XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Роботизированное устройство для сбора урожая фруктов фейхоа в Краснодарском крае

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Попова А.С. 1Серкин С.Е. 1Пульмановский Н.С. 1Труфанов Я.А. 1

---

1АНОО "Президентский Лицей "Сириус"

Попова Е.Е. 1

---

1АНОО "Президентский Лицей "Сириус"

Работа в формате PDF

1.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Фейхоа — это ценный фрукт с богатым содержанием йода, витаминов и минералов. В условиях дефицита йода в некоторых регионах России фейхоа становится особенно актуальным продуктом питания. Это создаёт спрос на ягоды и, соответственно, стимулирует выращивание. Краснодарский Край самый богатый в России по урожаю фруктов, овощей, злаков и ягод. Фрукт фейхоа растет в России только в Краснодарском крае!

Спрос на фейхоа в России растёт, что делает его выращивание экономически выгодным. Мы задались вопросом сбора урожая фейхоа и системой хранения. И поставили перед собой следующие цель и задачи проекта.

Цель проекта: предложить идею роботизированного сбора фруктов фейхоа в Краснодарском крае, разработать модель для демонстрации идеи.

Задачи:

- Изучить свойства фрукта фейхоа

- Узнать, где и как выращивают фрукты фейхоа в Краснодарском крае

- Попробовать продукты из фейхоа, оценить их вкус

- Сформулировать проблему при сборе фруктов

- Предложить несколько решений и выбрать наиболее инновационное

- Создать роботизированную установку для демонстрации решения проблемы

- Презентовать проект

Глава 1 Фрукт фейхоа – сокровище Краснодарского края

1. 1. Чем полезен фрукт фейхоа

Фейхоа — это очень полезный фрукт, богатый различными витаминами, минералами и другими биологически активными веществами. Его польза для здоровья обусловлена следующим составом:

Высокое содержание йода.
Это одна из главных ценностей фейхоа. Йод необходим для нормальной работы щитовидной железы, предотвращения заболеваний, связанных с её недостатком.

• Витамины
  Фейхоа содержит витамины С, группы В (В1, В2, В3, В5, В6, В9), а также витамин РР. Эти витамины важны для иммунитета, энергетического обмена и других жизненно важных процессов.

• Минералы
  Фейхоа богат калием, магнием, железом, марганцем, медью и другими минералами, необходимыми для здоровья сердца, нервной системы и других органов.

• Пектин
  Растворимая клетчатка, которая способствует нормализации пищеварения, выведению токсинов и улучшению работы кишечника.

• Антиоксиданты
  Фейхоа содержит антиоксиданты, которые защищают клетки от повреждения свободными радикалами, способствуя замедлению процессов старения и предотвращению различных заболеваний.

• Дубильные вещества
  Обладают вяжущим действием, полезны при расстройствах желудка.

• Органические кислоты
  Придают фейхоа характерный вкус и способствуют улучшению пищеварения.

Польза для здоровья - благодаря своему богатому составу, фейхоа может быть полезен при:

• Заболеваниях щитовидной железы. Из-за высокого содержания йода. Проблемах с пищеварением. Благодаря пектину и органическим кислотам.

• Дефиците витаминов и минералов. Как источник витаминов группы В, витамина С и различных минералов.

• Заболеваниях сердечно-сосудистой системы. Благодаря калию и магнию.

• Снижении иммунитета. Благодаря витаминам С и группы В, а также антиоксидантам.

Важно помнить, несмотря на все полезные свойства, фейхоа может вызвать аллергическую реакцию у некоторых людей. Также следует употреблять его в умеренных количествах.

1. 2. Где и как растет фейхоа

Фейхоа в Краснодарском крае растёт в южных районах, преимущественно на Черноморском побережье, где климат более мягкий и влажный, подходит для субтропических культур. Это районы с умеренными зимами и тёплым, влажным летом. Лучше всего фейхоа чувствует себя на склонах гор, защищённых от холодных северных ветров.

