XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Передвижная кормушка для диких животных на базе конструктора Spike prime

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Утьев С.Д. 1Аминев Э.А. 1Крисламов Д.В. 1Пряхин С.А. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейни"

Будрёнкина А.В. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейни"

Работа в формате PDF

3.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Ежегодно леса страдают от пожаров, которые сокращают места обитания диких зверей. Уменьшаются популяции некоторых видов диких животных, а тем, кто выживает, становится труднее прокормиться.

Что бы сохранить популяцию и поддержать животных в особо тяжелые для них месяцы- с декабря по март во многих заповедниках и заказниках делают кормовые площадки, однако они могут нести животным не только пользу, но и вред. Большие кормовые площадки привлекают браконьеров, животные, привыкшие, что пищу им привозит человек, уже перестают бояться людей и могут стать легкой добычей, что является проблемой для егерей и существующихприродоохранных зон.

Данная проблема является актуальной, так как охрана и сохранение биоразнообразия видов, поддержание экосистем является зоной ответственности каждого человека.

Наша команда поставила перед собой цель-создание безопасного и эффективного аппарата позволяющего, подкармливать диких животных минимизировав контакт человека с ними.

Для реализации нашей цели мы поставили перед собой следующие задачи:

-изучить существующие способы подкормки диких животных в заповедниках и заказниках и виды кормов;

-рассмотреть современные аппараты, позволяющие заботиться о животных на расстоянии;

-создать модель автоматизированной кормушки для дикихживотныхна базе конструктора Spike Prime;

-продемонстрировать возможности автоматизированной кормушки для дикихживотных, созданной на базе конструктора Spike Prime на примере одного дня использования;

-проанализировать эффективность и безопасность использования автоматизированной кормушки для дикихживотных.

При подготовке данного проекта мы пользовались следующими источниками:

- Lego удивительные творения;

-LEGO Гаджеты. Полный гид по строительству необычных механизмов;

-Курс «Машины и механизмы», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн»;

-Рекомендации по сохранению и улучшению условий обитания объектов животного мира в лесном фонде Российской Федерации. – Москва: ВНИИЛМ, 2001. – 37 с. – Текст: непосредственный.

-интернет-архив (studfile.net);

-интернет журнал (www.mos.ru);

-интернет архив (cyberleninka.ru).

Глава 1.Теоретическое обоснование создания автоматизированной кормушки для диких животных

1.1 Способы подкормки диких животных в заповедниках и заказниках и виды используемого корма

Подкормка диких животных осуществляется по нескольким важным причинам:

-спасти диких животных от бескормицы в зимние месяцы;

-привлечение животных в определенные территории заповедников или заказников для подсчета и облегчения охраны;

-лечение и подержание здоровья животных при помощи добавления необходимых микроэлементов или лекарств. [4]

Нами были прочитаны статьи, интервью егерей и смотрителей заповедников и мы сделали вывод, что в целом способы заготовки кормов и их доставка до животных во многих заповедниках и заказниках похожа.

Первый способ-создание открытых яслей или навесов. (Приложение, Рисунок 1.1.1)

Для начала изучают поведение животных и ищут предпочтительные для них места пребывания. Проводятся такие действия специалистами при помощи фотоловушек. Биологи фиксируют количество животных, проходящих по территории и в тех местах, где их наибольшее количество устанавливают кормушки, наполняя их различными видами зерна: овес, кукуруза, пшено. Затем, когда животные начинают подходить к кормушкам, егеря по остаткам корма определяют на каких кормушках, какой вид пищи животные предпочитают, и какое количество корма необходимо.[5]

Так же в стационарные кормушки добавляют прессованную соль, что бы обеспечить животных необходимыми микроэлементами, сено и ветки деревьев или сушеные травяные веники, например из крапивы.[5]

Второй способ подкормки- создание кормовых полей. Поля, расположенные на территории заповедника засевают подсолнечником или горохом, кукурузой или овсом, так как эти виды растений очень питательны и высокие, что позволяет животным добывать их даже при высоких сугробах. [4] (Приложение, Рисунок 1.1.2)

Мы проанализировали комментарии егерей и научных сотрудников заповедников и создали таблицу кормовых культур, которые предпочитают животные в своем рационе зимой. (Таблица 1)

Таблица 1. Состав прикорма диких животных.

Кормушки пополняются один раз в пару недель, что бы животные не слишком привыкали к человеку. Исходя из данных, собранных фотоловушками, егеря знают примерную численность своих подопечных и оставляют корм с учетом численности животных и времени следующей подкормки.[6]

Когда снега в заповедниках и заказниках слишком много, то егеря расчищают или протаптывают тропы к кормушкам или полям, по которым более слабым животным легче будет добраться до пищи. Сами егеря пользуются крупной техникой, что бы добраться до кормушек, что бы их пополнить-тракторы, внедорожники. [5]

1.2 Современные аппараты, позволяющие заботиться о животных на расстоянии

Фотоловушки - современные помощники в мониторинге диких зверей. С их помощью можно узнать численность какого-то вида животных, посмотреть на их состояние здоровья, тропы по которым этот вид ходит и что предпочитает в пищу.[5] (Приложение, Рисунок 1.2.1)

А так же помогают узнать новые факты о жизни и привычках диких животных.

