Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времени. Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, арифмометр, компьютер. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счётов даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора. Естественно, производительность и скорость счёта современных вычислительных устройств уже давно превосходят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.

История вычислительной техники

Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времени.

Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, арифмометр, компьютер. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счётов даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора. Естественно, производительность и скорость счёта современных вычислительных устройств уже давно превосходят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.

Ранние приспособления и устройства для счёта

Человечество научилось пользоваться простейшими счётными приспособлениями тысячи лет назад. Наиболее востребованной оказалась необходимость определять количество предметов, используемых в меновой торговле. Одним из самых простых решений было использование весового эквивалента меняемого предмета, что не требовало точного пересчёта количества его составляющих. Для этих целей использовались простейшие балансирные весы, которые стали одним из первых устройств для количественного определения массы.
Принцип эквивалентности широко использовался и в другом простейшем счётном устройстве — абаке, или счётах. Количество подсчитываемых предметов соответствовало числу передвинутых костяшек этого инструмента.

Сравнительно сложным приспособлением для счёта могли быть чётки, применяемые в практике многих религий. Верующий как на счётах отсчитывал на зёрнах чёток число произнесённых молитв, а при проходе полного круга чёток передвигал на отдельном хвостике особые зёрна-счётчики, означающие число отсчитанных кругов.
С изобретением зубчатых колёс появились и гораздо более сложные устройства выполнения расчётов. Антикитерский механизм, обнаруженный в начале XX века, который был найден на месте крушения античного судна, затонувшего примерно в 65 году до н. э. (по другим источникам в 80 или даже 87 году до н. э.), даже умел моделировать движение планет. Предположительно его использовали для календарных вычислений в религиозных целях, предсказания солнечных и лунных затмений, определения времени посева и сбора урожая и т. п. Вычисления выполнялись за счёт соединения более 30 бронзовых колёс и нескольких циферблатов; для вычисления лунных фаз использовалась дифференциальная передача, изобретение которой исследователи долгое время относили не ранее чем к XVI веку. Впрочем, с уходом античности навыки создания таких устройств были позабыты; потребовалось около полутора тысяч лет, чтобы люди вновь научились создавать похожие по сложности механизмы.

Необычные вычислители

Палочки Непера

Для умножения были предложены палочки Непера.

Изобретены шотландским математиком Джоном Непером (первым автором, предложившим логарифмы) и описаны им в трактате 1617 года.

Прибор Непера мог непосредственно прилагаться только к исполнению действия умножения. С гораздо меньшими удобствами производится при помощи этого прибора действие деления. Успех этого прибора, хотя едва ли вполне заслуженный, был так значителен, что в честь как самого прибора, так и его изобретателя писались даже хвалебные стихи.

Логарифмические линейки, таблицы и рисунки (номограммы)

Потребность в сложных расчётах в XVI веке быстро росла. Значительная часть трудностей была связана с умножением и делением многозначных чисел.

Это привело к появлению на протяжении кратчайшего времени (1614—1623 гг.) сразу четырёх новых типов вычислителей:

логарифмических таблиц,

логарифмических линеек,

механических арифмометров (скорее переоткрыты, ибо существовали в античности),

палочек Непера встреченных с восторгом, но вскоре — полностью заброшенных.

Позже уже в XIX веке на базе логарифмов и логарифмических линеек возникла и их графический аналог -

номограммы,

которые стали использоваться для вычисления самых разных функций.

Логарифмы и логарифмические таблицы

Определение логарифмов и таблицу их значений (для тригонометрических функций) впервые опубликовал в 1614 году шотландский математик Джон Непер.

Неперу пришла в голову идея: заменить трудоёмкое умножение на простое сложение, сопоставив с помощью специальных таблиц геометрическую и арифметическуюпрогрессии, при этом геометрическая будет исходной. Тогда и деление автоматически заменяется на неизмеримо более простое и надёжное вычитание.

Логарифмические таблицы, расширенные и уточнённые другими математиками, повсеместно использовались для научных и инженерных расчётов более трёх веков, пока не появились электронные калькуляторы и компьютеры.

Логарифмические линейки

Математик Эдмунд Уингейт[en] усовершенствовал «шкалу Гюнтера», введя две дополнительные шкалы. Одновременно (1622 год) свой вариант линейки, мало чем отличающийся от современного, опубликовал в трактате «Круги пропорций» Уильям Отред, который и считается автором первой логарифмической линейки. Сначала линейка Отреда была круговой, но в 1633 году было опубликовано, со ссылкой на Отреда, и описание прямоугольной линейки. Приоритет Отреда долгое время оспаривал Ричард Деламейн, который, вероятно, независимо реализовал ту же идею.

Дальнейшие усовершенствования сводились к появлению второй подвижной линейки-«движка» (Роберт Биссакер, 1654 и Сет Патридж, 1657), разметке обеих сторон линейки (тоже Биссакер), добавление двух «шкал Уингейта», отметке на шкалах часто используемых чисел (Томас Эверард, 1683). Бегунок появился в середине XIX века (А. Мангейм).

Логарифмические линейки использовались несколькими поколениями инженеров и других профессионалов, вплоть до появления карманных калькуляторов. Инженеры программы «Аполлон» отправили человека на Луну, выполнив на логарифмических линейках все вычисления, многие из которых требовали точности в 3—4 знака.

На базе логарифмических линеек созданы специализированные вычислители:

Артиллерийская линейка

Навигационная линейка

Линейка Дробышева

Офицерская линейка

Кардиологическая линейка

Навигационные расчетчики

Номограммы


Любой график функции можно использовать как простейший вычислитель. Для использования его нужна шкала, линейка (или частая координатная сетка), иногда — циркуль. Ещё реже — другие вспомогательные устройства. Результаты считываются визуально и записываются на бумагу. Для умножения и деления — достаточно нанести на бумагу логарифмическую шкалу рядом с обычной и использовать циркуль — получится вычислитель.

В принципе, логарифмическая линейка тоже позволяет ввести и рассчитывать самые разные функции. Но для этого нужно усложнять механику: добавлять дополнительные линейки и т. д. Главная же сложность — их нужно изготовлять, а механика в каждом случае может потребоваться разная. Поэтому разнообразие механических линеек довольно ограничено. Этого основного недостатка лишены номограммы -— графики функции от нескольких переменных со шкалами, позволяющее определять значения этих функций с помощью простых геометрических операций (например, прикладывания линейки) . Например, решать квадратное уравнение без применения формул. Для использования номограммы достаточно иметь её распечатку, линейку и максимум — циркуль, которые раньше были у любого инженера. Другим преимуществом номограмм — их двухмерность. Это позволяет строить сложные двухмерные шкалы, увеличивать точность, строить номограммы сложных функций, совмещать множество функций на одной номограмме, давать серию проекций трёхмерных функций и т. д. Разработка теории номографических построений началась в XIX веке. Первой была создана теория построения прямолинейных сетчатых номограмм французским математи.


Первые арифмометры

В 1623 году Вильгельм Шиккард придумал «Считающие часы» - первый арифмометр, умеющий выполнять четыре арифметических действия. Считающими часами устройство было названо потому, что, как и в настоящих часах, работа механизма была основана на использовании звёздочек и шестерёнок. Это изобретение нашло практическое использование в руках друга Шиккарда, философа и астронома Иоганна Кеплера.

За этим последовали машины Блеза Паскаля («Паскалина», 1642 г.) и Готфрида Вильгельма Лейбница - арифмометр Лейбница.

Лейбниц также описывает двоичную систему счисления - один из ключевых принципов построения всех современных компьютеров. Однако, вплоть до 1940-х многие последующие разработки (включая машины Чарльза Бэббиджа и даже ЭНИАК 1945 года) были основаны на более сложной в реализации десятичной системе.

В 1820 году Шарль Ксавье Тома де Кольмар создано первое серийно выпускавшееся механическое счётное устройство - арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. В основном, он был основан на работе Лейбница.

В 1845 году Израиль Штаффель [en] представил счётную машину, которая кроме четырёх арифметических действий могла бы извлечь квадратные корни. Арифмометры, считающие десятичные числа, использовались до 1970-х.

1804: появление перфокарт

В 1804 году Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, в котором вышиваемый узор определялся перфокартами. Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования.

В 1832 году Семен Корсаков применил перфорированные карты в конструкции разработанных им «интеллектуальных машин]», механических устройств для информационного поиска, являющихся прообразами современных баз данных и, в какой-то степени, — экспертных систем.

В 1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины, принципы программирования которой напрямую восходят к перфокартам Жаккара.

