Hulajnoga z napędem hybrydowym z mechanicznym magazynowaniem energii wygrała VII edycję konkursu „El-Robo-Mech”
Hubert Taudul i Anna Ciołko skonstruowali i zbudowali prototyp hulajnogi z napędem hybrydowym z mechanicznym magazynowaniem energii. Ich wynalazek zdobył pierwsze miejsce w VII edycji konkursu „El-Robo-Mech”.
20 uczniów z techników i liceów, w pojedynkę, bądź w niewielkich zespołach, dzięki swojej kreatywności zdobyło prawo do podjęcia studiów stacjonarnych na dowolnie wybranym kierunku Wydziału Mechanicznego lub Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej z pominięciem konkursu świadectw. Zaprojektowali i zbudowali urządzenia, które nie tylko stanowią dowód ich technicznej kreatywności, co często ułatwiają życie osobom niepełnosprawnym.
Z artykułu dowiesz się:
- czym jest konkurs „El-Robo-Mech”
- jakie korzyści daje zwycięstwo w konkursie
- jakie wynalazki zdobyły największe uznanie jury
- kto zdobył pierwsze miejsce
- gdzie uczą się najlepsi młodzi wynalazcy
Komisja konkursowa najwyżej oceniła pomysł napędu hybrydowego z mechanicznym magazynowaniem energii zaprojektowany przez Huberta Taudula i Annę Ciołko, uczniów Zespołu Szkół Elektrycznych im. prof. Janusza Groszkowskiego w Białymstoku.
– Skonstruowaliśmy hulajnogę hybrydową z mechanicznym magazynowaniem energii – opowiada o najwyżej ocenionym projekcie Hubert Taudul z Zespołu Szkół Elektrycznych w Białymstoku. Razem z Anną Ciołko nie chcieli „uzależniać” swojego pomysłu od zasobów ziem rzadkich i skonstruowali napęd hybrydowy, który do swojego działania nie potrzebuje akumulatorów tylko odzyskuje energię i magazynuje ją w sprężynach! – To bardzo innowacyjne rozwiązanie – uważa Hubert Taudul. Komisja VII edycji konkursu „El-Robo-Mech” była zgodna i właśnie temu projektowi przyznała I miejsce. – Tego typu napędów nie wykorzystuje się w żadnych pojazdach – przekonuje Taudul. Co ciekawe – młodzi ludzie wykonali działający prototyp swojego wynalazku. Zaczęli od hulajnogi, bo łatwo nią wjechać do budynku i objaśniać nietypowe działanie wehikułu. – Chcielibyśmy zastosować nasz projekt w samochodzie osobowym – marzy uczeń Zespołu Szkół Elektrycznych w Białymstoku. Razem z Anną Ciołko zaprojektował i zbudował taką hulajnogę właściwie od zera. – Od zębatek po całą konstrukcję wykonaliśmy ręcznie – zdradza Ciołko. Uczniowie kupili tylko kółka, manipulatory i linki hamulcowe. Sami spawali, wycinali stal i zbudowali kompletną skrzynię z przekładniami i sprzęgłami.
Hubert jest weteranem konkursu „El-Robo-Mech”. Już w pierwszej klasie Technikum Elektrycznego zajął piąte miejsce. Już wtedy musiał czekać tylko na zdanie matury, by przebierać w kierunkach studiów na Wydziale Elektrycznym bądź Mechanicznym Politechniki Białostockiej.
Wśród zwycięzców znaleźli się: Konrad Olifier, Jakub Kokoszkiewicz, Paweł Buczyński. Tworząc zespół uczniów z Akademickiego Liceum Ogólnokształcącego Politechniki Białostockiej cały czas rozbudowują Sensoryczny Tłumacz Języka Migowego.
– Na razie nasz Sensoryczny Tłumacz Języka Migowego, czyli STJM, składa się z jednej rękawicy, którą osoba głuchoniema zakłada na prawą rękę i nasz program tłumaczy gesty na język pisany, zrozumiały dla człowieka słyszącego – wyjaśnia Konrad Olifier, uczeń Akademickiego Liceum Ogólnokształcącego Politechniki Białostockiej. Wraz z Jakubem Kokoszkiewiczem, Pawłem Buczyńskim zajęli ex æquo II miejsce w VII edycji konkursu „El-Robo-Mech”. – Chcemy rozwinąć ten projekt o drugą rękę – planuje Olifier. Wtedy zsynchronizowane rękawice będą w stanie tłumaczyć cały język migowy. Młodzi ludzie chcą pomóc niesłyszącym, kiedy nie mogliby skorzystać z tłumacza języka migowego. Niesłyszący korzystałby z rękawicy, a przykładowo lekarz czy policjant, po ściągnięciu z internetu aplikacji, mógłby łatwo zrozumieć problem takiej osoby i udzielić pomocy.
