Создание модели космической робостанции | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 4 января, печатный экземпляр отправим 8 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Исчерпывающий список литературы Отличный выбор методов исследования Самые юные ученые Отличные иллюстрации

Рубрика: Прочее

Опубликовано в Юный учёный №5 (79) май 2024 г.

Дата публикации: 04.05.2024

Статья просмотрена: 25 раз

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/ (дата обращения: 22.12.2024).



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/


Ключевые слова

полезные ископаемые, космическая робостанция, «зеленые» технологии, космические недра, Lego Mindstorms

Похожие статьи

Идея безопасной колонизации Марса путём создания искусственного магнитного поля

В статье авторы исследуют проблемы освоения Марса человеком и выделяют главную проблему — отсутствие магнитного поля. В качестве наиболее перспективного способа решения проблемы приведена работа Дж. Грина, директора NASA по изучению планет, о создани...

Анализ перспектив добычи полезных ископаемых на астероидах

В статье проводится анализ перспектив добычи полезных ископаемых на астероидах ввиду ограниченности земных ресурсов. За последние два столетия численность населения Земли увеличилась в восемь раз. Обеспечение ресурсами всей планеты представляет собой...

Проблема засорения космоса

В статье рассмотрены основные причины возникновения космического мусора и дальнейшая перспектива околоземного пространства. Были представлены структуры, занимающиеся мониторингом каталогизированных космических обломков, а также проанализированы наибо...

Суперконденсаторы в системах микрогенерации на базе солнечных батарей

В настоящей статье описывается структура малой СЭС для частного домовладения, представлено описание ее структуры и состава оборудования, рассмотрены преимущества от применения в составе системы аккумулирования суперконденсаторов на основе графена.

Создание искусственного рифа при помощи 3D-технологий

В статье авторы описывают результаты работы над проектом с использованием аддитивных технологий.

От разрушителя Лондона до покорителя космоса

В статье автор рассказывает о истории создания первой в мире баллистической ракеты и ее влияние на жизнь в современном мире с передовыми технологиями.

Моделирование движения частиц пыли в циклоне-пылеулавливателе в экстремальных условиях (на примере Марса)

В работе рассматривается проблема, связанная с извлечением пыли из контролируемой среды обитания людей, при колонизации планеты Марс. Проводится эксперимент по моделированию движения частиц пыли в циклоне относительно его применения на планете Марс и...

Прикладная космология: от макета к компьютерной модели Солнечной системы

Статья посвящена вопросам происхождения Солнечной системы. Рассмотрены гипотезы возникновения планетарных систем около звёзд в галактиках. Предложены модели визуализации Солнечной системы с помощью макетов и компьютерных программ.

Технологии и техника бурения скважин во льдах тепловым способом

В статье авторы рассматривают технологии и технические средства бурения льда тепловым способом, особенности их применения.

Разработка 3D модели нефтеперерабатывающего завода с инфраструктурой

Создание 3D моделей, на данный момент, является самым простым способом посмотреть на изделие (здание, механизм и многое другое) и изучить его характеристики в виртуальной среде, прежде чем запускать производство. В ходе данной работы была разработана...

Похожие статьи

Идея безопасной колонизации Марса путём создания искусственного магнитного поля

В статье авторы исследуют проблемы освоения Марса человеком и выделяют главную проблему — отсутствие магнитного поля. В качестве наиболее перспективного способа решения проблемы приведена работа Дж. Грина, директора NASA по изучению планет, о создани...

Анализ перспектив добычи полезных ископаемых на астероидах

В статье проводится анализ перспектив добычи полезных ископаемых на астероидах ввиду ограниченности земных ресурсов. За последние два столетия численность населения Земли увеличилась в восемь раз. Обеспечение ресурсами всей планеты представляет собой...

Проблема засорения космоса

В статье рассмотрены основные причины возникновения космического мусора и дальнейшая перспектива околоземного пространства. Были представлены структуры, занимающиеся мониторингом каталогизированных космических обломков, а также проанализированы наибо...

Суперконденсаторы в системах микрогенерации на базе солнечных батарей

В настоящей статье описывается структура малой СЭС для частного домовладения, представлено описание ее структуры и состава оборудования, рассмотрены преимущества от применения в составе системы аккумулирования суперконденсаторов на основе графена.

Создание искусственного рифа при помощи 3D-технологий

В статье авторы описывают результаты работы над проектом с использованием аддитивных технологий.

От разрушителя Лондона до покорителя космоса

В статье автор рассказывает о истории создания первой в мире баллистической ракеты и ее влияние на жизнь в современном мире с передовыми технологиями.

Моделирование движения частиц пыли в циклоне-пылеулавливателе в экстремальных условиях (на примере Марса)

В работе рассматривается проблема, связанная с извлечением пыли из контролируемой среды обитания людей, при колонизации планеты Марс. Проводится эксперимент по моделированию движения частиц пыли в циклоне относительно его применения на планете Марс и...

Прикладная космология: от макета к компьютерной модели Солнечной системы

Статья посвящена вопросам происхождения Солнечной системы. Рассмотрены гипотезы возникновения планетарных систем около звёзд в галактиках. Предложены модели визуализации Солнечной системы с помощью макетов и компьютерных программ.

Технологии и техника бурения скважин во льдах тепловым способом

В статье авторы рассматривают технологии и технические средства бурения льда тепловым способом, особенности их применения.

Разработка 3D модели нефтеперерабатывающего завода с инфраструктурой

Создание 3D моделей, на данный момент, является самым простым способом посмотреть на изделие (здание, механизм и многое другое) и изучить его характеристики в виртуальной среде, прежде чем запускать производство. В ходе данной работы была разработана...

Задать вопрос