Numer projektu: 78
Kategoria projektu: Szkoła ponadpodstawowa

Rovers of the future

Grant Jury

Przyznawany przez Kapitułę Konkursową.

Opis pomysłu

Świat przyszłości to świat w którym trzeba będzie posprzątać bałagan na Ukrainie. Do usunięcia niestety nie będą plastikowe butelki i puszki po napojach a śmiertelnie niebezpieczne materiały wybuchowe oraz miny zarówno przeciwczołgowe jak i przeciwpiechotne. Już w lipcu pojawiły się informacje, że około 80 tys. km kw. jest zaminowana a niektóre źródła mówią o nawet 300 tys. km. kw. - to prawie tyle co terytorium Polski. Dodatkowo w wielu miejscach po użyciu niekonwencjonalnej broni niebezpieczne będzie samo przebywanie ludzi. Naturalnym rozwiązaniem wydaje się wprowadzenie do tej pracy robotów, które zbadają teren pod kątem zaminowania i jakości powietrza ale też pomogą przy usuwaniu niebezpiecznych materiałów. Jednak aby to zrobić sprawnie potrzeba ogromnej ilości sprzętu, a przede wszystkim ludzi, którzy taki sprzęt zbudują i przetestują.
A dlaczego już w szkole średniej nie przygotować uczniów do projektowania, budowania i programowania terenowych robotów mobilnych? Dlaczego nie mieliby oni stworzyć swoich pierwszych łazików mając po 15-16 lat? W dobie druku 3D, ogólnej dostępności mikroprocesorów i podzespołów elektronicznych jest to możliwe. Nasz projekt zakłada zbudowanie trzech mobilnych robotów, każdy o innym przeznaczeniu.
Pierwszy to "Spy Rover" czyli zwiadowca. Lekka, szybka, terenowa konstrukcja pozwoli zbadać teren przed wysłaniem ludzi. Prześle obraz z kamery oraz sprawdzi jakość powietrza. Drugi to "Mine Detector" - przeznaczony do pracy na zaminowanym terenie. Łazik wyposażony w wykrywacz metali można wysłać w bezpiecznej odległości przed ludźmi, a tym samym zmniejszyć ryzyko saperów. Ostatni to pojazd przeznaczony do ciężkich prac w niebezpiecznym terenie. Jego zadanie to przesuwanie, zbieranie lub przenoszenie różnych elementów oraz torowanie drogi.
Oczywiście będą to prototypy, które będziemy testować i analizować w celu późniejszej ewaluacji. Wyciągnięte wnioski pozwolą w przyszłości zaprojektować i zbudować roboty dokładniejsze i skuteczniejsze.

Plan działania

wrzesień 2022 - stworzenie grup projektowych
październik 2022 - zaprojektowanie modeli 3D planowanych konstrukcji, szukanie finansowania projektu
listopad - grudzień 2022 - analiza SWOT projektów, rozpoczęcie prac nad konstrukcjami
styczeń - kwiecień 2023 - praca nad projektem, zgłoszenia do konkursów
kwiecień - czerwiec 2023 - udział w konkursach, promocja projektu

Miejsce i czas realizacji

Projekt będzie realizowany podczas zajęć robotyki w naszej szkole. Zajęcia odbywają się trzy razy w tygodniu po dwie godziny lekcyjne.

Pomysł na realizację w sytuacji zawieszenia zajęć w szkołach

W przypadku nauki zdalnej liczę, że będą możliwe spotkania z małymi grupami uczniów w szkole. W takiej sytuacji projekt powinniśmy zrealizować w terminie. Gdyby natomiast wprowadzono zakaz przychodzenia do szkoły to realizację projektu będziemy musieli przesunąć. Nie widzę możliwości wykonania projektu zdalnie. Potrzebujemy dostępu do sprzętu i materiałów znajdujących się w szkolnej pracowni.