Czujniki tłumacza umieszczone w tunelach materiałowych rękawic, przekazują sygnały, które odczytywane są przez mikrokontroler Arduino i odpowiednio interpretowane przez dedykowane oprogramowanie. Obecnie projekt jest na etapie, w którym na ekranie monitora odbiorcy ukazuje się odpowiednia litera alfabetu, dzięki czemu można „migać” cały alfabet. Docelowo wprowadzone zostaną również całe słowa i zwroty. Zajęli jedno z dwóch drugich miejsc.
Uczniowie z I Liceum Ogólnokształcącego w Białymstoku zbudowali rakietę do badań charakterystyki lotu oraz efektów aerodynamicznych. Zanim przystąpili do konstruowania – zbadali rynek!
– Zrobiliśmy ankietę wśród młodych modelarzy i stworzyliśmy rakietę, na której będą mogli się nauczyć, jak budować większe rakiety, dostosowywać oprogramowanie, by bardzo niskim kosztem wypróbować całą technologię – mówi Bartosz Dąbrowski, uczeń I Liceum Ogólnokształcącego w Białymstoku. Bo duża rakieta może kosztować nawet kilkadziesiąt tysięcy złotych, a koszt rakiety Wiktora Rojeckiego i Bartosza Dąbrowskiego to 200-300 zł.
– Mamy własny komputer pokładowy, który odpowiada za wszystkie parametry lotu, zapisuje je, co pozwala po udanym locie je odczytać i poznać trajektorię tego lotu – wyjaśnia Wiktor Rojecki. – W przypadku niepowodzenia – można sprawdzić, co zawiodło. Rakieta ma aktywną stabilizację, co pozwala na korekcję podczas lotu.
Młodzi konstruktorzy przy wsparciu Polskiego Towarzystwa rakietowego planują w tym roku wystrzelić większą rakietę, o wysokości około 2 metrów na poligonie w Drawsku Pomorskim!
Prawo do podjęcia studiów stacjonarnych na dowolnie wybranym kierunku Wydziału Mechanicznego lub Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej zdobyły także aż dwa projekty zespołów uczniów z Technikum w Jarosławiu – obydwa przeznaczone do pomocy osobom niepełnosprawnym. Swój talent techniczny poświęcili oni na stworzenie Asystenta parkowania dla starszych i niepełnosprawnych. Co ciekawe, Mateusz Żuk, Łukasz Pytlowany, Mateusz Skupień swój projekt zsynchronizowany z mapą wolnych miejsc parkingowych zbadali na parkingach w Jarosławiu. Z powodzeniem. Ich koledzy – Damian Kobyliński, Mikołaj Sitko, Patryk Harasik zbudowali „Vides” Urządzenie wykorzystujące sztuczną inteligencję do pomocy osobom słabowidzącym oraz niedowidzącym! Pomaga niewidomym i zaburzeniami motoryki w odczytywaniu na głos kodów kreskowych produktów.
Uczestnicy na potrzeby II etapu VII edycji konkursu „El-Robo-Mech”musieli zaprezentować swoje projekty przed Komisją Konkursową. Zaprezentowała się rekordowa liczba 17 drużyn, które zakwalifikowały się do finału.
W skład zespołu jurorów wchodzili: przewodniczący dr hab. inż. Kazimierz Dzierżek, prof. PB (Wydział Mechaniczny Politechniki Białostockiej ), dr inż. Jarosław Czaban (WM PB), dr inż. Sławomir Kwiećkowski (Wydział Elektryczny Politechniki Białostockiej), dr hab. inż. Adam Sołbut prof. PB (WE PB), dr inż. Wojciech Winogrodzki, mgr inż. Anna Niczyporuk.
Komisja konkursowa była pełna podziwu dla pomysłów, a przede wszystkim pasji młodych ludzi. Doceniła ich zaangażowanie i chęć zdobywania nowych umiejętności. Ze względu na wyrównany poziom prac jury stało przed trudnym wyborem i postanowiło wyróżnić aż 9 projektów.
Laureaci konkursu uzyskują prawo do podjęcia studiów stacjonarnych na dowolnie wybranym kierunku Wydziału Mechanicznego lub Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej z pominięciem konkursu świadectw.