Однако непосредственный уход за животными фотолоушка не совершает. Дикие животные должны оставаться дикими, поэтому, особых гаджетов, именно для них-нет. Наша команда вдохновилась гаджетами, существующими для домашних животных. Так как наша цель обеспечить животных пропитанием безопасно то мы рассматривали автоматизированные кормушки.

Одними из самых доступных и популярных на сегодняшний день являются программируемые кормушки с четырьмя отделениями объемом по 500 миллилитров. Каждое отделение открывается в указанное время и дает животному доступ к пище.[8] (Приложение, Рисунок 1.2.2)

Более сложный вариант гаджета для домашних животных- кормушка с весами, иностранного производителя CatFi. Предназначена только для кошек, обладает не только дозатором корма и воды, но и встроенными весами и камерой. Весы помогут следить за массой тела животного и его здоровьем, а камера передает всю собранную информацию в специальное приложение, благодаря которому можно проследить, сколько съело или выпило животное, вся информация поступает в специальное приложение на телефоне.[8] (Приложение, Рисунок 1.2.3)

Автоматическая кормушка Surefeed работает в паре с чипом, установленном животному. Ее используют, когда в доме есть несколько животных, состояние здоровья которых требует особый вид корма. Кормушка реагирует на приближение определенного чипа, и другие животные с другим чипом или без него корм не получат.

Если животное не чипировано производитель предлагает специальный чип RFID, крепящийся к ошейнику. (Приложение, Рисунок 1.2.4)

По схожему принципу, работают и кормушки для скота на некоторых фермах. Животных так же чипируют или одевают специальные ошейники. Корм находится в большом подвесном контейнере и подается в кормушку при помощи винта. Способ подачи корма похож на систему «Архимедова винта». [5] (Приложение, Рисунок 1.2.5)

У кормушек, приведенных в пример ранее используется более простой механизм. В каждое отделение, засыпается необходимое количество корма животному на один прием пищи, и специальный моторчик поворачивает крышку кормушки в соответствии с заданным ему временем.[8] (Приложение, Рисунок 1.2.6)

Глава 2. Модель передвижной кормушки для диких животных на базе конструктора SpikePrime

2.1 Конструкция модели передвижной кормушки для диких животных на базе конструктора SpikePrime

Создавая конструкцию передвижной кормушки для диких животных мы учитывали то, что дикие животные должны не только получать пищу, но и не привыкать к человеку, должны иметь более простой способ добраться до корма и знать где и когда он появится.

Делать стационарную кормушку мы не хотели, так как браконьеры могут легко вычислить ее местоположение, и животным будет грозить опасность.

Наша команда сконструировала передвижную кормушку на гусеничных механизмах, которая может самостоятельно перевозить и выгружать корм, а так же создавать тропинки к пище для более слабых животных.[1] (Приложение, Рисунок 2.1.1)

Управляет конструкцией 1 смарт хаб.

Для передвижения по лесным заснеженным дорогам мы выбрали гусеничный механизм, так как это позволяет передвижной кормушке быть не только более проходимой, но и приминать снег, создавая небольшие тропинки для животных. Все три гусеничных механизма работают от одного мотора при помощи осевых передач.[2] (приложение, Рисунок 2.1.2)

На задней части конструкции есть два отсека для кормов, с наклонными поверхностями, работающие каждый от своего мотора при помощи оси вращения с закрепленными на них пластиной и балками, обеспечивающие место для перевозки и выгрузки корма, которые работают поочередно добравшись до необходимой территориальной точки.[2] (Приложение, Рисунок 2.1.3)

За место и время выгрузки корма отвечает датчик цвета, расположенный в нижней части кормушки, между гусениц. По его сигналу кормушка останавливается, оставляет корм и через время отправляется дальше. [3] (Приложение, Рисунок 2.1.4)

2.2 Управление передвижной кормушкой для диких животных на базе конструктора SpikePrime

Управление передвижной кормушкой для диких животных осуществляется на базе программного обеспечения SpikePrime. (Приложение, Рисунок 2.2.1)

К одному хабу подключено три мотора и один датчик цвета.

Большой мотор «F» управляет гусеничными механизмами, которые отвечают за движение кормушки. [1]

Датчик цвета «С» реагирует на синий цвет меток, на которых передвижной кормушке необходимо остановиться и выгрузить порцию корма. (Приложение, Рисунок 2.2.2) По сигналу датчика мотор «F» временно останавливается, а моторы «D» и «В» при помощи передачи сообщений поочередно выгружают корм. [1] (Приложение, Рисунок 2.2.3)

Постоянную работу датчика и трех моторов обеспечивают циклы.

