«Устройство для дезинфекции гаджетов» на базе конструктора LEGO MINDSTORMS EV3

XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

«Устройство для дезинфекции гаджетов» на базе конструктора LEGO MINDSTORMS EV3

Токарев М.И. 1Шилов Р.Е. 1Жарынина В.К. 1
1Мистер Брейни - школа интеллектуального развития
Лушникова В.А. 1
1Мистер Брейни - школа интеллектуального развития
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В современном мире гаджеты стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы используем их для работы, учебы, общения и развлечений. Однако вместе с этим возрастает и риск заражения бактериями и вирусами, которые могут оказаться на поверхности наших смартфонов, планшетов и других устройств.

Проект “Устройство для дезинфекции гаджетов” предлагает решение этой проблемы с помощью LEGO MINDSTORMS EV3. Мы создадим прототип дезинфектора, который будет использовать ультрафиолетовое излучение для уничтожения бактерий и вирусов на поверхности гаджетов.

В этом проекте мы изучим основные принципы дезинфекции, научимся конструировать и программировать устройство с помощью LEGO MINDSTORMS EV3. Мы также проведем тестирование работоспособности дезинфектора и оценим его эффективность.

Этот проект позволит нам не только создать практически применимое устройство, но и углубить наши знания в области STEM образования, изучить важность цифровой гигиены и сделать наш цифровой мир более безопасным.

Цель проекта: Сконструировать и запрограммировать модель «Устройство для дезинфекции гаджетов» на базе конструктора LEGO MINDSTORMS EV3, для способного уничтожения бактерий и вирусов на поверхности гаджетов.

Задачиисследования:

  1. Познакомиться с введением в мир дезинфекции гаджетов;

  2. Найти информация о необходимости дезинфекции гаджетов;

  3. Выявить инструменты для создания санитайзера на базе конструктора LEGO MINDSTORMS EV3;

  4. Создатьпроект«Устройство для дезинфекции гаджетов» на базе конструктора LEGO MINDSTORMS EV3;

  5. Составить описание проекта;

  6. Протестировать и провести анализ выполненной работы.

В качестве источников информации мы использовали различные сайты.Приконструированиидвижимыхчастейпроектанампомогликнигииметодические пособия о простых и сложных механических передачах [2, 3].

Глава 1 Общие сведения

    1. Введение в мир дезинфекции гаджетов

В наше время, когда цифровые технологии прочно вошли в нашу жизнь, гаджеты стали неотъемлемой частью повседневного быта (Рисунок 1.1.1, Приложение). Смартфоны, планшеты, ноутбуки, наушники – всё это сопровождает нас везде: дома, на работе, в дороге. Но мало кто задумывается о том, сколько бактерий и вирусов может таиться на поверхности этих устройств.

Важность дезинфекции гаджетов (Рисунок 1.1.2, Приложение):

  • Наши гаджеты – рассадник микробов: Смартфоны, планшеты и другие устройства постоянно контактируют с нашими руками, которые могут быть покрыты различными микроорганизмами.

  • Передача инфекций: Бактерии и вирусы, попадающие на поверхность гаджетов, легко передаются другим людям при касании.

  • Угроза здоровью: Инфекции, передающиеся через гаджеты, могут вызывать различные заболевания: от легких простудных заболеваний до более серьезных инфекций.

  • Необходимость цифровой гигиены: Дезинфекция гаджетов становится неотъемлемой частью цифровой гигиены, подобной мытью рук или чистке зубов.

Существует несколько способов дезинфекции гаджетов (Рисунок 1.1.3, Приложение):

  • Ультрафиолетовое излучение (UV-свет): UV-свет эффективно убивает бактерии и вирусы, не повреждая поверхность гаджета.

  • Спиртовые салфетки: Спиртовые салфетки - быстрый и удобный способ дезинфекции, но не подходят для всех поверхностей и могут повредить некоторые материалы.

  • Специальные дезинфицирующие средства: Существуют специальные дезинфицирующие средства для гаджетов, которые обеспечивают более глубокую очистку.

Дезинфекция гаджетов – это необходимая мера для защиты здоровья и предотвращения распространения инфекций. Правильный подход к дезинфекции позволит нам пользоваться гаджетами с уверенностью в их чистоте и безопасности.

1.2 Зачем нужна дезинфекция гаджетов

В современном мире гаджеты стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы используем их для работы, учебы, общения, развлечений, и даже для управления нашим здоровьем. Но мало кто задумывается о том, сколько бактерий и вирусов может таиться на поверхности этих устройств.

Почему дезинфекция гаджетов так важна?

1. Гаджеты - рассадник микробов: Наши руки постоянно контактируют с гаджетами. На них обитают бактерии и вирусы, которые могут передаваться на поверхность устройств.

2. Передача инфекций: Мы часто трогаем свои лица, глаза и рот, и при этом можем переносить микробы с гаджетов на слизистые оболочки, что увеличивает риск заражения.

3. Угроза здоровью: Инфекции, передаваемые через гаджеты, могут вызывать различные заболевания: от легких простудных заболеваний до более серьезных инфекций, таких как пневмония или грипп.

