Творческий проект модель робота «Рыба-уборщик» (робот уборщик океана)

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования

«Образовательный технический центр»

Городская детская научно-практическая конференция «СПУТНИК -2022»

Секция

«Робототехника»

Творческий проект

модель робота «Рыба-уборщик»

Автор:

Курносов Дмитрий Вячеславович, 9 лет,

творческое объединение «Мир роботов»

Руководитель:

Ланге Мария Оттовна,

педагог дополнительного образования

п. Тарасовский 2022 г.

Оглавление

Аннотация к проекту робот «Рыба-уборщик».

Секция «Робототехника».

Автор: Курносов Дмитрий Вячеславович, 9 лет.

Руководитель: Ланге Мария Оттовна, педагог дополнительного образования МБОУДО «ОТЦ».

Моя творческая работа – это самостоятельно спроектированная и сконструированная модель робота с помощью набора LEGO® Education WeDo 2.0 и запрограммированная к действию.

Цель проекта: создать модель робота «Рыба-уборщик», способного собирать мусор в океане.

Для достижения цели я поставил перед собой следующие задачи:

1. Изучить экологические проблемы Океана.

2. Проанализировать существующие варианты очистки океана.

3. Сконструировать модель робота для очистки океана.

4. Разработать программное обеспечение в соответствии с техническими возможностями робота.

Своего робота я назвал «Рыба-уборщик», так как основная задача робота – это очистка океана от мусора на различных глубинах.

1. Введение.

Я обучаюсь в Образовательном техническом центре в объединении «Мир роботов», где создаю различных роботов: роботы-помощники в повседневной жизни, роботы-помощники в космосе, а сейчас мы изучаем роботов в сфере экологии.

Слово «экология» составлено из 2 греческих слов: «ойкос» – «жилище, дом» и «логос» – учение. Наука о жилище, доме. Экология изучает, как растения и животные связаны с воздухом, водой, землей, с другими растениями и животными, с человеком, как человек зависит от природы и как влияет на нее своими действиями.

Сегодня здоровье и жизнь планеты в опасности. Она нуждается в скорой экологической помощи. Болезнь планеты угрожает здоровью и жизни самого человека. Болезни планеты в общем называют глобальными экологическим проблемами. Сейчас я хочу рассказать о некоторых из них.

• Глобальное потепление, которое вызывает активное таяние ледников, истончение морского арктического льда. В результате многие виды арктических животных, птиц и растений оказались на грани исчезновения. Дожди в низких и высоких широтах становятся более частыми и обильными, а в тропических и субтропических — напротив, климат становится более засушливым. Баланс в экосистемах нарушается, по всему миру отмечаются частые наводнения, засухи и ураганы.

• Разрушение озонового слоя, (озоновый слой является своеобразным фильтром, поглощающим агрессивные ультрафиолетовые лучи Солнца), которое вызывает у людей массово потерю зрения, получение солнечных ожогов, которые впоследствии приводят к развитию злокачественных опухолей кожи.
• З агрязнение мирового океана. На данный момент обнаружено пять огромных мусорных островов, которые дрейфуют в водах Тихого, Атлантического и Индийского океанов и создают огромные риски для всех их обитателей. Некоторые животные и рыбы принимают микрочастицы пластика за фитопланктон и ошибочно поедают их. Птенцов морских птиц привлекают более крупные пластиковые кусочки ярких оттенков, молодые птицы проглатывают их, обрекая себя на мучительную смерть.
• Уничтожение тропических лесов. Леса перерабатывают углекислый газ, концентрация которого в атмосфере постоянно растет, в кислород, необходимый для дыхания живых организмов. К тому же, вырубка и сожжение лесных насаждений ведет к таким рискам, как опустынивание почвы и утрата биоразнообразия на Земле, и др.

Как видно, экологических проблем, с которыми столкнулся наш мир, довольно много. Однако причина их - одна. Это потребительское отношение человека к планете, другим живым существам ее населяющим и, более того, друг к другу.

Поэтому, узнав больше о данных проблемах, я решил изготовить робота, который смог бы помочь с решением такой экологической проблемы как загрязнение мирового океана. Немного подумав, я определился с целью.

Цель моего проекта: создать модель робота «Рыба-уборщик», способного собирать мусор в океане.

Для достижения цели я поставил перед собой следующие задачи:

1. Изучить экологическую проблему океана.

2. Проанализировать существующие варианты устройств для уборки мусора в океане.

3. Сконструировать модель робота уборщика для океана.

4. Разработать программное обеспечение в соответствии с техническими возможностями робота.

Для изготовления модели робота «Рыба-уборщик» я использовал набор LEGO® Education WeDo 2.0, для разработки программного обеспечения мне потребовался ноутбук, специальная программа.

1. Теоретическая часть

2.1 Экологические проблемы океана.

О кеаны – это самые большие водоемы на планете. Казалось бы, мусор, стоки бытовых вод не должны существенно ухудшить состояние океанических вод, но это не так. Интенсивная антропогенная деятельность влияет на состояние Мирового океана в целом.

