1. Интеллектуальные робототехнические системы

1.1. Автоматизация процесса уборки «мягких» ягод (малина, ежевика, черника и т.д.) – сложная инженерная задача. Разработай и представь прототип или модель захвата автоматизированного манипулятора, обеспечивающего минимальный уровень повреждения ягоды при автоматизированной уборке урожая.

1.2. Разработай и продемонстрируй комплекс, состоящий из двух-трех роботов, решающий задачу транспортировки «тяжелого груза» (транспортировка возможна только при участии всех роботов одновременно). Алгоритм поведения роботов должен быть разработан с включением элементов «роевого» интеллекта.

1.3. В современной, стремительной и многозадачной повседневности человек много времени тратит на выполнение рутинных задач. Разработай и продемонстрируй интеллектуальную робототехническую систему, выполняющую повседневные (регулярные) рутинные задачи человека.

2. Аэрокосмические системы

2.1. Система сбора данных. Основная задача исследовательских систем – сбор данных и передача их на системы обработки. В аэрокосмической сфере этим занимаются средства сбора информации, находящиеся на ракетах, спутниках, зондах и т.д. В данной задаче предлагается реализовать собственное устройство, способное собирать интересующие нас данные. Разработай устройство, оснащенное различными датчиками. Устройство должно быть способно анализировать окружающую обстановку и свои собственные параметры в пространстве. Чем больше параметров будет реализовано, тем лучше. Обязательно система должна быть способна измерять скорость движения устройства, температуру и влажность окружающей среды. Устройство должно быть небольшого размера 20х20 см и весить не более 1кг. Для демонстрации работоспособности устройства необходимо представить полученные с датчиков данные.

2.2. Разработай и продемонстрируй систему трехмерной автоматической настройки угла поворота солнечной панели в направлении максимального светового потока. Пример: ориентация солнечных панелей в направлении Солнца.

2.3. Разработай и продемонстрируй макет системы, которая способна собирать пробы почвы и воды вокруг себя в радиусе 0,5 м. Исследовать образцы необязательно. Главное собрать и поместить в контейнеры для дальнейшей перевозки в лабораторию.

3. Интеллектуальные транспортные системы

3.1. Ближайшее будущее – это век беспилотного транспорта. По прогнозам специалистов, беспилотные летательные аппараты с каждым годом будут находить все большее применение. Однако вместе с этим растут и требования по обеспечению безопасности эксплуатации БПЛА. Разработай и продемонстрируй интеллектуальную систему регулирования дорожного движения в условиях густонаселенного города, упреждающую столкновение БПЛА при проезде трехмерных перекрестков (аналог классического перекрестка, но обладающий еще и Z координатой).

3.2. Даже небольшие БПЛА, эксплуатируемые в условиях густонаселенного города, представляют для жизни людей большую опасность. Выход из строя любого элемента может спровоцировать падение БПЛА, в том числе, и на людей. Разработай и продемонстрируй систему аварийного спасения, терпящего крушение БПЛА (например, квадрокоптер), исключающую повреждение БПЛА и минимизирующую вероятность нанесения травмы человеку при падении.

3.3. Беспилотные летательные аппараты все больше начинают внедряться в нашу жизнь. С их помощью сейчас ведется видеосъемка, доставляются грузы и многое другое, поэтому модернизация данных систем является актуальной темой. Придумай, спроектируй и реализуй систему захвата, способную крепиться на квадрокоптер и удерживать груз до 0,5 кг. Захват и освобождение захвата должно происходить автоматизированно и дистанционно.

4. Хелснет

4.1. Разработай и продемонстрируй макет полностью автоматизированной вертикальной городской фермы для выращивания овощей ежедневного потребления.

4.2. Разработай и продемонстрируй стационарную или передвижную установку, которая будет улучшать микроклимат жилого помещения (увлажнение, очищение, циркуляция).

4.3. Создай прототип автоматизированного полива домашних растений с интеграцией в систему «умного дома» (собери готовую систему, работающую, например, от умной розетки, которая активируется через интернет).

5. Энерджинет

5.1. Разработай и продемонстрируй рабочий прототип системы, обеспечивающей учет и отправку в ЖЭК показаний приборов учета потребления воды, электроэнергии, газа, тепла.