Фейхоа предпочитает лёгкие, хорошо дренированные почвы, богатые органическими веществами. Кислотность почвы должна быть слабокислой или нейтральной. Дерево фейхоа нуждается в достаточном количестве солнечного света, но может переносить лёгкое затенение. Фейхоа любит влагу, особенно в период активного роста и плодоношения, но не переносит застоя воды. Регулярный полив особенно важен в засушливые периоды. Хотя фейхоа относительно морозостойка. В Краснодарском крае молодые растения могут нуждаться в укрытии на зиму, особенно в более северных районах. Взрослые растения более устойчивы, но сильные морозы могут повредить их.

В Краснодарском крае фейхоа выращивают в основном в частных садах и небольших плантациях. Фейхоа можно увидеть растущим в садах Сочи, Туапсе, Геленджика и других южных городах и районах края (Приложение, Рисунок 1.2.1). Он обычно растёт как кустарник или небольшое деревце.

Мы пообщались с садоводом Ларисой Михайловной (Приложение, Рисунок 1.2.2), она рассказала, что, когда фрукт созревает, он сам падает на землю и не всегда сразу удается его собрать, он может начать портиться.

1. 3. Экскурсия в сады Фрателли п.Вардане г.Сочи

Мы съездили на экскурсию в сады Фрателли в поселке Вардане города Сочи (Приложение, Рисунок 1.3.1). Мы увидели, как растут фруктовые деревья фейхоа: они растут рядами, деревья не высокие, на зиму листья дерево не сбрасывает. Экскурсовод нам рассказала, что все фрукты собирают с земли руками и это тяжелый труд.

1. 4. Дегустация сладостей из фейхоа

Из фейхоа можно приготовить множество различных продуктов, как в свежем виде, так и после переработки:

Продукты из свежей фейхоа:

• Свежий фрукт.

• Салаты

• Десерты

• Соусы

Переработанные продукты из фейхоа: варенье, джем, повидло, соки и нектары, компоты, желе и мармелад, наливки и вина, сушеные плоды, конфитюры, пасты и пюре.

Мы попробовали продукты: пастила, варенье и компот из Фейхоа (Приложение, Рисунок 1.4.1)

В целом, вкус варенья из фейхоа можно описать как необычный, приятный, сладко-кисло-терпкий, с характерным ароматом и густой консистенцией. Компот больше кислого вкуса. Самое сладкое – пастила – нам она понравилась больше всего.

Глава 2 Формулировка проблемы и отбор идей

Мы сформулировали проблему: сбор фруктов фейхоа руками тяжелый и бывает несвоевременный, возможны потери фруктов, так как они портятся, когда долго лежат на земле.

Мы вместе придумали несколько решений этой проблемы (Приложение, Рисунок 2.1-Рисунок 2.3):

• Собирать фрукты роботом-пылесосом

• Собирать фрукты с помощью сетки

• Собирать фрукты с помощью манипулятора

• Собирать фрукты с помощью конвейера

Мы выбрали оригинальное решение: система конвейеров для сборки, сортировки фруктов и отправки во фруктохранилище.

Глава 3 Создание роботизированной установки для демонстрации решения проблемы

3.1 Конструкция

Мы сконструировали нашу модель на базе конструктора LEGO WeDo 2.0 для демонстрации проблемы сбора фруктов с помощью системы конвейеров, сортировки и отправки во фруктохранилище. В модели представлены (Рисунок 3.1.1 Приложения):

• фруктовый сад фейхоа,

• фруктохранилище и домик фермера,

• трактор и прицеп – две базовые модели сезона и

• система конвейеров для сборки, сортировки фруктов и отправки во фруктохранилище.

В модели 2 мотора. От мотора №1 запускаются 4 механизма:

1. Рядная многоступенчатая понижающая зубчатая передача

2. Фрикционная передача

3. Угловая зубчатая передача

4. 2 конвейера

От мотора №2 запускаются 7 механизмов:

1. Механизм переключения направления вращения

2. Понижающая ременная передача открытая

3. Повышающая ременная передача перекрестная

4. Реечная передача

5. Открытая ременная передача без изменения скорости

6. Червячная передача

7. Рычаг

Все механизмы мы представили на Рисунках 3.1.2 и 3.1.3 Приложения.