Пластиковый мусор.

Д ля людей пластик – это одно из лучших изобретений, но для природы этот материал оказывает губительное воздействие, поскольку имеет низкий уровень биоразложения. Попадая в океан, пластиковые изделия накапливаются и засоряют воды, их количество с каждым годом возрастает все больше. На поверхности воды образовываются такие явления, как мусорные пятна, где пластика больше, чем планктона. Кроме того, жители океанов воспринимают пластик за пищу, съедают его и умирают.

Мусорные острова.

Твердые отходы образуют целые острова, их называют «мусорными». В мировом океане зафиксировано пять таких островов, самый крупный называется Тилафуши и находится вблизи от Мальдив. Жители этих островов сами создали это остров, вывозя туда тонны пластиковых отходов.

Мусором питаются представители подводного мира. В их организме накапливаются токсины и опасные для человека вещества.

Разлив нефти.

Губительной проблемой для океанов является разлив нефтепродуктов. Это может быть утечка нефти или же крушение танкеров. Ежегодно утекает около 10% от общего количества добытой нефти. На ликвидацию катастрофы требуется огромное количество финансов. Устранить последствия разливов нефти удается недостаточно хорошо. В результате водная поверхность покрывается масляной пленкой, не пропускающей кислород. В этом месте умирает вся океаническая флора и фауна. К примеру, последствием разлива нефти в 2010 году стало изменение и замедление течения Гольфстрим, а если оно исчезнет, то существенно изменится климат планеты, особенно Северной Америки и Европы.

Сточные воды.

Этот источник несет не меньший урон мировым водам, чем нефтедобыча. В канализацию попадают опасные химические вещества, которые содержатся в моющих средствах, грязь. Многократная фильтрация не справляется с этими соединениями.

Через подземные воды все это попадает в реки, а потом в мировой океан, приводя к его загрязнению.

Это не полный перечень опасностей, которые угрожают океанам.

Загрязнение океана и изменение экологического состояния – одна из главных проблем в последние годы. Если начатый процесс по загрязнению океана не остановить, нарушение равновесия в мировом океане произойдет раньше, чем полагает человек.

2.2 Способы борьбы с загрязнением океана.

Очевидно, что последствия интенсивного загрязнения морских вод могут быть катастрофическими для экосистем. Некоторые из них уже видны даже сейчас. Поэтому для охраны Мирового океана был принят целый ряд многосторонних договоров, причем как на межгосударственном, так и на других уровнях. Они включают в себя многочисленные мероприятия, а также пути решения загрязнения Мирового океана. В частности, это:

• ограничение выбросов в океан вредных, токсических и ядовитых веществ;

• мероприятия, направленные на предотвращение возможных аварий на суднах и танкерах;

• сокращение загрязнений от установок, которые принимают участие в разработке недр морского дна;

• мероприятия, направленные на быструю и качественную ликвидацию чрезвычайных ситуаций;

• ужесточение санкций и штрафов за несанкционированный выброс вредных веществ и мусора в океан;

• комплекс воспитательных и пропагандистских мер для формирования рационального и экологически разумного поведения населения и т. п.

Например, в небольшом городке Крыма уже придумана и реализована уникальная технология по полной переработке пластиковых отходов, которая к тому же, может приносить прибыль и при этом не загрязнять окружающую среду. Компания IKHLYAS разработала решение, в основе которого лежит эффективный способ термической деструкции отходов с помощью вакуума. Запатентованная технология позволяет за один процесс быстро и эффективно разделить отходы полимеров на 5 фракций: газообразную (газ), твёрдую (углеродистый остаток) и три жидкие топливные фракции.

Пластик вместо денег. Основатель проекта Plastic Bank Дэвид Кац и его команда запустили сеть магазинов для бедных, где вместо денег принимают пластиковый мусор. Пилотный проект стартовал в 2013 году в Лиме (Перу), а первый полноценный магазин появился спустя два года на Гаити. Пластиком оплачивают не только товар, который можно подержать в руках, но и обучение, медицинские услуги, мобильную связь. Собранную пластмассу сортируют, измельчают и продают компаниям-партнерам. Seinz, Henkel и другие производители упаковки, бытовой химии и товаров повседневного спроса перерабатывают пластик на собственных предприятиях и снова пускают его в производство.

Пластиковый улов. Пока Plastic Bank не позволяет новому пластику попасть в океан, другие проекты собирают тот, что уже плавает в его водах. Один из самых крупных таких стартапов — Ocean Cleanup.

В 2015 году его основал нидерландец Боян Слат. Он несколько лет собирал средства на запуск инициативы. В 2018-м на воду была спущена System 001 — конструкция из автономных понтонов, соединенных между собой 600-метровыми трубами, с сеткой под ними. Планировалось, что она будет дрейфовать в океане и собирать встреченный на пути мусор. Однако волны вымывали его обратно в океан. За первые три месяца было собрано только 500 кг мусора, и система отправилась на доработку.

