Водные робототехнические системы

  • информатика
  • физика
  • Дает 100 баллов на ЕГЭ

Подводным роботам уже больше 60 лет. Но именно сейчас, с развитием систем навигации, подводная робототехника готовит самые интересные вызовы и предоставляет самые интересные возможности. Роботам приходится иметь дела с экстремальными условиями эксплуатации, при этом они становятся всё меньше — и всё умнее.

Участникам профиля предстоит программировать и модифицировать подводных роботов под различные актуальные задачи.
Этот профиль включён в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приёма вуза).

Разработчики

ООО «Центр развития робототехники», ООО «Центр робототехники», ДВФУ

Основные партнёры

DNS

Отборочные этапы

В первом отборочном этапе участникам предстоит решить задачи по физике и информатике.

Робототехника – это междисциплинарное направление, в котором необходимы компетенции программистов, электронщиков, конструкторов, дизайнеров, маркетологов и других специалистов. Поэтому наши задания будут включать в себя задания из разных областей знаний:

  • Компьютерное зрение и теория автоматического управления.

  • Схемотехника.

  • Программирование микроконтроллеров.

  • Конструирование.

Задачи второго этапа будут делиться на 2 типа: индивидуальные и командные. Предполагается, что индивидуальные задачи могут решить отдельные члены команды: программисты, конструкторы или электронщики. А для решения командных задач необходимы совместные действия нескольких членов команды с разными компетенциями. 

Индивидуальные задачи будут трёх типов:

  • Задача для программистов. Выполняется в симуляторе и среде программирования MUR IDE. Скачать среду можно по данной ссылке. Необходимо запрограммировать подводного робота, который должен в симуляторе в автономном режиме выполнить под водой ряд задач и всплыть на поверхность.

  • Задача для конструкторов. Выполняется в любом 3D-САПР. Необходимо рассчитать конструкции, построить их в САПР и разработать чертежи деталей, входящих в конструкцию.

  • Задача для электронщиков. Выполняется в Autodesk Tinkercad. Необходимо создать проект электрической схемы. 

 Командные задачи будут представлены в Autodesk Tinkercad. Нужно будет создать электрическую схему и запрограммировать микроконтроллер.

Заключительный этап

В рамках финала командам предстоит разработка системы беспроводной подводной зарядки для автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) и автономный выход на эту зарядку с помощью беспроводной акустической связи и навигации.

Команда будут получат готовый АНПА с открытым ПО и электрической схемой. Участникам необходимо будет разработать, изготовить и смонтировать на АНПА беспроводную зарядку и систему акустической связи для обнаружения маяка (источника звука).

Команды получат баллы за разработку и монтаж устройств, за выполнение заданий в симуляторе MUR IDE и за выполнение заданий в бассейне с помощью АНПА и установленных на него устройств.

Рекомендуем ознакомиться, как работают акустические устройства под водой и как устроены беспроводные зарядки.

Знания:

  • Физика: гидродинамика, законы постоянного тока, транзисторы, диоды, распространение электромагнитных волн.

  • Математика: производные, геометрия.

  • Информатика: основы программирования, алгоритмы управления системами с обратной связью, численный расчет простых физических моделей, протоколы передачи данных.

Hard Skills:

  • Проектирование электрических плат.

  • Проектирование в конструкторских САПР.

  • Навык работы с 3Д-принтером.

  • Программирование микроконтроллеров.

  • Знание основ теории автоматического управления.

  • Знание и умение использовать OpenCV для программирования компьютерного зрения.

  • Программирование на Python.

  • Компьютерное зрение/

  • Arduino.

  • 3D-проектирование.

  • Программирование регуляторов.

  • Пайка.

  • Использование инструментов для обработки деталей (ножовка, напильник, термоклей-пистолет, шуруповерт и т. п.).

Soft Skills:

  • Планирование командной работы.

  • Навык генерации идей.

  • Поиск и формулирование противоречий.

  • Поиск информации в интернете.

Численность команды и роли:

Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда из четырёх человек:

  • Конструктор. Будет проектировать в САПР, разрабатывать чертежи, работать с 3Д-принтером, формообразующим инструментом, использовать герметик.
  • Программист. Будет программировать в MUR IDE движение робота, регуляторы, алгоритмы компьютерного зрения, использование полезной нагрузки. 
  • Программист микроконтроллера. Будет программировать в Arduino IDE. Будет интегрировать в ПО готового аппарата беспроводную зарядку и акустическую систему. 
  • Электронщик. Будет разрабатывать схемы в Tinkercad. Будет разрабатывать и изготавливать электронику для беспроводной зарядки и акустической системы. Будет заниматься пайков и электромонтажом.

Материалы для участников

Рынки НТИ

  • MariNet