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
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
-
MUR IDE. Рекомендуем ознакомиться со следующими видеоуроками:
-
Вебинары по подводной робототехнике
-
Steven W.Moore. Underwater Robotics (на английском языке)
-
-
The ROV manual (на английском языке)
-
SeaPerch Construction Manual (на английском языке)