Сегодня России приходится отвечать на вызовы современных глобальных трансформаций. Они затрагивают все сферы общественной жизни, и наука не является исключением. Для сохранения и развития научно-технического потенциала России в Десятилетие науки и технологий принимаются различные меры, среди которых привлечение талантливой молодежи в сферу исследований. Дети постоянно проявляют удивительные способности и таланты в науке.
Знаете ли вы, что именно благодаря детской фантазии сегодня мы пользуемся пластилином, прыгаем на батуте и общаемся с незрячими и плохо видящими людьми, используя шрифт, который изобрел сын сапожника? Дети не только демонстрируют свои потрясающие навыки и знания, но и создают уникальные изобретения, которые могут изменить нашу жизнь к лучшему. О том, как молодые умы страны вносят свой вклад в развитие отечественной науки, — в репортаже проектного офиса Десятилетия науки и технологий, приуроченному к Международному дню защиты детей.
Экзоскелет для спасателей
Изобретение Виктории — это мобильная роботизированная система, которая способна за счет конструкции приводов и датчиков считывать движения человека. В случае самой руки — увеличивать ее силовые возможности. Главное преимущество изобретения, по словам девушки, — это индивидуальный подход при создании. По задумке, при производстве такого экзоскелета должны учитываться индивидуальные параметры человека, вплоть до мельчайших деталей его физиологии. Это поможет спасателям достичь максимально эффективных показателей при использовании экзоскелета во время ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. Кроме того, экзоскелет человеческой руки может помочь не только в аварийных случаях, но и при строительстве зданий.
Первую версию конструкции девушка сделала из конструктора Lego для робототехники, что позволило понять, какие трудности и проблемы могут возникнуть при создании прототипа. На следующем этапе в ход пошли уже совсем не детские материалы: каркас был сделан из металла, а корпус из композитных материалов. Виктория отмечает, что композитные материалы необходимо использовать для подобных конструкций, потому как они более прочные и легкие по сравнению с металлом, а также имеют высокие огнеупорные свойства. «Главная трудность при работе над экзоскелетом заключалась в нехватке знаний и опыта. Какие-то части мне приходилось переделывать по несколько раз. Например, электрическую составляющую. Довольно сложно с первого раза воплощать такие идеи в жизнь без ошибок. Но я не отступала. При появлении трудностей предпринимала новые попытки и, в конечном счете, у меня получилось воплотить в жизнь свою задумку», — делится своими впечатлениями Виктория.
Возможно ли безопасно заправить автомобиль?
На этот вопрос нашел ответ Сергей Ковтун, учащийся Мастерской талантов «Сибириус» (г. Радужный, Ханты-Мансийск). Школьник спроектировал для автозаправочных станций (АЗС) систему, способную блокировать подачу топлива с работающим при заправке автомобиля двигателем. Свой проект Сергей представил во время Международного инженерного чемпионата «CASE-IN» (Чемпионат «CASE-IN»), включенного в Десятилетие науки и технологий, и стал призером в номинации «Конкурс проектов, макетов среди школьников 6-8 классов». В соревнованиях приняли участие 340 школьников из 40 регионов России.
Сергей обучается на направлении Хай-тек в школьном «Кванториуме» где ребята в числе прочих тем изучают упрощение быта и обеспечение безопасного пребывания в городе. Во время одного из уроков школьники изучали тему автозаправок и рассмотрели случаи, когда водители не глушат двигатели своих автомобилей на АЗС во время заправки. Это, в свою очередь, может привести к появлению искры и дальнейшему возгоранию. Позже школьник посмотрел в интернете подборку подобных ситуаций, где наглядно были показаны разрушительные последствия таких действий. Так у юного изобретателя возникла идея создания проекта «Безопасная АЗС». «В первую очередь я оценил масштаб проблемы, найдя в интернете статистику причин пожаров и возгораний на АЗС и обращений в страховые компании, где весомую часть занимали обращения по поводу вырванных автомобилями топливозаправочных пистолетов. Я понял, что эта тема актуальная, и начал разработку собственного проекта», — поделился своими впечатлениями от увиденного Сергей.
Упомянутых выше устройств, используемых в системе «Безопасная АЗС», достаточно для ее нормального функционирования, но исследователь отмечает, что плату Arduino Uno можно заменить другими микроконтроллерами. В частности, STM32 позволит работать устройству при более низких температурах (до -40 градусов С°), либо использовать промышленные программируемые реле российских производителей OWEN или ONI. Кроме того, Сергей уже высчитал стоимость серийного производства своей конструкции, опираясь на цену соответствующих комплектующих в интернет-магазинах, беря в учет самые распространенные из них. Цена такого устройства составит 5,9 тыс. рублей. Разработкой юного изобретателя уже заинтересовалась одна региональная АЗС. Сейчас Сергей хочет провести мониторинг городских автозаправок, чтобы понять выявить спрос на такие предохранительные системы.
Загрязнение воздуха: как избежать аварийных ситуаций?
«Идея изобретения у меня появилась после аварии на одной из котельных в Тыве этой зимой, произошедшая из-за высокой концентрации угольной пыли в воздухе. Это событие подтолкнуло меня создать устройство, способное обеспечивать безопасность и предупреждать подобные происшествия. В процессе создания я понял, что мое устройство поможет определять источники загрязнения. В Хакасии зимой воздух становится грязным. Я думаю, что мое устройство будет способствовать поиску причины загрязнения, что дальнейшем поможет найти способы решения этой проблемы», — поделился историей создания своего изобретения Егор Палкин.
«В процессе разработки устройства возникли трудности с доставкой компонентов из-за того, что я проживаю в отдаленном районе. Сказывалась нехватка некоторого оборудования для создания корпусов и крепежных элементов. Поэтому пришлось выходить из положения при помощи подручных материалов. В целом, для изготовления моего устройства можно использовать доступные элементы, такие как печатные платы, микроэлементы, а также 3D-принтер для создания корпуса. Программный код устройства можно индивидуализировать для каждого предприятия в зависимости от их потребностей, что делает процесс адаптации конструкции более гибким», — рассказал о процессе работы над устройством Егор.
Изобретатель отмечает, что себестоимость конструкции не превысит 2 тыс. рублей, т. к. используется модульная сборка. При унификации устройства под большинство предприятий ТЭК стоимость станет еще ниже. На данный момент школьник уже предложил свое устройство местной ресурсоснабжающей организации для тестирования. Егор советует молодым изобретателям начинать с малого и больше внимания уделять изучению теории, не бояться ошибок и провалов. Каждый свой проект стоит доводить до конца и рассматривать даже самые необычные идеи, потому что именно они могут стать основой для очень интересных и нужных вещей.
Сегодня дети-изобретатели играют важную роль в развитии российской науки и технологий. Их талант, креативность и инновационные идеи являются ценным активом для нашего общества. Поддержка этих молодых ученых поможет им раскрыть свой потенциал, вдохновит других детей и будет способствовать развитию инноваций и экономическому росту страны в Десятилетие науки и технологий. Поэтому особенно важно поддерживать условия для развития юных изобретателей для реализации самых смелых идей.
Никита Шульгин