5.2. Основная проблема массовой эксплуатации коптеров при грузоперевозках – относительно небольшая дальность полета. Одним из решений могла бы быть установка автоматизированных «заправочных» станций по пути движения коптера. Разработай и продемонстрируй прототип системы, обеспечивающей замену аккумуляторной батареи коптера в автоматическом режиме без участия человека.

5.3. Разработай и продемонстрируй прототип энергосберегающего оборудования в бытовых или промышленных условиях.

6. Экология

6.1. Создай прототип изобретения для удобного раздельного сбора мусора внутри помещений (начиная от специальных контейнеров, заканчивая приспособлениями для прессовки пластиковых бутылок, чтобы они занимали меньше места).

6.2. Проблема сортировки мусора на мусорных полигонах остаётся актуальной задачей. Разработай автоматический механизм (систему), обеспечивающую проведение работ по сортировке мусора на конвейере. Одним из критериев оценки предложенной работы является глубина сортировки (чем больше типов материалов распознает разработка, тем лучше).

6.3. Разработай и продемонстрируй прототип устройства для сбора и складирования полиэтиленовых и целлофановых пакетов в домашних условиях.

6.4. Разработай и продемонстрируй свой собственный рекуператор для приточно-вытяжных систем вентиляции воздуха в жилом помещении.

6.5. В водохранилищах гидроэлектростанций с каждым годом резко усиливается прогревание вод, что интенсифицирует потерю ими кислорода и другие процессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Совместно с накоплением биогенных веществ это создает условия для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том числе ядовитых сине-зеленых (цианей). По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости вод, резко снижается их способность к самоочищению. Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболеваемость рыбного стада, особенно поражение гельминтами. Снижаются вкусовые качества обитателей водной среды. Нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т.п.

Разработай и продемонстрируй прототип системы (устройства) для снижения вышеописанных пагубных последствий.

7. Нейротехнологии

(3 задания от компании «Битроникс»)

7.1. Мечта любого человека – массажное устройство, управляемое «силой мысли». Разработай и продемонстрируй массажную систему (например, вибромассажер спины), управляемую на основе данных, полученных с сенсоров биосигнала человека.

7.2. Одно из направлений нейрореабилитации связано с восстановлением мышечной активности после травм. Спроектируй устройство-тренажер, которое помогало бы пациентам разрабатывать и восстанавливать работу мышц после травм.

7.3. Для того, чтобы лучше усвоить материал на уроках в школе, необходимо внимательно слушать учителя и концентрироваться при выполнении заданий. Предложи вариант системы, которая помогала бы оценивать уровень вовлеченности и внимания школьника (или класса в целом) во время уроков. Подумай, чем такая система могла бы быть полезна школе?

7.4. Известно, что при длительных поездках у водителей снижается внимание, повышается сонливость, что может привести к опасным ситуациям на дороге. Спроектируй систему, которая помогала бы отслеживать и предупреждать первые признаки засыпания водителя, основываясь на анализе его психофизиологических параметров.

8. Композитные технологии

8.1. Композитные материалы широко применяют в современном мире. Они стали легче и прочнее дерева. При введении в них специальных добавок они могут быть как радиопрозрачными, так и защищать от вредного излучения. Они не подвержены коррозии, а спортивные изделия из них могут выдерживать большие нагрузки. Разработай модель и предложи прототип композитного сигнального буя для прохода кораблей. Выбери материалы и технологии для его изготовления и сделай образец, который не тонет в воде.

8.2. Технологии, которые используются для создания композитных материалов, требуют различных исходников и оборудования, с помощью которого можно получить поверхности с различной фактурой. Подбери материалы и сделай различными технологиями набор образцов с различной фактурой поверхности.

8.3. Подбери материал для композитного изделия и специальные добавки или наполнитель и сделай радионепрозрачный защитный планшет для мобильного телефона. Разработай тестовую оценку эффективности радиозащиты.

9. Аддитивные технологии

9.1. Возможности 3D печати и современной бытовой микроэлектроники позволяют создавать простейшие протезы конечностей человека. На сегодняшний день энтузиастами созданы даже сообщества любителей, решающих эти проблемы. Разработай и продемонстрируй прототип протеза кисти человека. Основной критерий оценки работы – эксплуатационная эффективность устройства.