2.3 Демонстрация возможностей передвижной кормушкой для диких животных на базе конструктора Spike Prime на примере одного рабочего дня и оценка ее работы

Так как мы знаем, что подготовка к подкормке животных начинается задолго до зимы и при помощи фотоловушек биологи и егеря узнают о тропах, которые предпочитают животные и для удобного использования передвижной кормушкой, по нашему сценарию ставят в этих местах разноцветные метки.

По наступлению зимы, по утрам, егерь загружает в кормушку корм, рассчитанный на животных, проживающих на отведенной территории. Это могут быть квадратные тюки сена, прессованное зерно, ветки деревьев, веники-в зависимости от разнообразия подопечных и запускает кормушку по заданной траектории.( Приложение, Рисунок 2.3.1)

В случае, указанном в нашей программе датчик цвета реагирует на синий цвет. В месте, где есть синяя отметка, кормушка выгружает порцию корма и продолжает свое движение до следующей отметки. (Приложение, Рисунок 2.3.2) По нашему мнению это удобно, так как в программе можно менять цвета, на которые должен реагировать датчик. В зависимости от цвета, по сигналу которого должна произойти выгрузка корма, наш аппарат может постепенно перемещать привычное место для подкормки так, что бы животные далеко не уходили со своих троп, и так, что бы браконьерам сложнее было узнать о месте их нахождения.

Внешне передвижная кормушка неприглядна, выполнена в коричневом, сером и зеленом цветах, что бы создать эффект камуфляжа и стать более незаметной для животных, что бы они не привыкали не только к людям но и к приближающейся технике. По завершении пути кормушка продолжает движение пока не приедет на базу егеря или к кормовым запасам, откуда ее могут отправить дальше с новой порцией пищи или оставить до следующей кормежки.

Использование такого помощника сокращает работу егерям и биологам, позволяет проложить тропы для более слабых животных к пище и путает браконьеров, ограждая животных от встречи с ними. Так же нет прямого контакта животного и человека, что позволяет животным не привыкать к человеку, оставаться дикими, а не превращает их в легкую добычу.

Заключение

Ареалы обитания диких животных сокращаются, в связи с чем, им трудно находить пропитание, особенно зимой.

На людях лежит ответственность за сохранение биологического разнообразия нашей планеты, поэтому сохранность видов- актуальная и важная задача современного общества. На многих заказниках, заповедниках животных подкармливают в особенно тяжелые для них месяцы, обеспечивая их необходимыми кормами и помогая боле слабым особям пережить зиму, но этим и подвергают их опасности, так как места подкормки быстро становятся известны браконьерам и охотникам, делая животных легкой добычей, что является проблемой.

На сегодняшний день, проблемой сохранения биологического разнообразия занимаются биологи и егеря. Им помогают узнавать о видах и количестве животных на вверенных им территориях фотоловушки. Но заготовку и доставку кормов люди осуществляют собственными силами.

Множество современных технологий, позволяющих кормить животных безконтактно, предназначены в основном для домашних или сельскохозяйственных животных, что бы упростить уход за ними. Однако мы считаем, что современные гаджеты и технологи можно видоизменить и применять еще и для помощи диким животным. Это позволит животным не видеть людей, и не привыкать к ним, но своевременно получать необходимую для выживания пищу.

Наша команда сконструировала передвижную кормушку для диких животных, позволяющую не только выдавать необходимые порции корма на определенной территории, но и создавать небольшие тропинки для более слабых животных, что бы им проще было добраться до пищи.

Ее использование позволяет диким животным реже встречаться с людьми, не привыкая к ним. Так же кормушка создает условия более простого доступа к пище слабым животным и облегчает работу егерей. Простая в использовании программа позволяет менять место выгрузки корма в зависимости от цвета установленных меток, что позволяет животным находиться в большей безопасности от браконьеров, так как не будет постоянного места подкормки и выследить животных станет труднее.

Из всего вышеперечисленного мы делаем вывод, что использование передвижной кормушки будет эффективным и более безопасным для животных.

Саму модель можно использовать на уроках информатики и робототехники.

Список литературы

1. Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;

2. «LEGO удивительные творения»; Сара Дис [пер. с англ. М. Карманова].- Эксмодетство, 2020 г.

3. «LEGO Гаджеты. Полный гид по строительству необычных механизмов»; [пер. с англ. Позина И. В., ред. Волченко Ю. С.].- Эксмодетство, 2019 г.

4. Рекомендации по сохранению и улучшению условий обитания объектов животного мира в лесном фонде Российской Федерации. – Москва: ВНИИЛМ, 2001. – 37 с. – Текст: непосредственный.

Интернет-источники:

5. https:// studfile.net;

6. https://mos.ru;

7. https://cyberleninka.ru;

8/ https://www.mentoday.ru.

Приложение