В 1890 году Бюро Переписи США использовало перфокарты и механизмы сортировки (табуляторы), разработанные Германом Холлеритом, чтобы обработать поток данных десятилетней переписи, переданный под мандат в соответствии с Конституцией. Компания Холлерита в конечном счёте стала ядром IBM. Эта корпорация развила технологию перфокарт в мощный инструмент для обработки деловых данных и выпустила обширную линию специализированного оборудования для их записи. К 1950 году технология IBM стала вездесущей в промышленности и правительстве. Предупреждение, напечатанное на большинстве карт, «не сворачивать, не скручивать и не рвать», стало девизом послевоенной эры.

Во многих компьютерных решениях перфокарты использовались до (и после) конца 1970-х. Например, студенты инженерных и научных специальностей во многих университетах во всём мире могли отправить их программные команды в локальный компьютерный центр в форме набора карт, одна карта на программную строку, а затем должны были ждать очереди для обработки, компиляции и выполнения программы. Впоследствии, после распечатки любых результатов, отмеченных идентификатором заявителя, они помещались в выпускной лоток вне компьютерного центра. Во многих случаях эти результаты включали в себя исключительно распечатку сообщения об ошибке в синтаксисе программы, требуя другого цикла редактирование — компиляция — исполнение.


сворачивать, не скручивать и не рвать», стало девизом послевоенной эры.

Во многих компьютерных решениях перфокарты использовались до (и после) конца 1970-х. Например, студенты инженерных и научных специальностей во многих университетах во всём мире могли отправить их программные команды в локальный компьютерный центр в форме набора карт, одна карта на программную строку, а затем должны были ждать очереди для обработки, компиляции и выполнения программы. Впоследствии, после распечатки любых результатов, отмеченных идентификатором заявителя, они помещались в выпускной лоток вне компьютерного центра. Во многих случаях эти результаты включали в себя исключительно распечатку сообщения об ошибке в синтаксисе программы, требуя другого цикла редактирование — компиляция — исполнение.
Автор:Андрей Губин и Артём Баяндин

Техникум: Автоматика 

Группа: ПКС-11

Сверхтяжелые ракеты. Принцип действия. Особенности. Достоинства, недостатки. Обзор основных проектов США (Falcon Heavy, New Glenn), России (Энергия).

«Энергия» (индекс ГРАУ - 11К25) - советская ракета-носитель сверхтяжёлого класса, разработанная НПО «Энергия». Самая мощная из советских ракет-носителей и одна из самых мощных в мире, совместных с «Сатурном-5», «Н-1», «Спейс Шаттлом» и «Falcon Heavy».

Ракета-носитель являющаяся составной частью советской многоразовой транспортной космической системы (МТКС) «Энергия - Буран», но, в отличие от аналогичной американской МТКС «Спейс Шаттл», смоделированная для доставки грузов больших масс и габаритов в околоземное пространство, на Луну, планеты Солнечной системы, а также для пилотируемых полётов, ее создание связи с советскими планами широкого промышленного и военного освоения космоса.

Выполнена по двухступенчатой пакетной схеме с боковым расположением четырёх блоков первой ступени вокруг центральной блока второй ступени. Впервые в СССР использовалось криогенное горючее (водород на второй ступени). Полезная нагрузка устанавливается на боковой поверхности второй ступени. Конструктивные особенности: блочно-модульный принцип компоновки, позволяющий на основе блоков первой и второй ступеней создавать носители среднего и тяжёлого класса грузоподъёмностью от 10 до 200 т. Взаимодействие с планами использования «Энергии» для пилотируемых полётов на ракете применяемые методы повышения надёжности, живучести и безопасности, такие как 3- и 4-кратное дублирование важных систем и возможностей для полётов при отказе одного из двигателей на любом участке траектории.

Разработка

Была создана как универсальная перспективная ракета для выполнения различных задач:

носитель для МТКК «Буран»;

носитель для обеспечения пилотируемых и автоматических экспедиций на Луну и Марс;

для запуска орбитальных станций нового поколения;

для запуска сверхтяжёлых геостационарных спутниковых платформ;

для запуска тяжёлых военных грузов.

Работы по программе «Энергия-Буран» начались в 1976 году, сразу после закрытия программы Н-1; главный конструктором с 1982 года стал Б. И. Губанов.

Главным разработчиком ракеты являлось подмосковное НПО «Энергия» («Предприятие п / я В-2572»), производство осуществлялось на куйбышевском заводе «Прогресс». Главный разработчик системы управления - харьковское НПО «Электроприбор». Блоки ракеты доставлялись на специальном самолёте-транспортировщике ВМ-Т с аэродрома Безымянка на космодром Байконур (на аэродром «Юбилейный»), где в монтажно-испытательном корпусе (МИК) на площадке 112 (филиал завода «Прогресс» - «Предприятие п / я Р -6514 »[8]) осуществлялась сборка ракеты и подготовка к пуску.

Было выполнено лишь два пуска этого уникального комплекса:

15 мая 1987 г. с экспериментальной нагрузкой: спутник «Полюс» (массогабаритный макет «Скиф-ДМ», прототип орбитальной лазерной платформы, в другом источнике - 80-тонный макет боевого космического лазера), не выведен на орбиту из-за сбопа системы ориентации самого КА ;

15 ноября 1988 в составе комплекса МТКК «Буран».

В проведении пусков комплекса было задействовано большое количество представителей различных ракетно-космических предприятий СССР и войсковых частей.

Конструкция

Ракета выполнена по двухступенчатой пакетной схеме на базе блока «Ц» второй ступени в этих установках 4 кислородно-водородных маршевых двигателей РД-0120. Первую ступень составляют четыре боковых блока «А» с одним кислородно-керосиновым четырёхкамерным двигателем РД-170 в каждом. Блоки «А» унифицированы с первой ступенью ракеты-носителя среднего класса «Зенит». Двигатели, которые проходят через замкнутый цикл с дожиганием отработанного турбинного газа в основной камере сгорания. Полезный груз ракеты-носителя (орбитальный корабль или транспортный контейнер) при помощи узлов силовой связи крепится асимметрично на боковой поверхности центральной блока Ц.

Сборка ракеты на космодроме, ее транспортировка, установка на стартовый стол и запуск с помощью переходного стартово-стыковочного блока «Я», который представляет собой силовую конструкцию обеспечивающих механические, пневмогидравлические и электрические связи с пусковым устройством. Применение блока Я удаляет стыковку ракеты со стартовым комплексом в сложных метеоусловиях при воздействии ветра, дождя, снега и пыли. В предстартовом состоянии блок является нижней плитой на раке опирается, чтобы уничтожить ядерные блоки при старте. Блок Я после пуска ракеты остаётся на стартовом комплексе и может использоваться повторно.

Для реализации ресурса двигателей РД-170, рассчитанных на 10 полётов, предусматривалась система возвращения и многократного использования блоков А первой ступени. Система состояла из парашютов, ТТРД мягкой посадки и амортизирующих стоек, которые размещались в специальных контейнерах на поверхности блоков А, однако в ходе конструкторских работ выяснилось, что предложенная схема чрезмерно сложна, недостаточная надёжна и сопряжена с рядом нерешённых технических проблем. К началу лётных испытаний системы возвращения не была реализована, хотя на лётных экземплярах ракеты имелись контейнеры для парашютов и посадочных стоков в которых находилась измерительная аппаратура [14].

Центральный блок оснащён 4 кислородно-водородными двигателями РД-0120 и является несущей конструкцией. Используется боковое крепление груза и ускорителей. Работа двигателей первой ступени начиналась со старта и, в случае двух выполненных полётов, завершалась до момента достижения первой космической скорости [5]. Другим словами, на практике «Энергия» представляла собой не двух-, а также трехступенчатую ракету, так как вторая ступень в момент завершения работы придаёт полезную грузу только суборбитальную скорость (6 км / с), а доразгон осуществлялся либо дополнительным разгонным блоком (по сути, third ступенью ракеты), либо собственными двигателями полезного груза - как в случае с «Бураном»: его объединённая двигательная установка (ОДУ) помогать ему после разделения с носителем до первой космической скорости [15].

Стартовая масса «Энергии» - около 2400 тонн. Ракета (в варианте с 4 бок блоками) способна вывести на орбиту около 100 тонн полезного груза - в 5 раз больше, чем эксплуатируемый носитель «Протон». Также возможны, но не были испытаны, варианты компоновки с двумя («Энергия-М»), с шестью и с восемью («Вулкан») бок блоками, последний - с рекордной грузоподъёмностью до 200 тонн.

Проектировавшиеся варианты

В дополнение к базовому варианту ракеты проектировались 3 основные модификации, рассчитанные на вывод полезной нагрузки различной массы.