VII edycja konkursu „El-Robo-Mech” – wyniki
- Napęd hybrydowy z mechanicznym magazynowaniem energii – Hubert Tudul, Anna Ciołko, Zespół Szkół Elektrycznych im. prof. Janusza Groszkowskiego w Białymstoku
2. ex æquo Sensoryczny Tłumacz Języka Migowego – Konrad Olifier, Jakub Kokoszkiewicz, Paweł Buczyński – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
2. ex æquo Projekt Marvel- Mateusz Matwiejuk – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
4. Rakieta do badań charakterystyki lotu oraz efektów aerodynamicznych – Wiktor Rojecki, Bartosz Dąbrowski – I LO Białystok
5. Robot – ArachOmega – Jakub Kruszewski, Grzegorz Garbiel, Bartosz Wiszowaty – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
6. Asystent parkowania dla starszych i niepełnosprawnych – Mateusz Żuk, Łukasz Pytlowany, Mateusz Skupień – Technikum w Jarosławiu
7. Eksploracyjny Robot Mobilny ERM-1003 – Daniel Aleksiejczuk – XIII LO Białystok
8. ex æquo „Vides” Urządzenie wykorzystujące sztuczną inteligencję do pomocy osobom słabowidzącym oraz niedowidzącym – Damian Kobyliński, Mikołaj Sitko, Patryk Harasik – Technikum w Jarosławiu
8. ex æquo Radiowy Telegraf Kieszonkowy – Ewa Karp, Michał Łukaszuk – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
Opisy projektów
- Napęd hybrydowy z mechanicznym magazynowaniem energii – Hubert Tudul, Anna Ciołko, Zespół Szkół Elektrycznych im. prof. Janusza Groszkowskiego w Białymstoku
Obserwując otaczający nas świat, dostrzegamy pogłębiającą się degradację środowiska naturalnego. Zasoby naturalne się kurczą. Ludzie poszukują nowych rozwiązań optymalnego wykorzystania energii. Stąd zrodził się nasz pomysł na zbudowanie napędu hybrydowego, w którym tradycyjny sposób magazynowania energii za pomocą akumulatorów zostanie zastąpiony przez układ mechaniczny. Postanowiliśmy stworzyć napęd hybrydowy, w którym zastępujemy silnik elektryczny i akumulatory bębnem z nawiniętą liną połączoną ze sprężyną oraz odpowiednią skrzynią przekładniową. Chcielibyśmy taki układ zastosować w jakimś pojeździe prototypowym np. w hulajnodze. Koncepcja napędu hybrydowego opiera się na wykorzystaniu odpowiedniej sprężyny jako akumulatora energii, co ma na celu zmniejszenie strat energii podczas zmiany jej postaci. Podczas „hamowania silnikiem” w konwencjonalnym układzie hybrydowym odzyskana energia mechaniczna jest zamieniana w energię elektryczną, a później podczas przyśpieszania ta sama energia elektryczna znowu jest zamieniana na energię mechaniczną, co generuje straty. Projektowany przez nasz zespół napęd hybrydowy zachowuje się następująco: podczas hamowania silnikiem, skrzynia przekładniowa ustawia się w tryb odzyskiwania energii, a lina jest nawijana na bęben. W razie potrzeby ruszenia lub przyśpieszenia skrzynia przestawia się w tryb napędzania, sprężyna ciągnie linę, natomiast bęben obracając się, przekazuje energię na koła. Dzięki takiemu rozwiązaniu lepiej wykorzystujemy energię i ograniczamy jej straty.
- ex æquo Sensoryczny Tłumacz Języka Migowego – Konrad Olifier, Jakub Kokoszkiewicz, Paweł Buczyński – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
Głównym sposobem komunikacji z osobami niesłyszącymi jest język migowy. Jednak nauka tej sztuki zajmuje osobom słyszącym dużo czasu. Nawet po odpowiednim przeszkoleniu, z czasem nieużywane umiejętności zanikają. Osoby niesłyszące będąc w urzędzie bardzo często są zmuszone do korzystania z usług tłumaczy. Bywają jednak sytuacje pilne, nie cierpiące zwłoki, gdy należy zgłosić np. przestępstwo na policji czy porozumieć się z lekarzem
w szpitalu. Ten projekt ma pomóc w takiej właśnie nagłej komunikacji pomiędzy osobą nieznającą języka migowego, a niesłyszącą.
