводнов.

По словам руководителей проекта, на основе этого прототипа можно создать эффективный роботизированный протез, который вернет к полноценной жизни многих людей. Модель послужит экзоскелетом для восстановления работы мышц человека (например, в послеоперационный период или в период реабилитации при тяжёлых заболеваниях), сделает жизнь более полноценной. Также она может использоваться в качестве киберпротеза при утрате конечностей.

Разработку юного мичуринского изобретателя высоко оценили на федеральном уровне. Саша стал финалистом всероссийского конкурса научных работ школьников «Юниор — 2018 года».

Роботы для сборки урожая и полива цветов

Вундеркинд за пять лет занятий робототехникой успел создать много полезных проектов и в сфере сельского хозяйства. Среди них робот-грузоподъемник, робот-плодосборщик, робот-садовод и другие.

Изобретение Александра — робот-плодосборщик

За всеми этими удивительными разработками кроется трудоёмкий процесс конструирования и программирования. Так, первая «умная» машина из этого списка умела определять цвета плодов и соответственно сортировать их. Робот-садовод самостоятельно определял, когда нужно полить растение и давал ему определённое количество воды. Не менее эффективным оказался робот для сборки урожая. Саша сконструировал его в виде машины, которая при движении собирала зрелые плоды.

Еще один интересный проект, над которым трудился юный изобретатель и его одноклассник Егор Абанин – модель роботизированной руки человека.

Конструкция состоит из четырёх пальцев и подвижных шарниров. Как поясняют разработчики, этого вполне достаточно, чтобы ухватить и удерживать весьма тяжелые предметы. Протез выполняет команды с помощью датчиков касания.

Юный изобретатель и робо-рука

Лекарство от гепатита С

С выбором профессии Александр Заводнов уже определился, он хочет исследовать новые источники энергии. И возможности для поступления в престижные вузы у него уже есть. Научные конкурсы, в которых он успешно участвовал, дают льготы при поступлении в лучшие университеты страны. А достижений уже немало.

Например, на инженерной олимпиаде НТИ (Национальная технологическая инициатива) в образовательном центре «Сириус» Александр Заводнов одержал победу в командном зачёте в номинации «Наносистемы и наноинженерия», а также стал призёром в индивидуальном туре.

«Чтобы завоевать право на участие, я проходил многоступенчатый отбор. Это были экзамены по предметам, которые соответствовали профилю «Нанотехнологии». Решал задачи по молекулярной биологии и генетике. Например, на онлайн-симуляторе, с помощью которого проводил диагностику гепатита С, я разработал и протестировал лекарство от этой болезни. За каждое успешное решение начислялись баллы», — вспоминает мичуринский старшеклассник.

Саша с другими участниками на олимпиаде НТИ

Финал этого интеллектуального соревнования проходил в прошлом году в Сочи. Каждому из пятисот учеников предстояло решить определённую технологическую задачу.

«Сначала мы выполняли задания по трём предметам: биологии, химии и физике. Второй этап включал в себя решение задач по фармакологии, генной инженерии и бионаноинженерии. В практическом туре мы должны были «пересобрать» плазмиду — кольцевую ДНК бактерии, которая встроилась бы в живые клетки и изменила их свойства», — рассказывает Саша.

Учитель биологии Мичуринской школы №1 Елена Васнева уточняет, что на конкурсе Александр работал с микробиологическими объектами, ДНК, генами на высокотехнологичном оборудовании. Навыки работы с таким оборудованием и решение задач такого высокого уровня выходят за рамки школьной программы. Поэтому к участию в олимпиаде НТИ допускаются наиболее талантливые ребята.

Но это ещё не всё. В прошлом году Саша принимал участие в уникальном образовательном проекте юных инженеров на острове Русский во Владивостоке. Участниками стали более тысячи победителей федеральных и региональных этапов междисциплинарных всероссийских олимпиад. В течение 11 дней школьники занимались проектированием конденсаторов на основе воды, медных пластин и проводили различные биологические исследования.

А сейчас Саша трудится над новым IT-проектом – робо-кормушкой для животных. Чудо-агрегат будет кормить домашних животных три раза в день и подзывать их к «столу».

Саша со своими наставниками — Станиславом и Еленой Васневой

Сам изобретатель рассказывает:

«При приближении животного срабатывает датчик ультразвука, и в лоток высыпается порция корма (за это отвечает датчик касания). После того, как питомец покушает, датчик касания возвращается в исходное положение. Во время кормления хозяину на телефон отправляются два сообщения — о его начале и завершении».

Процесс кормления можно регулировать с помощью дозатора. Корм может выдаваться большой порцией один раз в установленное время, либо небольшими дозами несколько раз в день.

«Работать устройство может в течение семи суток в автономном режиме от аккумулятора. Но есть возможность подключить его к электросети. Предназначена роботизированная кормушка для котов и не очень крупных собак, а также для хомячков и других мелких животных. Устройство пригодится тем людям, которые вынуждены надолго оставлять своих питомцев», — поясняет Саша.

А что касается свободного времени, то и его юноша предпочитает посвящать саморазвитию. Помимо творческого объединения по робототехнике, он посещает станцию юных техников города Мичуринска, занимается поиском и изучением научных материалов. Близки подростку и простые увлечения. Кино, музыка, прогулки — хорошая перезагрузка для мозга.

Объединение маленьких чудес

Творческое объединение по робототехнике, в котором раскрылся талант Саши Заводнова, действует в Мичуринской школе №1 с 2013 года.

Познают основы программирования и проектирования сейчас 32 учащихся школы, а наставляет их в этой науке преподаватель-организатор по ОБЖ, педагог дополнительного образования Станислав Васнев. По его словам, интерес у ребят к робототехнике — живой. А их первое изобретение всегда вызывает восторг.

«Среди них есть такие, которые буквально «болеют» этой наукой. Одним из первых был Роман Ковалёв, который сейчас заканчивает ТГТУ по специальности «Робототехника». Особенно мне запомнился его проект робота-няни», — рассказывает Станислав Васнев.

Идея создать такую необычную машину у Романа возникла, когда в его семье родилась сестрёнка. «Проще сделать робота, чем заставить ребёнка съесть тарелку каши», — к такому выводу тогда пришёл юноша.

Робо-нянь

Работает няня 21-го века следующим образом: роботизированный манипулятор с ложкой захватывает определённую порцию еды и подносит её ко рту малыша. Когда он съедает кашу, цикл повторяется, и так до тех пор, пока не закончится еда.

Удивительно, но изобретение малышке пришлось по нраву, ребёнку было интересно наблюдать за работой агрегата, и тарелка наконец-то оказывалась пустой.

Но на маленькое чудо на занятиях Станислава Николаевича способны не только старшеклассники. Так, с ребятами из младших классов педагог начал разрабатывать робота-агронома. Это устройство в зависимости от нужд комнатного растения будет переносить его к солнечному свету или в тень.

Читайте также: «Прогрессивные» сердца

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*