Энергия-М

«Энергия-М» (изделие 217ГК «Нейтрон») была наименьшей ракетой в семействе, с уменьшенной примерно в 3 раза грузоподъёмностью относительно РН «Энергия», то есть с грузоподъёмностью 30-35 тонн на НОО.

Число боковых блоков было уменьшено с 4 до 2, вместо 4 двигателей РД-0120 на центральном блоке был установлен только один. В 1989-1991 гг. проходила комплексные испытания, планировался запуск в 1994 году. Однако в 1993 году «Энергия-М» проиграла государственный конкурс (тендер) на создание новой тяжёлой ракеты-носителя; «первый проект состоялся 9 июля 2014 года». Полноразмерный, со всеми составляющими компонентами макет ракеты хранился на Байконуре.

Энергия II (Ураган)

«Энергия II» (также называемая «Ураган») проектировалась как полностью многоразовая. В отличие от основной модификации «Энергии», которая была частично многоразовой (как американский Спейс шаттл), конструкция «Урагана» позволила вернуть все элементы системы «Энергия» - «Буран», аналогично концепции Space Shuttle. Центральный блок «Урагана» должен был входить в атмосферу, планировать и садиться на обычный аэродром.

Вулкан (Геркулес)

Наиболее тяжёлая модификация: ее стартовая масса составляла 4747 т. Используя 8 боковых блоков и центральный блок «Энергии-М» в качестве последней ступени, ракета «Вулкан» (кстати, это название совпадало с упоминанием другой советской тяжёлой ракеты, разработка которой была отменена за несколько лет до этого) или «Геркулес» (что Согласие на участие в проекте. С помощью этой колоссальной ракеты планировалось выполнить наиболее грандиозные проекты: заселение Луны, строительство космических городов, пилотируемый полёт на Марс и т. д.

Закрытие программы

В начале 1990-х работы по программе «Энергия-Буран» были приостановлены. К моменту окончательного закрытия программы (1993) на космодроме «Байконур» в различной стадии готовности находились не менее пяти ракет-носителей «Энергия». Две из них в незаправленном состоянии до 2002 года хранились на космодроме Байконур и являлись собственностью Казахстана; были уничтожены 12 мая 2002 г. при обрушении крыши монтажно-испытательного корпуса на площадке 112. Три находились на различных стадиях строительства на стапелях НПО «Энергия» (ныне РКК «Энергия»), но после закрытия работ задел был уничтожен, уже изготовленные корпуса ракет либо разрезаны, либо выброшены на задний двор предприятия, где продолжают пребывать до сих пор.

Несмотря на прекращение эксплуатации этого носителя, технологии, разработанные для «Энергии», используются и в настоящее время: двигатель боковых блоков «Энергии» РД-170, самый мощный жидкостный двигатель в истории космонавтики, используется (под обозначением РД-171) на первой ступени ракеты-носителя «Зенит» (в том числе в проекте «Морской старт»), а двухкамерный двигатель РД-180 (фактически «половинка» РД-171), спроектированный на основе РД-171, — в американской ракете Атлас-5. Самый маленький вариант — однокамерный РД-191 — используется в новой перспективной российской ракете «Ангара». В двадцатую годовщину первого старта, 15 мая 2007 г., в средствах массовой информации[9] прозвучало мнение, что при наличии средств и задела современной российской космической промышленности потребовалось бы 5—6 лет для возрождения «Энергии».

20 августа 2012 года РКК «Энергия» заявила о желании участвовать в тендере на разработку ракеты-носителя тяжёлого класса, которая может занять 5—7 лет. Однако РКК «Энергия» заявку на участие в тендере не подала, его выиграл Российский Центр имени Хруничева.

В августе 2016 г. в СМИ появилась информация, что в госкорпорации «Роскосмос» приступили к проектированию новой ракеты сверхтяжёлого класса, создать которую планируется, используя задел программы «Энергия-Буран», в частности, двигатели РД-171. Однако в мае 2017 года в РКК «Энергия» заявили, что разработка нового сверхтяжа обойдется в 1,5 раза дешевле, чем прямое копирование РКН «Энергия».

Falcon Heavy

Falcon Heavy (букв. с англ. — «Тяжёлый „Сокол“») — американская ракета-носитель (РН) сверхтяжёлого класса с возможностью частично-повторного (кроме II ступени) использования, спроектированная и произведённая компанией SpaceX. Относится к семейству Falcon и является одной из крупнейших ракет-носителей в истории мирового космического ракетостроения. Разработана на основе РН Falcon 9 и использует существенно видоизменённую модификацию её первой ступени в качестве центрального блока (I ступени), а также модифицированные две дополнительные первые ступени Falcon 9 в качестве боковых ускорителей (так называемой «нулевой ступени»).

На момент первого запуска — самая грузоподъёмная, мощная и тяжёлая ракета-носитель из находящихся в эксплуатации. Также Falcon Heavy принадлежит абсолютный рекорд по числу маршевых двигателей (28, в том числе 27 одновременно работающих) среди успешно летавших ракет-носителей. С инженерной точки зрения несомненный интерес представляет то, что если Falcon Heavy успешно «наработает статистику [удачных] пусков» — это будет означать опровержение общепринятой среди специалистов-ракетчиков ещё с середины 1970-х гг. точки зрения, что добиться приемлемой надёжности «супермультидвигательной» РН технически невозможно — и, как следствие, переворот в технических концепциях создания тяжёлых и особенно сверхтяжёлых РН.

Первый тестовый запуск Falcon Heavy был успешно произведён 6 февраля 2018 года.

История создания

О разработке ракеты-носителя Falcon Heavy руководитель компании SpaceX Илон Маск заявил на пресс-конференции в Национальном пресс-клубе. в Вашингтоне, округ Колумбия, 5 апреля 2011 года. Первоначально был заявлен как дата первого пуска 2013 год (со стартовой площадки на базе ВВС США Ванденберг).

После аварии ракеты-носителя Falcon 9 в июне 2015 года приоритет работ над первым пуском Falcon Heavy, который планировался в конце года, был снижен в пользу ускорения возвращения к полётам ракеты Falcon 9, и перенесён сначала на весну 2016-го, а позже — на конец 2016 года. Изменена была и стартовая площадка для дебютного пуска — на LC-39A Космического центра имени Дж. Ф. Кеннеди во Флориде. На стартовом комплексе проводились работы по его переоборудованию для запусков Falcon Heavy.

Повреждение стартового комплекса SLC-40 при взрыве Falcon 9 в сентябре 2016 года вынудило компанию SpaceX к ускорению работ по вводу в действие комплекса LC-39A для переноса на него своих пусковых операций на Восточном побережье США. Завершение работ по адаптации стартового стола под пуски Falcon Heavy было отложено в пользу максимально скорого начала пусков ракеты Falcon 9 с этой стартовой площадки. После восстановления комплекса SLC-40, которое закончилось осенью 2017 года, пуски Falcon 9 были перенесены на него, позволив завершить подготовку комплекса LC-39A для дебютного пуска Falcon Heavy, который ожидался в начале 2018 года.

Хотя изначально Falcon Heavy была разработана для отправки людей в космос, включая миссии на Луну и на Марс, на февраль 2018 года запланированные пилотируемые полёты на ней не предусматриваются; взамен предполагается использовать ракету-носитель для отправки в космос массивных грузов, например таких, как тяжёлые искусственные спутники Земли и автоматические межпланетные станции.

Грузоподъёмность

После успешного первого запуска 6 февраля 2018 года стала крупнейшей используемой на данный момент ракетой-носителем, вдвое превосходя Delta IV Heavy по полезной нагрузке, которую может вывести на низкую опорную орбиту. Однако эта ракета-носитель не является крупнейшей в истории космонавтики, поскольку использовавшиеся ранее ракеты-носители «Сатурн-5» и «Энергия» могли нести полезную нагрузку до 141 и 105 тонн соответственно (также расчётную максимальную полезную нагрузку до 100 т имела советская РН Н-1/Н-1Ф, но все её пуски были безуспешны). Планируется, что в невозвращаемом варианте Falcon Heavy сможет доставлять до 63,8 т на низкую опорную орбиту, до 26,7 т на геопереходную орбиту, до 16,8 т — на отлётную траекторию к Марсу и до 3,5 т — на отлётную траекторию к Плутону (при современном или близком к таковому положении последнего на орбите). При условии возвращения на Землю и боковых ускорителей и первой ступени РН — на НОО Falcon Heavy сможет выводить полезную нагрузку массой примерно до 30 т и до 8 т — на ГПО при возвращении на Землю только боковых ускорителей — максимальная масса полезной нагрузки, выводимой Falcon Heavy на ГПО, вырастет до 16 т.