Cel:
Celem projektu STJM jest ułatwienie komunikacji osobom niedosłyszącym i niesłyszącym, poprzez przełożenie języka migowego na język pisany. Czujniki umieszczone w tunelach materiałowych rękawic, przekazują sygnały, które odczytywane są przez mikrokontroler Arduino i odpowiednio interpretowane przez dedykowane oprogramowanie. Obecnie projekt jest na etapie, w którym na ekranie monitora odbiorcy ukazuje się odpowiednia litera alfabetu, dzięki czemu można „migać” cały alfabet. Docelowo wprowadzone zostaną również całe słowa i zwroty.
- ex æquo Projekt Marvel- Mateusz Matwiejuk – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
Projekt Marvel to rodzina robotów kategorii minisumo. Robot Thor, Loki i Wanda powstały kolejno będąc ulepszane wiedzą i doświadczeniami swoich poprzedników. W każdym z robotów pewne elementy są podobne, a niektóre inne, dzięki czemu uzyskujemy pewnego rodzaju eksperymenty. Dzięki nim dostrzegamy, które rozwiązania przynoszą najlepsze rezultaty.
W dokumentacji załączonej do zgłoszenia znajdują się dokładne porównania i analizy wszystkich zastosowanych rozwiązań wraz ze zdjęciami robotów.
- Rakieta do badań charakterystyki lotu oraz efektów aerodynamicznych – Wiktor Rojecki, Bartosz Dąbrowski – I Liceum Ogólnokształcące Białystok
Projekt ma na celu rozwijanie niewielkich rozmiarów rakiety do badań charakterystyki lotu oraz efektów aerodynamicznych. W planach mamy też rozwój systemów kontroli lotu i aktywnej stabilizacji / odzysku rakiety. Zakres badań obejmuje między innymi pomiar temperatury, ciśnienia powietrza oraz prędkości opadania rakiety. Całe przedsięwzięcie będzie dostępne pod licencją Open Source, co umożliwi innym rozwój własnych projektów.
Rakieta będzie dostępna dla wszystkich zainteresowanych, jednocześnie spełniając wszelkie wymogi prawne.
- Robot – ArachOmega – Jakub Kruszewski, Grzegorz Garbiel, Bartosz Wiszowaty – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
ArachOmega jest robotem, który wyglądem przypomina pająka. Nasz projekt porusza się za pomocą sześciu nóg lub poprzez koła zamontowane od spodu. ArachOmegą można sterować dzięki komputerowi oraz nadajnika radiowego HC12 lub pokazywanym gestom w stronę kamery. Cała konstrukcja jest oparta na ArduinoMega. Dzięki jego modularnej budowie jest możliwość zmiany poszczególnych elementów. Pierwszym jest moduł kamery, który rozpoznaje wiele gestów i może śledzić twarz. Drugim za to jest część EKO, produkująca energię z paneli słonecznych, do ładowania baterii.
Budowa nogi
Kończyny odpowiadają za poruszanie kroczące robota. Każda z sześciu nóg jest przymocowana do korpusu pająka. Wszystkie odnóża składają się z dwóch serw, które pozwalają na poruszanie się w górę lub w dół oraz na boki. Na końcu każdej kończyny znajduje się tzw. kolec z przyczepioną gumą, która odpowiada za przyczepność do podłoża. Wykorzystywane przez pająka serwa są cyfrowe i mają wymiary 40 x 20 x 40,5 mm. Potrzebuje napięcia od 4,8 V do 7,4 V oraz umożliwia zakres ruchu między 0° a 180°. Moment obrotu wynosi 15 kg*cm oraz uzyskuje prędkość 0,16 s/60°.
Poruszanie się kroczące
ArachOmega w celu poruszenia się do przodu podnosi najpierw nogi 1,3,5, kładzie dalej oraz cofa pozostałe. Na koniec wraca powyżej wymienione kończyny i ruch się kończy. Gdy robot chce się obrócić lub skręcić wykonuje podobne czynności, jednak umiejscawia nogi bardziej w bok, w który chce się obrócić.
Budowa systemu jeżdżącego
ArachOmega może również jeździć jak zwykły pojazd. System jeżdżący składa się z kół, wyposażonych w gumowe opony dla lepszej przyczepności do podłoża i z silników napędzających powyższe elementy. Wszystko jest sterowane poprzez sterownik silników L293D.
Moduł kamery
Jest to jeden z prostszych pod względem budowy moduł, ponieważ składa się on jedynie z dwóch serw pozwalających na poruszanie się w górę lub dół oraz na boki, wraz ze stojakiem oraz telefonem. Jednak ma on bardzo dużą funkcjonalność dzięki systemowi wykrywania twarzy i rozpoznawaniu gestów.