В конце июля 2021-го ей на смену пришла System 002, или «Дженни». Она представляет собой полукольцо из 800-метровых труб. Однако теперь дрейф конструкции сопровождают два корабля, которые собирают пластиковый улов. С конца июля по конец октября «Дженни» тестировали в Тихом океане, в месте, известном как Большое мусорное пятно. В общей сложности за девять проходов ей удалось собрать почти 30 тыс. тонн мусора.

А с 2019 года развивается проект Interceptor, который должен стать заслоном для пластика, попадающего в океан через реки. Боян Слат и его единомышленники определили тысячу самых грязных рек и планируют в течение пяти лет создать в их устье системы, улавливающие мусор. Кстати, Ocean Cleanup уже реализовал такие проекты на реках Малайзии, Индонезии и Доминиканской Республики.

1. Определение требований к роботу уборщику океана.

Изучив различные технические изобретения по уборке мусора, я определился, что робот должен быть:

• плавающим;

• должен иметь устройства для сборки мусора;

• должен быть не сложным в эксплуатации.

Дальше я приступил к созданию и программированию робота.

1. Практическая часть.

3.1 Конструирование модели робота «Рыба-уборщик»

Д ля выполнения проекта модели робота «Рыба-уборщика» понадобилось следующее оборудование:

• набор LEGO® Education WeDo 2.0;

• программное обеспечение LEGO® Education WeDo 2.0;

• ноутбук.

Для сборки конструкции были использованы следующие детали:

• балки разливной конфигурации;

• рамы;

• оси, втулки, соединительные штифты;

• шестеренки;

• смартхаб и мотор;

• сеть.

К онструкция модели - это подводная лодка, выглядевшая в виде рыбы, имеющая механизм для движения - хвост. Спереди расположена рама с сетью, которая может двигаться в разные стороны. Также раму с сетью при необходимости можно менять и на другие виды приспособлений для сбора мусора.

3.2 Программирование модели робот «Рыба-уборщик»

Д ля написания программы использовалось программное обеспечение LEGO® Education WeDo 2.0. С помощью специальных блоков написана программа для модели. В своей программе я использовал блоки мотора, блок цикла, блоки звука и блоки изображения.

Таким образом, используя конструктор LEGO® Education WeDo 2.0, я смог создать уникального робота «Рыбу-уборщика».

Мой робот «Рыба-уборщик» - это подводная лодка, которая может плавать не только под водой, но и на воде. А это значит, она способно убирать различный мусор как на поверхности воды, так и под водой. Мой робот сможет плавать в океане и выставлять сети только тогда, когда обнаружит мусор. Обнаружения мусора и его сбор возможно благодаря специальной системы, установленной внутри «Рыбы-уборщика» и подвижной рамы с сетью, установленной спереди подводной лодки.

1. Заключение.

Закончив работу по данному проекту, могу с уверенностью сказать, что мне удалось достичь своей цели. Моя модель робота «Рыба-уборщик» соответствует всем требованиям, которые были определены перед началом работы.

Этим проектом я хотел показать, что каждый человек может внести свой пусть хоть и маленький вклад в решение экологических проблем.

Я надеюсь, что в будущем наша планета станет чище, и я для этого буду прикладывать все свои усилия.

1. Список литературы.

• Статья «10 глобальных экологических проблем, каждая из которых может уничтожить человечество» [Электронный ресурс]: - https://zen.yandex.ru/media/zaeco/10-globalnyh-ekologicheskih-problem-kajdaia-iz-kotoryh-mojet-unichtojit-chelovechestvo-5c49c09cfff27d00ae1a3edc

• Статья «Экологические проблемы океанов» [Электронный ресурс]: - https://ecoportal.info/ekologicheskie-problemy-okeanov/

• Статья «Загрязнение мирового океана: основные источники, последствия и пути решения проблемы» [Электронный ресурс]: - https://cleanbin.ru/problems/ocean-pollution

• Статья «Скорая помощь для океана: три лучших проекта по защите морей» [Электронный ресурс]: - https://plus-one.ru/ecology/2021/11/11/skoraya-pomoshch-dlya-okeana-tri-luchshih-proekta-po-zashchite-morey

• Видеоролик «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОСТИ» [Электронный ресурс]: - https://youtu.be/ZjKz72A26UA?list=PL3Js242eZMKSbg0kJ9stF2Z9izliShG6t

• Видеоролик «Люди, которые СПАСАЮТ нашу планету» [Электронный ресурс]: - https://youtu.be/rmVdJNnZ86o?list=PL3Js242eZMKSbg0kJ9stF2Z9izliShG6t

• Видеоролик «22 Летний Парень собрал 30$ млн на свою Идею для Очистки Океана» [Электронный ресурс]: - https://youtu.be/UuEtc7eiJIc?list=PL3Js242eZMKSbg0kJ9stF2Z9izliShG6t