Стоимость запуска

Компания SpaceX заявляет, что стоимость одного запуска составляет 90 миллионов долларов США — при том, что стоимость пуска Delta IV Heavy составляет примерно 435 миллионов долларов. Впрочем, следует отметить, что стоимость пусков Falcon Heavy будет весьма существенно зависеть от выбора их конфигурации — с возвращением боковых ускорителей и I ступени, с возвращением только боковых ускорителей или же полностью в невозвращаемом варианте.

Анонсированная стоимость запуска Falcon Heavy несколько раз менялась. В 2011 году она составляла 80—125 млн долл. В 2012 году указывалась стоимость пуска 83 млн долл. при полезной нагрузке до 6,4 т на ГПО и 128 млн долл. для нагрузки более 6,4 т на ГПО, в 2013 году была указана стоимость соответственно 77,1 и 135 млн долл. С 2014 года на сайте компании указывалась только стоимость запуска с полезной нагрузкой до 6,4 т на ГПО, которая тогда составляла 85 млн долл., увеличившись до 90 млн долл. в 2015 году (для спутников массой до 8 т на ГПО).

Контракты

В мае 2012 года был подписан первый коммерческий контракт с компанией Intelsat на запуск её спутника связи ракетой-носителем Falcon Heavy. Из-за задержек с разработкой ракеты впоследствии запуск спутника Intelsat 35e был перенесён на ракету-носитель Falcon 9.

В декабре 2012 года ВВС США подписали контракт со SpaceX на запуск космических аппаратов по программе министерства обороны STP-2 (англ. Space Test Program; Космическая испытательная программа — 2) с помощью Falcon Heavy. Миссия подразумевает выведение двух основных аппаратов и множества второстепенных на различные орбиты и будет использоваться как часть сертификации ракеты-носителя для более важных правительственных оборонных заказов.

В июле 2014 года компания Inmarsat подписала соглашение на запуски 3 своих спутников ракетой Falcon Heavy. В связи с задержками, в декабре 2016 года запуск одного из этих спутников был отдан конкуренту SpaceX, компании Arianespace, для запуска на ракете-носителе «Ариан-5». Другой спутник, Inmarsat-5 F4, запущен ракетой Falcon 9.

В начале 2015 года компания ViaSat подписала соглашение на запуск с помощью Falcon Heavy спутника ViaSat-2, но в феврале 2016 года компанией было принято решение переместить запуск этого спутника на ракету «Ариан-5», для того чтобы остаться в рамках намеченного контрактными обязательствами расписания. Тем не менее, контракт со SpaceX был сохранён — на запуск одного из трёх спутников следующего поколения ViaSat-3 в 2019—2020 годах с опцией на запуск ещё одного.

В апреле 2015 года был подписан контракт с компанией ArabSat (англ. Arab Satellite Communications Organization) на запуск спутника Arabsat-6A.

В апреле 2016 года SpaceX объявила о планах запуска с помощью Falcon Heavy миссии Red Dragon для демонстрации технологии управляемой реактивной посадки на поверхность Марса. Изначально запуск намечался на 2018 год, позже был перенесён на 2020. Однако в середине июля 2017 года Илон Маск объявил на конференции ISSR&D в Вашингтоне, что SpaceX отказывается от проекта Red Dragon в связи с тем, что космические корабли Dragon следующих версий будут иметь парашютную систему посадки, причём на беспилотном варианте корабля Dragon двигателей SuperDraco не будет вообще.

27 февраля 2017 года компания SpaceX анонсировала план полёта пилотируемого корабля Dragon V2 с двумя частными пассажирами с выполнением облёта Луны и возвратом на Землю. Запуск был намечен на конец 2018 года ракетой-носителем Falcon Heavy. Однако в феврале 2018 года SpaceX отказалось от сертификации Falcon Heavy для пилотируемых полетов в пользу многоразовой системы BFR. Если разработка BFR затянется, то SpaceX вернётся к первоначальному плану с использованием Falcon Heavy. В любом случае, это решение означает, что частный пилотируемый облёт Луны отложен на несколько лет.

Конструкция

Falcon Heavy состоит из усиленной модификации первой ступени Falcon 9 в качестве центрального блока (первой ступени), двух дополнительных первых ступеней Falcon 9 в качестве боковых ускорителей (так называемая «нулевая ступень») и второй ступени. В СССР и России такие боковые ускорители классифицируются как первая ступень, а центральный блок — как, соответственно, вторая ступень; таким образом — по советской/российской классификации Falcon Heavy является не 2-, а 3-ступенчатой ракетой-носителем.

Боковые ускорители

Два ускорителя, выполненных на основе первой ступени Falcon 9, закрепляются по бокам первой ступени ракеты-носителя. На верхушке ускорителей размещён композитный защитный конус. Каждый ускоритель имеет по 9 жидкостных ракетных двигателей Merlin 1D, расположенных по схеме Octaweb, с одним центральным двигателем и остальными восемью, расположенными вокруг него.

Первая ступень

Первая ступень Falcon Heavy являет собой конструктивно усиленный центральный блок, выполненный на основе первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 FT, модифицированный для закрепления двух боковых ускорителей. Оборудован девятью жидкостными ракетными двигателями Merlin 1D. Сверху расположен переходной отсек, вмещающий двигатель второй ступени и оборудованный механизмами расстыковки ступеней.

Суммарно 27 двигателей Мерлин 1D (центральный блок и боковые ускорители) создают тягу 22 819 кН на уровне моря и 24 681 кН в вакууме.

Falcon Heavy, как и Falcon 9, оснащена элементами системы многоразового использования для контролируемого возвращения и мягкой посадки как центрального блока, так и боковых ускорителей. Возврат ступеней снижает максимальную полезную нагрузку ракеты-носителя. В связи с тем, что первая ступень Falcon Heavy при расстыковке со второй ступенью будет обладать значительно большей скоростью и находиться намного дальше от стартовой площадки, в сравнении с первой ступенью Falcon 9, необходимость её возврата на посадочную площадку повлечёт значительное снижение массы выводимой нагрузки. Поэтому в высокоэнергетических запусках на геопереходную орбиту первая ступень Falcon Heavy будет осуществлять посадку на плавучую платформу. Боковые ускорители, напротив, будут иметь возможность возврата к месту старта и посадки на землю при подавляющем большинстве сценариев запуска. Для посадки боковых ускорителей Falcon Heavy на территории Посадочной зоны 1 планируется создать ещё две посадочные площадки.

Изначально планировалась возможность установки на Falcon Heavy уникальной системы перекрёстной подачи топлива, позволяющей двигателям центрального блока использовать топливо из боковых ускорителей в первые минуты после старта. Это давало бы возможность сохранить больше топлива в центральном блоке для более продолжительной его работы после отделения боковых ускорителей, и, как следствие, увеличить максимальную массу выводимой полезной нагрузки. Впоследствии приоритет этих работ был снижен из-за нежелания дополнительно усложнять конструкцию, а также из-за отсутствия на рынке спроса на столь тяжёлую полезную нагрузку. Разработка данной системы продолжается, её внедрение возможно в будущем. На начальном этапе будет использоваться схема, при которой сразу после запуска ракеты-носителя тяга двигателей центральной секции будет максимально снижена для экономии топлива. После отделения боковых ускорителей двигатели первой ступени будут снова включены на полную тягу. Подобную схему использует ракета-носитель Delta IV Heavy.

Вторая ступень

Вторая ступень РН Falcon Heavy аналогична используемой на ракете-носителе Falcon 9 и оснащена одним двигателем Merlin 1D Vacuum с номинальным временем работы 397 секунд и максимальной тягой в пустоте 934 кН. Конструкция двигателя позволяет запускать его многократно в течение полёта.

Стартовые площадки

По состоянию на 2017 год SpaceX готовит следующие стартовые комплексы для ракеты-носителя Falcon Heavy:

Космический центр Кеннеди (мыс Канаверал, Флорида, США) — LC-39A; арендуется у NASA. Ранее стартовый комплекс использовался для пусков ракет Сатурн-5 и системы Спейс Шаттл. В настоящее время стартовый комплекс используется для пусков Falcon 9 и Falcon Heavy, в дальнейшем планируется использовать его для пилотируемых запусков корабля Dragon V2, первый запуск намечен на 2018 год.

База ВВС США Ванденберг (Калифорния, США) — SLC-4E; арендуется у ВВС США. Ранее стартовый комплекс использовался для пуска ракет Титан-3 и Титан-4. В настоящее время используется для пусков Falcon 9 и модернизируется для пусков Falcon Heavy.