Korzyści dla uczniów

Pierwszym elementem jaki będziemy ćwiczyli to projektowanie 3D. Korzystając z programu FreeCAD uczniowie zaprojektują poszczególne części robotów, a następnie złożą je w całościowy model. Kolejną umiejętnością jaką poznają to podstawy programowania mikroprocesorów. Nasze roboty oparte będą o moduły Arduino. Trzeci element to podstawy elektroniki. Przy użyciu programu kiCad zaprojektują, a następnie wykonają elektronikę pojazdów.
Dodatkowo uczniowie pracując nad projektem będą doskonalić kompetencje miękkie takie jak praca w grupie, komunikatywność, kreatywność, samodyscyplina czy organizacja pracy.

Wykorzystanie grantu

Na stanie szkoły mamy wystarczającą ilość silników, sterowników i kół terenowych. Posiadamy też moduły Arduino i zapas filamentu do druku 3D. Ewentualną wygraną przeznaczymy na brakujące części potrzebne do zrealizowania projektu. Przede wszystkim potrzebujemy lekkich akumulatorów o dużej pojemności i wydajności prądowej. Zakupimy także czujniki oraz moduły do komunikacji bezprzewodowej niezbędne do realizacji projektu.

Elementy unikatowe

STREAM - wg ekspertów jest to model najbardziej odpowiadający potrzebom wszechstronnej edukacji opartej na kreatywności, pracy grupowej i metodzie projektu.
Nasz pomysł zawiera każdy z elementów STREAM: Science, Technologies, Robotics, Engineering, Arts i Mathematics. Uczniowie podczas realizacji projektu nauczą się jak myśleć, a nie co myśleć.

Filmy

https://www.youtube.com/watch?v=gIgfoiH4bBQ - projekt Spy Rover
https://www.youtube.com/watch?v=ZsQYEj9dgEI - projekt Mine Detector

Opis realizacji

Na ten moment mamy trzy działające pojazdy. Jeden jest ukończony zgodnie z planem, a dwa pozostałe wymagają jeszcze trochę pracy.
SpyRover to pojazd zwiadowczy wyposażony w system wizyjny, zestaw czujników i GPS. Potrafi wykryć niebezpieczne substancje i wysłać informację o tym do nawigatora. Ten łazik jest ukończony i został zgłoszony do kilku konkursów.
MineDetector to pojazd przeznaczony do wykrywania min. Obecnie trwają prace nad detektorem metalu i jago integracją z platformie łazika.
Rover to trzeci pojazd, który wyposażony będzie w manipulator z chwytakiem. Obecnie trwają nad budową manipulatora.

Wyzwania i/lub napotkane problemy

O dziwo największym problemem okazała się współpraca uczniów ze sobą. Początkowe zespoły się pomieszały, a część uczniów zrezygnowała z udziału w projekcie. Spowodowało to w pewnym momencie brak motywacji i chęci rozwoju projektów.

Korzyści dla uczniów

Projektowanie obwodów elektronicznych, lutowanie, projektowanie 3D, programowanie mikrokontrolerów oraz współpracy i samodyscypliny.

Korzyści dla lokalnej społeczności

Projekt został zgłoszony do różnych konkursów, więc jest to element promocyjny szkoły. Sześcioro uczniów klasy pierwszej za realizację projektu zostało laureatami konkursu El-Robo-Mech i uzyskało indeksy Politechniki Białostockiej. Ta sama grupa awansowała do półfinału konkursu naukowego Explory, który odbędzie się w maju.

Szczególne osiągnięcia

Udało nam się rozwiązać problemy związane z organizacją i podziałem pracy między uczniów. Dzięki temu jestem przekonany, że wszystkie trzy łaziki zostaną ukończone.

Wnioski z realizacji

Uczniowie zgłosili swoje niedokończone projekty do kilku konkursów, co spowodowało powstanie presji związanej z czasem realizacji. Przez to zgubiona została radość tworzenia, a co za tym idzie powstały konflikty w grupach projektowych.