Οι μαθητές του τμήματος Advance Robotics 1 δημιούργησαν ένα project με θέμα τα διαστημικά ”σκουπίδια” και το παρουσίασαν στο Robotakia Festival 2023 που πραγματοποιήθηκε στο Ζάππειο Μέγαρο!
Οι μαθητές δημιούργησαν μια μακέτα με θέμα το διάστημα και τα διαστημικά σκουπίδια. Το έργο περιλαμβάνει τρεις σύνθετες κατασκευές. Το κάθε ρομπότ κατασκευάστηκε με το κουτί Lego MindStorms EV3 και ο προγραμματισμός έγινε με τη γλώσσα προγραμματισμού Python.
Ανάγκη project
Το πρόβλημα με τα διαστημικά “σκουπίδια” αναφέρεται στο σύνολο των αχρησιμοποίητων και εγκαταλελειμμένων αντικειμένων που πλέουν στις τροχιακές περιοχές γύρω από τη Γη. Αν και μπορεί να θεωρούμε το διάστημα απέραντο, η παρουσία των σκουπιδιών στην τροχιακή περιοχή δημιουργεί σημαντικά προβλήματα. Τα σκουπίδια του διαστήματος κινούνται με πολύ υψηλές ταχύτητες. Ακόμη και μικρά κομμάτια μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές ζημιές όταν συγκρούονται με λειτουργικούς δορυφόρους ή διαστημόπλοια. Ο κίνδυνος αυτής της σύγκρουσης αυξάνεται όσο το πλήθος των σκουπιδιών πληθαίνει, θέτοντας σε κίνδυνο πολύτιμα διαστημικά αγαθά και αποστολές. Επιπλέον, καθώς τα διαστημικά σκουπίδια αυξάνονται, περιορίζεται ο διαθέσιμος τροχιακός χώρος για μελλοντικές αποστολές.
Στόχος
Ο στόχος αυτού του έργου είναι η ευαισθητοποίηση και η ενημέρωση μικρών και μεγάλων για το πρόβλημα με τα διαστημικά “σκουπίδια” δημιουργώντας ρομπότ που μαζεύουν και ταξινομούν τα διαστημικά υπολείμματα.
Ιδέα που λύνει το πρόβλημα
Για να λυθεί το πρόβλημα των διαστημικών “σκουπιδιών”, οι μαθητές προτείνουν τη δημιουργία ρομπότ που μαζεύουν κι επεξεργάζονται τα διαστημικά σκουπίδια.
Σενάριο
Η τροχιά της Γης έχει μολυνθεί από πολλά διαστημικά σκουπίδια και αυτό απειλεί τις μελλοντικές διαστημικές αποστολές. Η επιστημονική μας ομάδα ανέπτυξε ένα ρομποτικό σύστημα με EV3, για να μαζέψει αυτά τα σκουπίδια και να αποκαταστήσει την καθαριότητα της τροχιάς.
Το ρομποτικό σύστημα αποτελείται από τρία ρομπότ EV3 με κινητήρες, αισθητήρες και ειδικούς βραχίονες για τη συλλογή των σκουπιδιών. Οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και τον χαρτογραφικό προσδιορισμό των διαστημικών σκουπιδιών.
Βήματα Αποστολής:
- Εκκίνηση
- Ανίχνευση Σκουπιδιών: Οι αισθητήρες σάρωσης (απόστασης) αναζητούν διαστημικά σκουπίδια. Η ρομποτική δαγκάνα ή ο ρομποτικός βραχίονας τα συλλέγουν.
- Συλλογή Σκουπιδιού: Όταν ανιχνευθεί ένα σκουπίδι, χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή, το ρομπότ αγκαλιάζει και συλλέγει το διαστημικό σκουπίδι. Οι κινητήρες χρησιμοποιούνται, για να εκτελέσουν αυτή τη διαδικασία με ακρίβεια.
- Αποθήκευση: Μετά τη συλλογή, τα διαστημικά σκουπίδια περνάνε από έναν ρομποτικό ελεγκτή, πάνω σε μία πλατφόρμα. Ο ρομποτικός ελεγκτής καθορίζει το κατάλληλο σημείο αποθήκευσης.
Με το ρομποτικό σύστημα EV3, η αποκατάσταση της τροχιακής καθαρότητας γίνεται πιο αποτελεσματική και ασφαλής. Αυτό το σύστημα συμβάλλει στη διατήρηση του διαστημικού περιβάλλοντος για τις μελλοντικές γενιές των διαστημικών εξερευνητών.
Λειτουργικές Προδιαγραφές
Η μακέτα αποτελείται από τρεις κατασκευές (grabot, pick and place, moving a ball). Η κατασκευή Grabot χαρτογραφεί περιμετρικά τον χώρο και μόλις εντοπίσει κάποιο διαστημικό “σκουπίδι”, το πλησιάζει και το αγκαλιάζει, για να το συλλέξει. Η κατασκευή Pick and place διαθέτει έναν βραχίονα με τον οποίο πιάνει και μεταφέρει τα διαστημικά σκουπίδια στην τρίτη κατασκευή (Moving a ball), η οποία ελέγχει το είδος του αντικειμένου και αποφασίζει πού θα το ταξινομήσει, μεταφέροντάς το πάνω σε πλατφόρμα.
Τεχνικές Προδιαγραφές
Η κατασκευή Grabot διαθέτει 2 κινητήρες για την κίνηση των τροχών του ρομπότ και αισθητήρα απόστασης για τον εντοπισμό αντικειμένων. Μόλις εντοπίσει κάποιο αντικείμενο, κατευθύνεται προς αυτό. Η δαγκάνα με την οποία θα αγκαλιάσει και θα συλλέξει το αντικείμενο λειτουργεί με τη χρήση ενός επιπλέον κινητήρα και τριών γραναζιών, ώστε να μεταφερθεί η κίνηση.
Η κατασκευή Pick and place διαθέτει έναν βραχίονα του οποίου η κίνηση ελέγχεται με τα κουμπιά του εγκεφάλου. Προγραμματιστικά, χρησιμοποιούμε την τεχνική της παράλληλης επεξεργασίας για την ανάγνωση των κουμπιών. Χρησιμοποιούνται δύο κινητήρες. Ο ένας κινητήρας μετακινεί τον βραχίονα δεξιά και αριστερά με τα αντίστοιχα κουμπιά και ο άλλος κινητήρας επιτρέπει στον βραχίονα να πιάνει ή να αφήνει ένα αντικείμενο ανάλογα με το αν επιλέξαμε το πάνω ή το κάτω κουμπί του εγκεφάλου.
Η κατασκευή Moving a ball διαθέτει έναν αισθητήρα χρώματος, δύο κινητήρες και έναν αισθητήρα πίεσης. Ο αισθητήρας χρώματος αναγνωρίζει το αντικείμενο. Ο κινητήρας περιστρέφει την πλατφόρμα κι έτσι μετακινείται το αντικείμενο πάνω σε αυτή. Το αντικείμενο πέφτει με φόρα πάνω στον αισθητήρα πίεσης και ο κινητήρας περιστρέφεται, για να ταξινομήσει το αντικείμενο στη θέση, που με τυχαίο τρόπο, επιλέγει το πρόγραμμα.