Посадочные площадки

В соответствии с объявленной стратегией возврата и повторного использования первой ступени Falcon 9 и Falcon Heavy, компания SpaceX заключила договор аренды на использование и переоборудование 2 площадок на Восточном и Западном побережьях США.

База ВВС США на мысе Канаверал — Посадочная зона 1 (бывший стартовый комплекс LC-13); арендуется у ВВС США.

База ВВС США Ванденберг — стартовый комплекс SLC-4W; арендуется у ВВС США.

Данные стартовые комплексы дооборудованы площадками для управляемого приземления как боковых ускорителей Falcon Heavy, так и первой ступени этой РН.

Кроме того, компания SpaceX владеет специально изготовленными для посадки первой ступени Falcon 9 плавучими платформами, которые в будущем могут использоваться и для посадки центрального блока (первой ступени) ракеты-носителя Falcon Heavy.

Первый запуск

В марте 2017 года было анонсировано, что при первом запуске ракеты-носителя, в качестве боковых ускорителей будут повторно использованы 2 первые ступени ракеты-носителя Falcon 9, возвращённые после предыдущих пусков. Во время дебютного полета планировалось возвращение боковых ускорителей к месту пуска и посадка их на Посадочной зоне 1, в то время как центральный блок (первая ступень) выполнит посадку на плавучей платформе Of Course I Still Love You[29].

Рассматривалась также возможность, что при дебютном пуске будут проведены испытания по возврату второй ступени ракеты-носителя.

В начале апреля 2017 года на испытательном предприятии SpaceX в Техасе был установлен для статичного прожига первый боковой ускоритель для дебютного пуска Falcon Heavy — восстановленная и модифицированная первая ступень B1023, севшая на плавучую платформу после запуска спутника Thaicom 8 в мае 2016 года.

В конце апреля его место на испытательном стенде занял новый центральный блок B 1033. 9 мая 2017 года компания SpaceX сообщила об успешном прожиге этой ступени.

Вторым боковым ускорителем для первого запуска стала ступень B1025, вернувшаяся на посадочную площадку после запуска SpaceX CRS-9 в июле 2016 года.

1 декабря 2017 года Илон Маск объявил, что в качестве полезной нагрузки для первого пуска ракеты-носителя Falcon Heavy будет использован его личный электромобиль Tesla Roadster, который планировалось вывести на орбиту в направлении Марса. Позже стали доступны фотографии автомобиля внутри головного обтекателя ракеты.

20 декабря были опубликованы фотографии ракеты-носителя, собранной в ангаре стартового комплекса LC-39A в Космическом центре Кеннеди.

28 декабря 2017 года Falcon Heavy была впервые установлена на стартовой площадке LC-39A, а 24 января 2018 года, спустя несколько недель задержек, одна из которых была связана с приостановкой работы правительства США , был осуществлён тестовый прожиг всех 27 двигателей Merlin 1D длительностью в 12 секунд.

Первый испытательный запуск Falcon Heavy был успешно произведён 6 февраля 2018 года в 20:45 UTC со стартовой площадки LC-39A в Космическом центре Кеннеди. После отстыковки два боковых ускорителя успешно приземлились на посадочных площадках на мысе Канаверал. Посадка центрального блока на плавучую платформу была неуспешной. Перед посадкой ступень не смогла воспламенить топливо тормозных двигателей, так как закончилась пирофорная смесь триэтилалюминия и триэтилборана (TEA-TEB), используемая в качестве жидкости для зажигания. Два двигателя из трёх не запустились для посадочного импульса и ступень упала примерно в 100 метрах от плавучей платформы, врезавшись в воду со скоростью ~ 130 м/с и повредив при этом два двигателя платформы.

В компании не планировали повторно запускать используемые в тестовом полёте центральный блок и ускорители. Боковые ускорители соответствовали спецификации Block 4, а центральный — Block 3. На данный момент SpaceX намерены повторно использовать только финальную версию Block 5. Следующий пуск Falcon Heavy будет осуществлен на трех ступенях Block 5. На последующей конференции Илон Маск заявил, что боковые ускорители в хорошем состоянии и могли бы слетать еще раз, кроме того он рад, что с ними вернулись титановые решетчатые рули, производство которых стоит очень дорого.

Спустя 8,5 минуты после старта ракеты-носителя, вторая ступень вывела электромобиль Tesla Roadster с манекеном внутри, одетым в космический костюм SpaceX, на околоземную орбиту. На 29-й минуте полёта второе, 30-секундное включение ступени подняло орбиту до 180 × 6951 км, наклонение 29°. Последнее, третье включение двигателя второй ступени выполнено через 6 часов после запуска, оно направило ступень с макетом полезной нагрузки на гелиоцентрическую орбиту с перигелием 0,99 а. е. и афелием 1,71 а. е. В июле 2018 года Tesla Roadster пересечёт орбиту Марса, а в ноябре достигнет максимального удаления от Солнца — 255 млн км, немного дальше орбиты Марса. Продолжительная работа второй ступени должна была продемонстрировать способность Falcon Heavy выполнять запуски с прямым выведением спутников на геостационарную орбиту. Сначала при вычислении параметров орбиты была допущена ошибка, однако через некоторое время астроном Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики уточнил параметры орбиты и подтвердил, что она совпадает с ранее запланированной, и Tesla Roadster не находится в путешествии к поясу астероидов.

Вместе с электромобилем на орбиту доставлен дисковый накопитель Arch 5D, высокоустойчивый к тяжёлым условиям открытого космоса, с собранием романов цикла «Основание» писателя-фантаста Айзека Азимова. Тексты были выгравированы лазером на особым образом структурированном кварцевом стекле, диск кратковременно выдерживает температуры до +1000 °С, а при +190 °С его срок годности составляет 13,8 млрд лет. При обычной комнатной температуре данные могут храниться практически до бесконечности. На пластине, изображающей логотип SpaceX, размещённой на адаптере полезной нагрузки, нанесены имена более 6000 сотрудников компании.

New Glenn

New Glenn — двух- или трехступенчатая тяжёлая орбитальная ракета-носитель, имеющая 7.0 м в диаметре, которую разработала компания Blue Origin. Первый запуск этой ракеты планируется произвести до 2020 года с мыса Канаверал.

Проектные работы над ней начались в 2012 году. Технические характеристики первой модели были обнародованы в сентябре 2016 года.

Первая ступень ракеты будет иметь семь двигателей BE-4, также разработанными и изготовленными компанией Blue Origin. Первая ступень многоразовая, как и предшествовавшая ей суборбитальная ракета-носитель New Shepard.

История

Уже через год после начала разработки орбитальной системы, Blue Origin объявила в сентябре 2015 года о существовании новой орбитальной ракеты-носителя. В январе 2016 года Blue Origin сообщила, что новая ракета будет во много раз больше, чем New Shepard, хотя это будет наименьшая из серии орбитальных аппаратов Blue Origin. В сентябре 2016 года был обнародован дизайн ракеты и объявлено её официальное название: New Glenn.

Ранние разработки орбитальных подсистем

Blue Origin начали разработку систем для орбитальных полётов человека ещё до 2012 года. Был проект многоразовой первой ступени ракеты-носителя, которая должна была лететь по суборбитальной траектории, взлетать вертикально, как ракетная ступень обычной многоступенчатой ракеты. Далее ступень отделялась, а верхние ступени продолжали выведение астронавтов на орбиту. При этом, первая ступень ракеты-носителя должна была выполнить вертикальную посадку как это делал суборбитальный агрегатный отсек New Shepard. Затем первая ступень ракеты-носителя должна была заправляться и снова использоваться, что позволило повысить надежность и снизить стоимость вывода человека в космическое пространство.

Ракетный ускоритель проектировался, чтобы выводить на орбиту разрабатываемые компанией Blue Origin биконические космические корабли с космонавтами и грузом. Дизайн корабля предусматривал также возврат на Землю в атмосферу Земли на парашютах, так чтобы впоследствии быть использованным снова в будущих миссиях на околоземной орбите.

Blue Origin смогли выполнить Общие системные требования к орбитальному космическому кораблю уже к маю 2012 года.

Сразу после этого начались испытания двигателя для ракеты-носителя многоразового корабля. Испытание тяги на полную мощность для двигателя верхней ступени BE-3, работающего на жидком кислороде и жидком водороде проводилось в НАСА в октябре 2012 года. Была успешно достигнута полная тяга 100,000 фунтов-силы (около 440 кн).