9.2. Древние греки 2500 лет назад учили детей искусству счёта с помощью камешков, по-гречески — «кальков». Так появилось всем известное слово «калькулятор». Основные арифметические формулы и алгебраические уравнения можно продемонстрировать с помощью наглядных действий с реальными «пособиями». Такие пособия греки делали из самого доступного и удобного для них материала – глины. Они лепили из нее плоские и объёмные фигуры и с их помощью доказывали знаменитую теорему Пифагора, выводили основные законы арифметики. Предложи свой необычный вариант таких пособий для обучения естественным наукам и демонстрации законов природы на основе современных средств 3D моделирования и 3D печати.

9.3. Разработай прототип детской «умной» игрушки с использованием технологий 3D печати.

10. Народные промыслы

10.1. Предложи и продемонстрируй свой вариант автоматизированной игрушки народного творчества.

10.2. Создай и продемонстрируй прототип робота-художника для рисования народных орнаментов на изделиях народного творчества.

10.3. Разработай чертежи узнаваемых российских достопримечательностей и продемонстрируй готовый 3D конструктор из фанеры или картона, изготовленный с использованием ручных инструментов и/или лазерного станка.

10.4. Создай и продемонстрируй прототип автомата по изготовлению и продаже изделий народного творчества.

11. Задачи по электронике от компании RS Components

Набор компонентов для реализации задачи RS Components вышлет всем, кто выразит желание участвовать и выберет любой из 3х приведенных вариантов. Для вариантов 2 и 3, где рекомендуется применение разработки в паре с Raspberry Pi, плата и дисплей на этапе проектирования не предоставляются.

На данные задачи набрано максимум участников. При выборе данных задач после 11 февраля отправки компонентов НЕ будет!

Необходимо спроектировать и изготовить работающий прототип устройства из предложенных вариантов.

Рекомендуется в ходе проектирования  применить САПР DesignSpark Mechanical (САПР для проектирования 3D объектов) и опционально САПР DesignSpark PCB (САПР для разработки печатных плат).

В основе всех трёх предлагаемых к реализации вариантов модуль ультразвукового измерителя расстояния.

Теоретическая основа:

Измерение расстояния бесконтактным способом без необходимости перемещаться между объектами измерения открывает большие возможности для проектирования устройств и приборов. Одним из наиболее простых и дешевых аппаратов является ультразвуковой дальномер. Такие устройства нашли довольно широкое применение в различных сферах жизнедеятельности человечества.

Схема ультразвукового дальномера довольно проста. Он состоит из приемной и передающей частей, а также микропроцессора, служащего для запоминания, обработки и отображения полученных данных.

Несмотря на свою простоту и некоторые особенности и ограничения в применении, подобные устройства могут применяться в достаточно разных сферах и совместно с другим сложным оборудованием.

11.1. Ультразвуковой дальномер компактного исполнения в форм-факторе переносного устройства с LCD экраном. 

Необходимо разработать и собрать устройство на печатной или макетной плате, также необходимо разработать компактный удобный корпус для спроектированного устройства, учитывая получившиеся размеры.

11.2. Ультразвуковой модуль, являющийся частью интерактивной системы «умное зеркало».

Необходимо разработать и собрать устройство на печатной или макетной плате, а также разработать компактный удобный корпус-держатель для спроектированного устройства, учитывая получившиеся размеры. Устройство проектируется как датчик расстояния, подключенный к плате Raspberry Pi, которая в комплекте с дисплеем является основой системы «умное зеркало».

11.3. Ультразвуковой дальномер компактного исполнения в форм-факторе модуля, монтируемого на движущийся объект.

Необходимо разработать и собрать устройство на печатной или макетной плате, а также разработать компактный удобный корпус для спроектированного устройства, учитывая получившиеся размеры. 

Корпус устройства проектируется в форм-факторе датчика расстояния, подключенного к плате Raspberry Pi, установленной на подвижном устройстве. Система проектируется как датчик расстояния, подключенный к плате Raspberry Pi, которая в комплекте с устройством является основой системы, регулирующей посадку квадрокоптера на движущийся объект или сброс с квадрокоптера груза с определённого расстояния. 

В первом случае модуль датчика определяет расстояние от платформы до коптера и при достижении заданного значения даёт сигнал на исполнительный механизм (электромагнит), а во втором случае модуль датчика определяет расстояние от коптера до земли и при достижении заданного значения даёт сигнал на исполнительный механизм (электромагнит).