В модели 2 датчика (Рисунок 3.1.4 Приложения):

Первый датчик - датчик движения. Он обнаруживает падение созревшего фрукта и дает сигнал для включения мотора №1, который запускает систему конвейеров.

Второй датчик - датчик наклона. У него 3 положения:

• положение носом вниз – система конвейеров останавливается, мотор №2 включает сортировку фруктов и толкатель выталкивает поврежденный фрукт в корзину, его можно отправить на варенье

• положение носом вверх – переводит вращение на червячную передачу. Система конвейеров останавливается и контейнер с фруктами отправляется во фруктохранилище.

• положение ровно – выключает второй мотор

3.2 Программа

В нашей программе 5 подпрограмм (Рисунок 3.2.1 Приложения). Передача задач между подпрограммами происходит с помощью писем. Три подпрограммы отвечают за работу механизма сортировки по датчику наклона. Есть подпрограмма для запуска системы конвейеров по датчику движения. Две другие подпрограммы запускают все подпрограммы.

3.3 Демонстрация проекта

Фрукт созрел и упал на конвейер, его обнаружил первый датчик - датчик движения и конвейер сбора фруктов заработал от первого мотора. Фрукт попал на конвейер сортировки, механизм сортировки работает по сигналу второго датчика - датчика наклона. Если фрукт испорчен, то датчик наклона оператор наклоняет носом вниз, конвейеры останавливаются и срабатывает рычаг на реечной передаче и выталкивает фрукт с конвейера в корзину. Поврежденный фрукт можно отправить на варенье

Если оператор поднимает датчик наклона носом вверх, конвейеры останавливается и контейнер с фруктами отправляется во фруктохранилище.

Наше решение поможет фермерам Краснодарского края собрать быстро спелые фрукты фейхоа и отправит во все города нашей России

Мы представили наш проект родителям, друзьям и ученикам АНОО «Президентский Лицей «Сириус», а также на Региональном Чемпионате по робототехнике Лига Исследований (Рисунок 3.3.1 Приложения). Получили много отзывов и рекомендаций. Также после выступлений мы дорабатывали наш проект.

Заключение

Проект «Роботизированное устройство для сбора урожая фруктов фейхоа в Краснодарском крае» — это отличная идея замены ручного труда и сбора фруктов фейхоа в Краснодарском крае с помощью робота, наша модель успешно это демонстрирует. При помощи конструктора LEGO Wedo 2.0 мы создали систему конвейеров для сборки, сортировки фруктов и отправки во фруктохранилище.

В ходе работы над проектом мы выполнили поставленные задачи:

- Изучили свойства фрукта фейхоа

- Узнали, где и как выращивают фрукты фейхоа в Краснодарском крае

- Попробовали продукты из фейхоа, оценитли их вкус

- Сформулировали проблему при сборе фруктов

- Предложили несколько решений и выбрать наиболее инновационное

- Создали роботизированную установку для демонстрации решения проблемы

- Презентовали проект

Мы считаем, что наше решение поможет фермерам Краснодарского края собрать быстро спелые фрукты фейхоа и отправить их во все города нашей России.

Список литературы и интернет-источников

Список литературы

1. Исогава, Й. Большая книга идей LEGO Technic. Техника и изобретения: Йошихито Исогава. / Й. Исогава // Эксмо. – 2021.

2. Филиппов, С.А. Уроки робототехники. Конструкция. Движение. Управление. / С.А. Филиппов // Лаборатория знаний. – 2017.

Интернет источники

3. https://ru.siberianhealth.com/ru/blogs/pitanie/yagoda-feykhoa-kak-edyat-i-chem-polezna/

4. https://old.bigenc.ru/agriculture/text/4708048

Приложение