Ракета-носитель

Дальнейшие планы запуска орбитальной ракеты-носителя были объявлены в 2015 году. К марту 2016 года, название ракеты упомянули как «Very Big Brother.» было отмечено, что это будет двухступенчатая жидкостная ракета. Её конструкция предусматривала многоразовое использование. В январе 2016 года компания Blue Origin заявила, что они планировали объявить подробности о запуске корабля позже, в 2016 году. Тогда и прошла информация, что первый орбитальный запуск планировался со стартового комплекта во Флориде в 2020 году. Первая ступень будет оснащаться жидкостными двигателями[11] BE-4, использующими жидкий метан/жидкий кислород. Во второй ступени будет установлен двигатель BE-3, использующий смесь жидкий водород/жидкий кислород. Количество двигателей на ступенях в тот раз не было объявлено. Также ничего не было неизвестно о стартовой массе полезной нагрузки.

Blue Origin намерена запускать ракеты с комплекса LC-36, а сборка ракет будет происходить на новом заводе, расположенном рядом с комплексом, в Exploration Park. Испытания двигателей BE-4 также будут проводиться во Флориде.

В сентябре 2016 года, Blue Origin сообщила, что ракета будет называться New Glenn в честь первого американского астронавта вышедшего на земную орбиту Джона Гленна. Первая ступень, имеющая 7 метров в диаметре будет оснащаться двигателями BE-4 разработанными компанией Blue Origin. Первая ступень является многоразовой, с вертикальной посадкой, как и суборбитальная ракета-носитель New Shepard, которая предшествовала ей.

Описание и технические характеристики

New Glenn это двухступенчатая орбитальная ракета-носитель имеющая 7.0 метров (23 футов) в диаметре, с дополнительной третьей ступенью и возможностью повторного использования первой ступени.

Первая ступень будет оснащаться семью двигателями BE-4, работающими на смеси метан/кислород, также разработанными и изготовленными компанией Blue Origin. Первая ступень — многоразовая и приземляется вертикально, с технологией, ранее разработанной и испытанной в 2015—2016 годах на суборбитальных ракета-носителях New Shepard.

Вторая ступень будет иметь такой же диаметр и использовать один двигатель BE-4 с удлинённым соплом, предназначенном для работы в вакууме. Двигатель будет работать на таком же топливе и иметь тот же расход, что и двигатель первой ступени. Ожидается, что двухступенчатый вариант ракеты-носителя сможет выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой до 45 т, а на геопереходную орбиту — до 13 т.

Дополнительная третья ступень будет использовать один двигатель BE-3U, также оптимизированный для работы в вакууме, но работающий на смеси водород/кислород в качестве топлива. Этот двигатель также производится компанией Blue Origin и уже применялся на New Shepard, правда в версии, оптимизированной для работы на уровне моря.

Планы запусков

7 марта 2017 года компания Blue Origin объявила о подписании первого контракта на запуск коммерческого спутника компании Eutelsat, запуск предварительно запланирован на 2021-2022 годы. Днём позже был подписан второй контракт, на пять пусков ракеты New Glenn со спутниками OneWeb.

Конец

Авторы 

Тюнин Руслан

Яценко Ярослав 

Техникум автоматика 

группа ПКС-11

Исследовательский проект "Марсо – робот" Исполнитель учащийся МАОУ ДО ЦТР и ГО «Гармония» Шадрин Андрей Руководитель Криворогова Елена Владимировна Многие рабочие места являются трудоемкими и опасными для людей, но не для роботов. Я исследовал какие бывают луноходы, марсоходы и попробовал создать своего, более манёвренного и быстро действенного робота для исследования Марса.

Сегодня, роботы играют огромную роль в развитии технологий строительства и исследовании планет, и с течением времени они будут становиться все более актуальными в использовании.

Многие рабочие места являются трудоемкими и опасными для людей, но не для роботов. У них есть возможности, чтобы перевести исследования на новый уровень.

Давайте выясним, что такое робот:

Робот - автоматическое устройство с антропоморфным действием, которое частично или полностью заменяет человека при выполнении работ в опасных для жизни условиях, при относительной недоступности объекта или для другого использования.

Робот может управляться оператором либо работать по заранее составленной программе. Использование роботов позволяет облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при рутинной работе, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.

Вот так и я хочу создать робота, который будет работать в опасных для человека условиях и исследовать планету Марс.

Итак, моей целью стало:

Создать робота – помощника для базы, проводящей научные исследования Марса и его спутников, в перспективе – колонизация Марса.

А для выполнения этой цели я поставил следующие задачи:

  • Изучение проекта Mars One.
  • Изучение известных сведений о Марсе (книги, интернет ресурсы).
  • Изучение конструкций уже имеющихся роботов (Луноход и др.)
  • Создание конструкции робота.

Сначала я изучил какие роботы уже существуют, изучающие другие планеты.

Затем изучил известные сведения о Марсе.

Марс — четвертая по счету планета, удаленная от Солнца и ближайшая к Земле. Название планеты произошло от имени древнего римского и греческого бога войны — АРЕС.

Поверхность Марса очень разнообразна. Кроме гор, равнин, полярных льдов, практически вся поверхность густо усеяна кратерами. К тому же всю планету окутывает мелкозернистая красноватая пыль.

Я узнал это и многое другое…

Следующим этапом моей работы было изучение проекта MarsOne – это проект, предполагающий полет на Марс с последующим основанием колонии на его поверхности и трансляцией всего происходящего по телевидению.

Организация, создавшая этот проект находится в Нидерландах.

В 2011 году стартовал проект, в 2013 начался отбор астронавтов.

В 2024 году будет запущено 6 грузов. Наш робот будет запущен вместе с этим грузом, для сбора подробной информации о Марсе, чтоб к прибытию первого экипажа люди как можно больше знали о Марсе.

В 2027 году первый экипаж в посадочном модуле высаживается на Марсе.

Изучая конструкции уже имеющихся роботов я узнал, что

Марсохо́д – это планетоход, передвигающийся по поверхности Марса. Мягкая посадка марсоходов осуществляется с помощью спускаемых аппаратов. Автоматические марсоходы управляются дистанционно командами с Земли.

Всего, с целью проведения научных исследований, на Марсе функционировали четыре автоматических марсохода,

Лунохо́д – это любая наземнаясамоходнаяплатформа, предназначенная для передвижений по поверхностиЛуны. В более узком смыслелуноходестьтранспортное средство(транспортная платформа), предназначенное для передвижений по поверхности Луны. Луноход может управляться как водителем на борту, так и дистанционно (например, с Земли), или быть лунным самоходнымроботом.

И многое другое о этих конструкциях.

В начале мой робот только ездил и собирал грунт с поверхности Марса.

Потом я модернизировал манипулятор, который собирает грунт, я добавил моторы, чтобы манипулятор мог самостоятельно перемещаться в пространстве.

Затем я добавил прицеп, в который будет грузиться грунт, предназначенный для дальнейшего изучения в лаборатории.

Добавил видеокамеру, чтобы она давала фото отчёт с поверхности Марса, для более удобного выбора места для поселения.

В будущем я планирую изобрести модуль жизнеобеспечения для астронавтов.

Мой проект посвящен разработке и созданию макета "Ганиметоход - бурильщик"

Здравствуйте, уважаемые эксперты! Меня зовут Фатхутдинов Данил. Представляю работу «Передвижной комплекс «Ганиметоход-бурильщик» с элементами бронирования.

Еще с начальной школы увлекаюсь техническим творчеством, астрономией. Мне нравится читать книги о космических путешествиях, приключениях, а также рассматривать в телескопе планеты, а ещё люблю собирать аппараты из конструктора.

Читая журнал «Кот Шрёдингера», напечатанный МГУ им. Ломоносова, обратил внимание на статью о «Покорении Вселенной». Там говорится о перспективных направлениях космической отрасли. Меня заинтересовал раздел «Есть ли жизнь подо льдом»? Особенно возникло много вопросов по запуску к Юпитеру космических комплексов «Лаплас» Первый комплекс нужен, чтобы наблюдать за спутником с орбиты, а второй для высадки прямо на поверхность Ганимеда, который расплавит лед и начнет искать местные бактерии.

Версия, что под слоем льда «плещется» жидкий океан, в котором теоретически могут обитать организмы- стала настоящим мотивом для создания собственной проектной работы.