4. Особая важность для детей: Дети часто трогают свои гаджеты грязными руками, поэтому дезинфекция гаджетов особенно важна для них.

5. Профессиональная сфера: В медицинских учреждениях, в сфере питания, а также в других сферах, где гигиена имеет особое значение, дезинфекция гаджетов является необходимой мерой безопасности.

6. Распространение вирусов: В период эпидемий и пандемий дезинфекция гаджетов становится особенно актуальной, так как вирусы могут долго оставаться активными на поверхностях и передаваться от человека к человеку.

Дезинфекция гаджетов - это не просто чистота, а важная мера безопасности для вашего здоровья и здоровья ваших близких.

1.3 LEGO MINDSTORMS EV3: инструменты для создания санитайзера

LEGO MINDSTORMS EV3 - это не просто конструктор, это мощный инструмент для создания роботов и автоматизированных устройств (Рисунок 1.3.1, Приложение). В нашем проекте “Устройство для дезинфекции гаджетов” мы воспользуемся его уникальными возможностями, чтобы создать прототип дезинфектора.

LEGO MINDSTORMS EV3: Ключевыеэлементы:

  • Интеллектуальный блок EV3: “Мозг” нашего дезинфектора. Он объединяет все компоненты в одну систему и управляет их работой. Блок EV3 оснащен процессором, памятью, портами ввода-вывода, а также цветным дисплеем и динамиком.

  • Моторы: Для движения механизмов дезинфектора. Моторы EV3 обеспечивают точное и мощное движение, необходимое для перемещения гаджета в зону дезинфекции.

  • Датчики: Для получения информации о внешней среде и управлении работой дезинфектора. В нашем проекте мы используем ультразвуковой датчик.

  • LEGO-элементы: Для сборки каркаса дезинфектора, создания механизмов и оснащения его необходимыми элементами. LEGO MINDSTORMS EV3 предоставляет широкий выбор элементов различных форм и размеров, что позволяет создать устройство любой сложности.

  • Программное обеспечение EV3: Для программирования работы дезинфектора. Программное обеспечение EV3 предлагает интуитивно понятный интерфейс и широкий набор инструментов для создания программ любой сложности.

Преимущества LEGO MINDSTORMS EV3 для проекта:

  • Доступность: LEGO MINDSTORMS EV3 - доступный и простой в использовании конструктор.

  • Гибкость: LEGO MINDSTORMS EV3 позволяет создать устройство любой формы и размера, что делает его очень гибким и подходящим для реализации разных идей.

  • Интерактивность: LEGO MINDSTORMS EV3 делает процесс создания дезинфектора более интерактивным и запоминающимся, особенно для детей и подростков.

  • Образовательный потенциал: LEGO MINDSTORMS EV3 предоставляет возможность обучиться основам конструирования, программирования и робототехники в игровой форме.

В следующей главе мы подробно рассмотрим процесс конструирования дезинфектора с использованием LEGO MINDSTORMS EV3.

Глава 2 Практическая часть

2.1 Описание проекта

Наш проект “Устройство для дезинфекции гаджетов” (Рисунок 2.1.1, Приложение) на базе LEGO MINDSTORMS EV3 решает следующие задачи:

1. Обеспечение цифровой гигиены: Проект направлен на создание устройства, которое поможет уничтожить бактерии и вирусы на поверхности гаджетов, тем самым обеспечивая более безопасное использование цифровых устройств.

2. Создание практического решения: Проект предназначен для реализации практического решения актуальной проблемы, связанной с гигиеной гаджетов.

3. Обучение и развитие навыков: Проект предоставляет возможность ознакомиться с основами дезинфекции и ультрафиолетового излучения, а также развивает навыки конструирования и программирования с помощью LEGO MINDSTORMS EV3.

4. Популяризация STEM образования: Проект является отличным примером практического применения STEM знаний и способствует популяризации STEM образования среди детей и подростков.

5. Стимулирование творческого мышления: Проект стимулирует творческое мышление и позволяет участникам применить свои знания и навыки для решения реальной проблемы.

6. Развитие ответственности за здоровье: Проект способствует развитию ответственности за собственное здоровье и здоровье окружающих, популяризируя важность гигиены в цифровом мире.

В целом, проект “Устройство для дезинфекции гаджетов” на базе LEGO MINDSTORMS EV3 - это отличный пример того, как технологии могут быть использованы для решения важных проблем и популяризации STEM образования.

2.2 Конструкция дамбы. Описание программы

Для реализации проекта “Устройство для дезинфекции гаджетов” мы использовали LEGO MINDSTORMS EV3 и разработали следующую конструкцию:

  • Шасси: Основой конструкции стала платформа с гусеничным ходом, обеспечивающим мобильность и стабильность робота. Два больших мотора EV3 приводили в движение гусеницы (Рисунок 2.2.1, Приложение).