Sposób działania modułu z kamerą
Telefon za wykorzystaniem aplikacji IPWebcam tworzy stronę internetową. Jest ona wykorzystywana przez program w komputerze, który pobiera obraz
i nakłada na niego punkty. Za ich pomocą na początku wyznacza środek twarzy – najczęściej jest nim nos. Dzięki temu, gdy ktoś przesunie się w bok, to kamera będzie podążać za punktem środkowym. Również, gdy w kamerze pokażemy rękę, to na niej też zostaną wyznaczone kropki. Odpowiadają one za rozpoznanie położenia palców i rozpoznawanie gestów. Obecnie ArachOmega rozpoznaje 7 gestów.
Wyznaczanie środka twarzy
Na początku jest wykrywana twarz w ogólności przez bibliotekę pipe. Następnie obraz jest konwertowany do odpowiedniego rozszerzenia. Potem jest sprawdzane, czy jakakolwiek twarz została wykryta. Dalej faceLandmarks nakłada punkty na nią i pobiera ich położenie. Następnie wylicza średnią arytmetyczną z podanych danych i rysuje w tym miejscy koło.
Moduł EKO
Składa się on z czterech paneli słonecznych, których zadaniem jest produkcja energii oraz ładowanie baterii wytworzoną energią. Również zawiera czujniki gazów do ostrzegania przed zbyt wysokim ich stężeniem.
Plany na przyszłość
Mamy w planach rozwijanie naszego projektu poprzez dodawanie kolejnych nowych modułów. Jednym z nich będzie żuraw za pomocą którego ArachOmega będzie miał możliwość podnoszenia różnych przedmiotów z ziemi.
- Asystent parkowania dla starszych i niepełnosprawnych – Mateusz Żuk, Łukasz Pytlowany, Mateusz Skupień – Technikum w Jarosławiu
Urządzenie przy pomocy czujnika ultradźwiękowego mierzy i odczytuje odległość parkującego auta do punktu docelowego, przetwarza tę informację na sygnały LED. Projekt jest skomunikowany ze stroną internetową, która pozwala wyszukać wolne miejsca parkingowe w danym mieście.
- Eksploracyjny Robot Mobilny ERM-1003 – Daniel Aleksiejczuk – XIII Liceum Ogólnokształcące Białystok
Jest to już 3 prototyp tej konstrukcji został wykonany z drewna oraz elementów wykonanych z druku 3D. Poprzednie prototypy były wykonane z metalu, ale ze względu na wagę całej konstrukcji i problemy ze stabilnością 3 prototyp jest wykonany z drewna, oraz posiada metalowe wzmocnienia. Sam projekt został wykonany w programie “AUTODESK Fusion 360”.
Wszystkie elementy projektowałem oraz wykonywałem sam na bieżąco wprowadzając poprawki, z wyjątkiem elementów elektronicznych które zostały zakupione. Robot jest wyposażony w 6 silników napędowych z przekładnią o momencie obrotowym 42kg*cm. Każde z 6 kół napędowych obraca się w zakresie 180 stopni przy pomocy serwomechanizmów. Dzięki temu robot jest bardzo zwrotny potrafi obrócić się w miejscu jak i pokonywać przeszkody terenowe. Koła, które zostały zamontowane mają średnicę 150mm, mimo niskiego budżetu sprawują się one dość dobrze. W przyszłości planuje zmianę bieżnika na taki który zapewni jeszcze lepsze właściwości jezdne.
- ex æquo „Vides” Urządzenie wykorzystujące sztuczną inteligencję do pomocy osobom słabowidzącym oraz niedowidzącym – Damian Kobyliński, Mikołaj Sitko, Patryk Harasik – Technikum w Jarosławiu
Projekt jest rozszerzeniem czytnika kodów kreskowych, który ma za zadanie przekazać głosowo informację o produkcie.
- ex æquo Radiowy Telegraf Kieszonkowy – Ewa Karp, Michał Łukaszuk – Akademickie Liceum Ogólnokształcące Politechniki Białostockiej
Głównym przeznaczeniem Telegrafu Kieszonkowego jest nauka za jego pomocą kodu Morse’a. Nasze urządzenie mogłoby być używane na zajęciach z dziećmi w szkołach, a także wszelkiego rodzaju kursach i szkoleniach (np. dla funkcjonariuszy policji lub straży pożarnej, a nawet wojska).
Jerzy Doroszkiewicz