Для плавки льда нужно большое количество энергии, а в условиях космоса- это большая проблема. Предлагаю свой вариант её решения- бурения льда при помощи комплекса «Космический бурильщик», в основе которого лежит вращение треугольника Рело. При вращении наружные резцы­­­­ будут выкрашивать лёд, а образовавшуюся массу будет выводить шнековый механизм. Заменив сложные буры (резцы), которые используются при прохождении горных пород, на более простые, достигаем уменьшения массы и возможности ремонта установки. Сломанные резцы смогут заменяться на новые автоматическим отстреливанием сломанного резец и выдвижением нового, который будет размещен в самом треугольнике. Бурение возможно с установки или автономно. Передвижение «Бурильщика» основано на вращении треугольника Рело для обеспечения лучшего прохождения комплекса на неровных поверхностях, заносов, небольших торосов. Сам комплекс изготовлен с применением «Технологии бронирования» (листы расположены под углом наклона 65-75 градусов). Корпус брони представляется набором элементов – шестигранников, имеющих грани неправильных плоских четырехугольников. С помощью такого несложного приема бронирования современных бронемашин снижается поражение от попадания мини метеоритов и других обломков, падающих на спутник Юпитера. Корпус покрыт солнечными панелями для выработки электрической энергии. На корпусе размещены топливные баки для работы комплекса. На Ганиметоходе установлены панорамные камеры и автономное программное обеспечение для навигации на случай задержки связи с Землёй. Благодаря этому Ганиметоход сможет без участия человека перемещаться с нулевым риском, а мы, откинувшись в кресле, просто будем ждать пока Ганиметоход найдет следы маленьких человечков или обитателей океана.

В работе рассматриваются вопросы применения данных антропометрии в космонавтике, а также анализируются антропометрические данные учащихся с точки зрения годности к полетам в космос

Секция 5 ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ

Исследовательский проект

Антропометрия в космосе

Исполнитель

ученица 8А класса лицея № 110

им. Л.К. Гришиной:

Сахапова Валерия

Руководитель: Чайковская

Светлана Геннадьевна

Тема «Антропометрия в космосе» является актуальной, так какантропометрические данные и описательные характеристики состояния тела используются в различных областях человеческой деятельности: спортивном контроле (анализ эффективности физических нагрузок); стандартизации (разработка правил и норм, организация рабочего места); клинической практике (выявление симптомов заболеваний,диагностика); космических исследованиях.

После серии биологических экспериментов по доставке животных в космос и возвращению на Землю отдельных из них приступили к созданию космического корабля, системы которого могли обеспечить жизнедеятельность человека в условиях полета на орбите спутника нашей планеты. Для этого потребовалось решать проблемы медико-биологического, конструкторского и полетного характера. 57 лет назад космонавт должен был быть опытным военным летчиком не выше 170 см и не старше 30 лет, обладать безупречным здоровьем и физической подготовкой на уровне мастера спорта. Что касается "компактности" космонавтов первого отряда, то она связана с небольшими размерами космического корабля "Восход-1". Ограничения по росту сохранились и сейчас, но в целом современные космонавты стали значительно выше. Самые жесткие требования выдвигаются к здоровью потенциальных космонавтов. Проблемы, которые на Земле кажутся несущественными, под воздействием жестких космических условий могут стать фатальными. Что касается уровня физической подготовки, то "космические" нормативы частично сопоставимы с нормативами ГТО для возрастной группы от 18 до 29 лет. Кандидатам нужно продемонстрировать выносливость, силу, скорость, ловкость и координацию.Как считают специалисты, в будущем — при разработке новых моделей космической техники — появится возможность уйти от жестких антропометрических рамок. Требования могут смягчиться уже после введения в эксплуатацию пятиместного космического корабля "Федерация".

Мой проект посвящен изучению использования 3D технологии в образовательных целях.

Мой проект посвящен изучению использования 3D технологии в образовании. Технологии 3D-печати позволяют превратить любое цифровое изображение в объёмный физический предмет, который можно воплотить в домашних условиях. Уже сегодня 3D технологии используются во многих сферах жизни: образование, медицина, производство, строительство и других. Помимо этого, 3D технологии являются одним из важнейших направлений автоматизации и проектирования в современном мире. Я заинтересовался как можно применять 3D технологии в образовательных целях, чем они могут быть полезны. И с какой пользой можно их использовать?

В наше время использование 3D-технологий в образовательных процессах позволяет разнообразить многие уроки, лекции, упрощая образовательный процесс. Они дают множество преимуществ учителям и ученикам. Делают процесс обучения более интересным и полезным.

В современном мире, все больше и больше, растет потребность в изучении иностранных языков, в основе - английского. Наш робот поможет изучать английский язык проще, чем по обычным способам.

Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

Направление: Естественнонаучное

Робот для изучения английского языка

Исполнители:

Сергиенко Дарья и Олейник Елена

Ученицы 8Б класса

Научные руководители:

Жефруа Любовь Владимировна

Учитель физики высшей категории

Филимонова Юлия Игоревна

Руководитель технического кружка

Екатеринбург, 2018

Содержание

I.Теоретическая часть5

1.Английский язык как язык международного общения5

2.Этапы распространения английского языка6

3.Память. Свойства памяти7

4. Виды и типы памяти8

5.Типы восприятия11

6. Варианты запоминания13

7. Виды роботов.14

8. Роботы для изучения английского языка16

Выводы17

II. Практическая часть18

1. Разработка электрической принципиальной схемы18

2. Проектирование печатной платы28

Заключительная часть31

Введение

Уровень языковой подготовки в начальной школе не всегда удовлетворяет современное общество. Мы предлагаем креативный способ выхода из такого положения: изучение иностранного языка посредством создания специального робота.

Важно, чтобы каждый ребенок чувствовал себя свободно и комфортно, принимал активное участие в изучении иностранного языка. К сожалению, на уроке дети выступают в роли послушных исполнителей воли педагога: они выполняют его указания и действуют по написанному им сценарию. И создается лишь иллюзия активности каждого ученика и вряд ли это способствует его творческому развитию. Если основной формой деятельности будет игровая, то процесс обучения будет более эффективной. Уже доказано, что в игровой форме усвоение материала происходит быстрее, но мы предлагаем не просто игру, а использование робота, что еще более заинтересует детей, да и взрослых не оставит равнодушными.

Проблема: Из-за индивидуальных особенностей развития восприятия у человека, не все способы изучения и запоминания информации являются 100% эффективными.

Актуальность: Английский язык становится все более и более популярным. С каждым днем спрос на его изучение возрастает. И каждый ищет для себя самый действенный способ усвоения новой информации, который подойдет именно ему.

Цель исследования: Найти самые подходящие варианты изучения английского языка с учетом разных типов восприятия информации и индивидуальных особенностей человеческой памяти. Определить все «подводные камни» представленных в работе методов.

Задачи исследования:

Изучить литературу по данной теме.

Изучить типы и виды человеческой памяти.

Изучить типы восприятия информации.

Найти различные методы изучения и запоминания новой информации.

Определить, какие методы запоминания больше подходят каждому виду памяти и типу восприятия информации.

Разработать новый способ запоминания информации, который поможет быстро и качественно учить английский язык.

Объект исследования: Лексика английского языка

Предмет исследования: Способы расширения словарного запаса

Гипотеза исследования: Для каждого человека можно подобрать определенный способ изучения английского языка с учетом индивидуальных особенностей его памяти и восприятия.

Методы исследования:

Теоретический;

Анализ;

Синтез;

Сравнение;

Практический;

Гипотеза: Создание робота для изучения английского языка повысит интерес к изучению иностранного (английского) языка

Теоретическая часть

Английский язык как язык международного общения

На сегодняшний день английский язык стал международным языком, он самый распространенный в мире. Более чем для 400 миллионов человек он является родным, для 300 миллионов он остается вторым языком, и еще 500 миллионов, в какой то мере, владеют английским.

Во многих странах английский занимает очень важное место как язык дипломатии, торговли и бизнеса. Мировые финансовые фонды и биржи работают на английском языке

Английский — самый популярный иностранный язык в школах. Самые престижные вузы мира — англоязычные. Знание английского дает возможность получить хорошее образование и построить успешную карьер. Масштабные путешествия англичан на протяжении двух веков принесли свои плоды. В XXI веке английский — язык путешествий. В какую бы страну вы не попали, на английском вас везде поймут.

Английский стал языком XXI века — века технического прогресса и информационных технологи. Сегодня все инструкции и программы для новых гаджетов пишутся на английском. Английский стал языком молодежной культуры. Американские актеры, актрисы, музыканты были и остаются кумирами не одного поколения людей.

В дополнение ко всему вышесказанному, английский язык красивый, мелодичный и легкий в изучении. Английский обладает одним из самых богатых словарных запасов в мире, но при этом в нем не сложная грамматика. Слова сами притягиваются друг к другу, образуя лаконичные и понятные предложения. Международный язык должен быть простым и всем понятным. Возможно, нам очень повезло, что именно такой несложный язык объединил мир.

