Сейчас остро стоит проблема качественной уборки мусора, убеждена Елизавета Пришляк. В среднем на каждого жителя России приходится более 400 кг твердых бытовых отходов. И хотя с этой проблемой стараются бороться, уборка отходов полностью лежит на плечах людей, при этом всегда есть вероятность травмироваться потенциально опасными предметами (например, химикатами или стеклом). Отдельно стоит вопрос о правильной сортировке мусора.
В своем проекте Елизавета предложила идею непрерывной уборки мусора с улиц города с помощью роботов, способных самостоятельно распознавать, классифицировать и сортировать разные виды мусора для последующей переработки, захватывать их манипулятором и помещать в нужный контейнер на борту. Ученица создала прототип такого робота и программное обеспечение для распознавания предметов с помощью технологии компьютерного зрения. В процессе работы Елизавета исследовала характеристики системы распознавания, предложила и проверила математический алгоритм совместного действия нескольких роботов для уборки большой территории, отличающийся простыми в реализации уравнениями движения строем и объезда препятствий.
Робот представляет собой платформу, к которой прикрепляется манипулятор из алюминиевых деталей и четырех сервоприводов, подключенных к блоку управления. Манипулятор помещается на шасси, основой которого служит рама. По ее углам закреплены четыре мотора постоянного тока на пружинном подвесе с колесами. Такая конструкция обеспечивает высокую проходимость и маневренность за счет короткой колесной базы. На шасси установлены также видеокамера и блок управления с аккумулятором. За манипулятором находится поворотный стол с контейнерами для разных видов отходов. Работу шасси и манипулятора регулирует блок управления, состоящий из бортового компьютера и платы расширения. Сейчас система может распознавать мелкий мусор на дистанции до 1.8 м, а крупные фрагменты — на расстоянии более 5 м от робота.
Результаты работы, по мнению Елизаветы, могут использоваться в коммунальном хозяйстве и на промышленных объектах. Для уборки улиц среднего города достаточно несколько десятков подобных роботов. При этом задачами человка будут только контроль за их работой и техническое обслуживание системы.
— Тема автономной уборки мусора заинтересовала меня внезапно: летом 2018 года я путешествовала по Италии и очень часто по утрам наблюдала, как несколько человек вручную убирают мусор на туристических тропах. Тогда я посочувствовала этим людям и задумалась о том, что в таких условиях возможно применение роботов, — рассказала Елизавета Пришляк.
Разработка проекта заняла полгода, и уже в начале февраля модель робота была представлена на XV Балтийском научно-инженерном конкурсе в Санкт-Петербурге. Елизавета по итогам конкурса получила специальную награду от одного из партнеров мероприятия — международной биотехнологической компании BIOCAD.
— Для меня участие в конкурсе — это прежде всего опыт. Я уже была на многих конференциях, но тут я получила принципиально новые навыки выступления и представления своего проекта. Также мне удалось пообщаться с экспертами и получить рекомендации от них, познакомиться с другими участниками, которые охотно делились своим опытом, — делится впечатлениями Елизавета.
В дальнейшем ученица планирует заниматься развитием проекта: построить его работу на технологии машинного обучения для более точного распознавания объектов, а также придать роботу более эстетичный вид.
По оценке научного руководителя Елизаветы Пришляк, сотрудника лаборатории инженерного конструирования СУНЦ НГУ Александра Мальцева, для реализации своей идеи школьница смогла проделать сложную работу в короткий срок.
— Это довольно серьезная, взрослая тема. В проекте используются современные технологии, которые не входят в школьную программу. Лиза изучала все это самостоятельно по книгам и с помощью наших преподавателей, — отметил Александр Мальцев.
В апреле робот для уборки мусора будет представлен на школьной секции МНСК.
XV Балтийский научно-инженерный конкурс — одно из самых крупных научных соревнований для школьников в России, организованное при партнерстве с ведущими вузами Санкт-Петербурга. Финал конкурса прошел с 4 по 7 февраля и собрал 446 проектов и исследований 598 лучших участников из 143 населенных пунктов России и стран СНГ. В число награжденных вошел также учащийся инженерных спецкурсов СУНЦ НГУ Андрей Фишер (гимназия № 3), создавший робота для работы под водой.
Лаборатория инженерного конструирования в СУНЦ НГУ работает с осени 2016 года. В ноябре 2018 года Фонд Президентских грантов поддержал реализуемый на базе лаборатории проект «Инженерный практикум для школьников». В рамках проекта 300 учеников новосибирских школ смогут бесплатно изучить основы инженерных профессий. В конце марта 2019 года при организационном участии лаборатории инженерного конструирования в Новосибирске пройдет Третий школьный технический форум, который соберет на одной площадке учащихся и преподавателей, заинтересованных в развитии инженерного направления в школе.
.jpg "Ученый НГУ наблюдал полное солнечное затмение в штате Индиана")