  • Система дезинфекции: В передней части робота был установлен механизм для нанесения дезинфицирующего средства (Рисунок 2.2.2, Приложение). Он включал в себя червячную передачу, систему рычагов и средний мотор EV3.

  • Механизм протирания: Для протирания поверхности гаджета мы использовали два средних мотора EV3, которые приводили в движение две мягкие щетки (Рисунок 2.2.3, Приложение).

  • Ультразвуковой датчик: Для определения размеров гаджета и оптимизации траектории движения щеток был использован ультразвуковой датчик (Рисунок 2.2.4, Приложение).

Система управления роботом-дезинфектором была программирована с помощью программного обеспечения LEGO MINDSTORMS EV3. Программа включала в себя следующие функции (Рисунок 2.2.5, Приложение):

  • Управление гусеницами: Программа обеспечивала плавное и точное перемещение робота по площади дезинфекции.

  • Управление механизмом нанесения дезинфицирующего средства: С помощью датчиков и программного кода мы реализовали функцию нанесения дезинфицирующего средства на поверхность гаджета.

  • Управление механизмом протирания: Программа управляла работой щеток, обеспечивая их движение вдоль поверхности гаджета в соответствии с данными с ультразвукового датчика.

2.3 Тестирование и оценка

После сборки и программирования робота мы провели тестирование его работы (Рисунок 2.3.1, Приложение). Тестирование включало в себя следующие этапы:

Проверка функциональности механизмов: Мы убедились в корректной работе гусениц, механизма нанесения дезинфицирующего средства и механизма протирания.

Определение траектории движения: Мы проверили, как робот определяет размеры гаджета с помощью ультразвукового датчика и выбирает правильную траекторию движения щеток.

Оценка эффективности дезинфекции: Мы провели визуальный анализ поверхности гаджета после дезинфекции, чтобы убедиться в эффективности работы робота.

В результате тестирования мы убедились в работоспособности и эффективности разработанного робота-дезинфектора. Робот плавно перемещался по площади дезинфекции, правильно определял размеры гаджета, наносил дезинфицирующее средство и протирал поверхность гаджета щетками. Мы также отметили преимущества использования гусеничного хода и ультразвукового датчика для обеспечения более точного и эффективного процесса дезинфекции.

Заключение

Проект “Устройство для дезинфекции гаджетов” на базе LEGO MINDSTORMS EV3 подошел к концу, оставив после себя не только функциональный прототип дезинфектора, но и богатый опыт, новые знания и понимание важности цифровой гигиены.

Достигнутые результаты:

  • Мы успешно разработали и собрали прототип робота-дезинфектора, оснащенного гусеничным ходом, системой нанесения дезинфицирующего средства и механизмом протирания.

  • С помощью ультразвукового датчика робот способен определять размеры гаджета и оптимизировать траекторию движения щеток для более эффективной дезинфекции.

  • Программное обеспечение LEGO MINDSTORMS EV3 позволило нам реализовать сложную систему управления, обеспечивающую автономную работу дезинфектора.

Проект “Устройство для Дезинфекции Гаджетов” - это не только практическое решение актуальной проблемы, но и яркий пример того, как LEGO MINDSTORMS EV3 может быть использован для создания интересных и полезных устройств. Он открывает новые горизонты для STEM образования и показывает, что технологии могут быть использованы для создания более чистого и безопасного цифрового мира.

Список используемой литературы

  1. Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школаинтеллектуальногоразвития«МистерБрейн»,-Режимдоступа-https://vk.com/mrbrain_tmn;

  2. Богданова С.М, Попова Е.Е. Благодаря механическим передачам Lego-конструкцииоживают/С.М.Богданова,Е.Е.Попова//«Новыеинформационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании»:материалыVIIМеждународнойнаучно-техническойконф.2017С.160-163.Режимдоступа-https://elibrary.ru/item.asp?id=30700400

  3. Филиппов С.А. Робототехника для детей и родителей, - СПб.: Наука,2013. 319с;

Интернетисточники

  1. https://www.profiz.ru/sec/blog/post_10688/

  2. https://rosting.by/blog/life-hacks/chem-mozhno-dezinficzirovat-smartfon-i-drugie-gadzhety/

  3. https://beurer-belarus.by/reviews/akademiya-zdorovya-beurer/kak-i-pochemu-nuzhno-dezinfitsirovat-ne-tolko-ruki-no-i-smartfon/

  4. https://education.lego.com/en-us/product-resources/mindstorms-ev3/downloads/building-instructions/

Приложение

Рисунок 1.1.1 Гаджеты Рисунок 1.1.2 Важность дезинфекции гаджетов

Рисунок 1.1.3 Способы дезинфекции гаджетов Рисунок 1.3.1 Конструктор LEGO MINDSTORMS EV3

Рисунок 2.1.1 Фото проекта Рисунок 2.2.1 Гусеничный ход

Р исунок 2.2.2 Механизм для нажатия Рисунок 2.2.3 Щетки для протирания

Рисунок 2.2.4 Ультразвуковой датчик Рисунок 2.2.5 Программный код

Рисунок 2.3.1 Командное задание

Просмотров работы: 26