Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Создание модели космической робостанции

Научный руководитель
Прочее
04.05.2024
28
Поделиться
Библиографическое описание
Кривогуз, И. В. Создание модели космической робостанции / И. В. Кривогуз, Н. С. Карапузиков. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2024. — № 5 (79). — С. 268-270. — URL: https://moluch.ru/young/archive/79/4457/.


В статье автор изучает проблему истощения актуальных земных ресурсов с целью создания модели космической робостанции, способной выполнять поиск кобальтовой и малахитовой руды на космических недрах.

Ключевые слова: космическая робостанция, полезные ископаемые, «зеленые» технологии, космические недра, Lego Mindstorms.

Рынок полезных ископаемых, которые помогают питать электромобили, ветряные турбины, солнечные батареи и другие технологии, имеющие ключевое значение для перехода к чистой энергии, удвоился за последние пять лет. Внедрение «зеленых» технологий спровоцировало огромный спрос на такие металлы, как кобальт и медь. [2] В качестве сырья для их получения могут использоваться кобальтовые и малахитовые руды.

Запас полезных ископаемых на нашей планете постепенно истощается. Для растущего населения Земли это представляет серьезную угрозу в будущем. Решением данной проблемы может стать освоение космических недр. Для выполнения такой задачи потребуются роботизированные станции и космическая инфраструктура. [3]

Поэтому уже сегодня я задумался о создании собственной модели космической робостанции, которая могла бы заниматься альтернативным поиском кобальтовой и малахитовой руды на астероидах, кометах и других небесных телах Солнечной системы.

В качестве платформы для создания робота использовалось третье поколение конструктора Lego Mindstorms EV3. Сначала необходимо было собрать каркас станции из балок и пинов, а затем установить моторы (рис.1). Для наилучшего прохождения космического робота по внеземному грунту применялись гусеницы со специальными зацепами.

Сборка каркаса и присоединение моторов Сборка каркаса и присоединение моторов Сборка каркаса и присоединение моторов

Рис. 1. Сборка каркаса и присоединение моторов

На каркас робота устанавливаем модуль EV3, который является самой главной частью космостанции. Он представляет собой программируемый блок, управляющий датчиками и моторами (рис.2).

Установка программируемого блока EV3 Установка программируемого блока EV3

Рис.2. Установка программируемого блока EV3

Для обнаружения объекта исследования подключаем к роботу датчик ультразвука с диаметром «зоны видимости» на расстоянии 35 см. Для идентификации малахитовой и кобальтовой руды на космических недрах был задействован датчик цвета, настроенный на распознавание зеленого и синего цвета (рис.3).

Присоединение датчиков Присоединение датчиков Присоединение датчиков

Рис. 3. Присоединение датчиков

Теперь необходимо соединить все датчики и моторы к основному блоку управления с помощью специальных кабелей. Работать такая космическая робостанция будет от аккумулятора с зарядным устройством. Готовый робот представлен на рис.4. [4]

Готовая модель космической робостанции

Рис. 4. Готовая модель космической робостанции

Для автономной работы станции была разработана специальная программа в приложении LEGO MINDSTORMS Education EV3. Схема алгоритма состоит из последовательных блоков, позволяющих осуществлять конструирование поэтапно с наглядным исполнением каждого фрагмента и программы целиком (рис.5). [1, с.8]

Пример записи линейного алгоритма на языке программирования EV3

Рис. 5. Пример записи линейного алгоритма на языке программирования EV3

Для того чтобы программист и робот понимали друг друга, роботу необходимо уметь подавать некоторые сигналы. В EV3 такими сигналами служат звуковые сообщения, которые может воспроизводить встроенный динамик микроконтроллера [1, с. 9]. Смоделированная космическая робостанция в процессе работы подает три звуковых сигнала: «Выполняется сканирование», «Объект обнаружен», «Возвращаюсь на базу».

Следующим этапом для исследований стал запуск робота, во время которого космическая станция успешно осуществляет захват кобальтовой и малахитовой руды с помощью удерживающего устройства, а потом транспортирует ее на базу (рис.6).

Обнаружение малахитовой руды и транспортировка на базу Обнаружение малахитовой руды и транспортировка на базу

Рис. 6. Обнаружение малахитовой руды и транспортировка на базу

Для того, чтобы убедиться в чистоте работы космической робостанции, была выбрала руда, которая не содержит кобальт и малахит. Робот не смог ее идентифицировать как объект для исследований и проехал мимо (рис.7). Это ещё раз подтверждает успешность собранной модели и четкость работы датчиков, использованных в ней.

Руда без содержания кобальта и малахита Руда без содержания кобальта и малахита

Рис. 7. Руда без содержания кобальта и малахита

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных запусков становится совершенно очевидным, что создание космической робостанции может стать в будущем альтернативным способом добычи актуальных полезных ископаемых на космических пространствах.

Литература:

  1. Шадрин И. В. Учебное пособие по программированию в среде Lego Mindstorms EV3, г. Колпашево, 2017, 40 с.
  2. Интернет источник: https://www.finam.ru/publications/item/spros-na-litiy-kobalt-i-nikel-podskochil-iz-za-razvitiya-chistykh-tekhnologiy-20230712–1228/
  3. Интернет источник: Картотека: добыча ископаемых в космосе — Новости — Научно-образовательный портал IQ — Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (hse.ru)
  4. Интернет источник: https://educube.ru/
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
космическая робостанция
полезные ископаемые
«зеленые» технологии
космические недра
Lego Mindstorms

Молодой учёный