Этапы распространения английского языка

Можно выделить несколько этапов распространения английского языка с 1600 года до нынешнего времени.

В период с 1350 по 1600 год, в течение 250 лет, на том варианте английского языка, который более всего соответствует настоящему, говорили только в Англии, и число говорящих не превышало семи миллионов человек.

Затем, между 1600 и 1750 годами, с установлением британских колоний, началось постепенное распространение английского языка за пределами страны. В этот промежуток времени покинувшие страну носители языка считали себя выходцами из Великобритании, живущими за рубежом. Это время условно можно обозначить как первый этап в истории глобализации английского языка.

В течение следующего периода, длившегося до начала XX века, на распространение английского языка повлияли три основных фактора. Во-первых, увеличение числа жителей в англо-говорящих поселениях привело к образованию государств, с собственными правительствами, ставших независимыми, что вскоре начало отражаться на английском языке, используемом в этих странах. Во-вторых, получение независимости американской и австралийской колониями в значительной степени обусловило образование вариантов английского языка. В-третьих, в силу стабильности и процветания новых поселений, колоний, государств возникла необходимость в изучении английского языка не англо-говорящими жителями: местными иммигрантами (индусами и мусульманами в Индии, голландцами, испанцами и французами, прибывшими из Европы в Америку). С 1900 года начался третий этап в распространении английского языка. С этого времени в колониях местные жители могли получать образование на английском языке, а в США, Канаде, Австралии иммигрантам была предоставлена возможность изучать английский язык на специальных курсах.

Сегодняшний этап распространения английского языка характеризуется тем, что английский язык уже прочно укоренился и в странах, которые не имели никаких связей с Британской империей. Он изучается в качестве иностранного языка в странах Европы, начиная со школы.

Память. Свойства памяти

Память - это интегрированное психическое отражение прошлого взаимодействия человека с действительностью, информационный фонд его жизнедеятельности. Память лежит в основе способностей человека, является условием научного приобретения знаний, формирования умений и навыков.

Основные свойства памяти:

Ёмкость (объем) - пространственная характеристика памяти, определяемая предельно возможным количеством информации, сохраняемая памятью;

Скорость запоминания - это временная характеристика памяти, заключающаяся в быстроте усвоения и закрепления в памяти поступающей информации;

Длительность хранения - это временная характеристика памяти, определяемая периодом от поступления информации в память до её исчезновения или значительного искажения, изменяющего суть соответствующих сведений;

Точность воспроизведения - это информационная характеристика памяти, отражающая степень безошибочности воспроизведения информации и характеризуемая степенью различия между исходно поступившей в память информацией и её аналогом при воспроизведении;

Скорость воспроизведения - это временная характеристика памяти, обусловленная быстротой извлечения нужной информации из памяти;

Помехоустойчивость - это энергетическая характеристика памяти, заключающаяся в способности памяти противостоять воздействиям, побочным по отношению к её работе с актуально значимым мнемическим материалом и препятствующим его полноценному запоминанию, хранению или воспроизведению.

4. Виды и типы памяти

Человеческая память может быть классифицирована по нескольким основаниям.

1. Время хранения материала:

мгновенная (иконическая) – благодаря этой памяти в течение 0,1–0,5 с удерживается полная и точная картина того, что только восприняли органы чувств, при этом не производится никакой обработки полученной информации;

кратковременная (КП) – способна сохранять информацию короткий промежуток времени и в ограниченном объеме. Как правило, у большинства людей объем КП равен 7 ± 2 единицам. В КП фиксируется лишь наиболее значимая информация, обобщенный образ.

оперативная (ОП) – функционирует в течение заранее определенного времени (от нескольких секунд до нескольких дней) в зависимости от той задачи, которую необходимо решить, после чего информация может быть стерта;

долговременная (ДП) – информация сохраняется на неопределенно долгий срок. В ДП содержится тот материал, который практически здоровый человек должен вспомнить в любой момент времени: свое имя, отчество, фамилию, место рождения, столицу Родины и т. п.

У человека ДП и КП неразрывно связаны. Прежде чем материал поступает на хранение в ДП, он должен быть обработан в КП, что позволяет защитить мозг от перегрузки и длительно сохранять именно жизненно важную информацию.

генетическая память стала выделяться исследователями сравнительно недавно. Это информация, сохраняющаяся в генотипе и передающаяся по наследству, не поддающаяся влиянию обучения и воспитания.

2. Ведущая роль того или иного анализатора:

двигательная – запоминаются и воспроизводятся двигательные реакции, поэтому на ее основе формируются основные двигательные навыки (ходьба, письмо, спорт, танцы, труд). Это один из самых онтогенетически ранних видов памяти;

эмоциональная – запоминание определенного эмоционального состояния и его воспроизведение при повторении ситуации, когда оно возникло в первый раз. Этот вид памяти также возникает у ребенка очень рано, согласно современным исследованиям уже на первом году жизни, хорошо развит у детей дошкольного возраста.

Характеризуется следующими особенностями:

а) особая прочность;

б) быстрое формирование;

в) непроизвольность воспроизведения;

зрительная – преобладает сохранение и воспроизведение зрительных образов. У многих людей именно этот вид памяти является ведущим. Иногда зрительные образы воспроизводятся настолько точно, что напоминают фотографический снимок. О таких людях говорят, что у них эйдетическая память (эйдос – образ), т. е. память, обладающая фотографической точностью.

Эйдетическая память у многих людей хорошо развита в дошкольном возрасте, но у отдельных лиц (чаще это люди искусства) она сохраняется на протяжении всей жизни. Например, В. А. Моцарт, С. В. Рахманинов, М. А. Балакирев могли запомнить и воспроизвести на инструменте сложное музыкальное произведение после всего лишь одного восприятия;

слуховая – способствует хорошему запоминанию и воспроизведению самых разнообразных звуков. Особенно хорошо развита у музыкантов, акустиков и т. п. Как особую разновидность этого вида выделяют словесно-логическую память – это чисто человеческий вид памяти, благодаря которой мы можем быстро и точно запоминать логику рассуждений, последовательность событий и т. п.;

обонятельная – хорошо запоминаются и воспроизводятся запахи;

вкусовая – преобладание в процессах памяти вкусового анализатора;

осязательная – хорошо запоминается и воспроизводится то, что человек смог ощупать, к чему прикоснулся руками и т. п.

Последние три вида памяти не являются для человека столь значимыми, как ранее перечисленные, однако их важность резко возрастает, если функционирование какого-либо из основных анализаторов нарушается, например, когда человек теряет зрение или слух (известно много случаев, когда слепые люди становились отличными музыкантами).

Существует целый ряд профессий, где именно эти виды памяти являются востребованными. Например, дегустаторы должны обладать хорошей вкусовой памятью, парфюмеры – обонятельной. Очень редко бывает, когда у человека преобладает какой-либо один вид памяти. Гораздо чаще в качестве ведущей выступает зрительно-слуховая память, зрительно-двигательная, двигательно-слуховая. Помимо приведенных классификаций память может различаться по таким параметрам, как скорость, длительность, прочность, точность и объем запоминания. Многообразие видов памяти позволяет достигать успеха в различных видах деятельности

Типы памяти:

Наглядно-образная. Благодаря наглядно-образной памяти мы хорошо запоминаем лица, звуки, предметы, их цвет, т.е всё что мы видим.

Словесно-логическая. Словесно-логическая память помогает нам запоминать такие абстрактные понятия, как формулы, схем, термины и т.п

Эмоциональная. Эмоциональная память лучше всего сохраняет пережитые чувства.

5.Типы восприятия

Одна и та же информация, полученная каким-либо определенным способом, воспринимается каждым человеком по-разному. Кто-то после минутного прочтения одной из страниц книги может без труда пересказать ее содержание, другой же не запомнит практически ничего. А вот если такому человеку прочитать тот же текст вслух, он с легкостью воспроизведет в памяти услышанное. Такие различия определяют особенности восприятия информации людьми, каждые из которых присущи определенному типу. Всего их четыре:

Визуалы

Аудиалы

Кинестетики

Дискреты

Зачастую очень важно знать, какой тип восприятия информации является для человека доминирующим и чем он характеризуется. Это значительно улучшает взаимопонимание между людьми, дает возможность максимально быстро и полно донести нужные сведения до своего собеседника.

Визуалы

Это люди, для которых главным органом чувств в процессе познания окружающего мира и восприятия информации является зрение. Они прекрасно запоминают новый материал, если видят его в виде текста, картинок, схем и графиков. В речи визуалов часто встречаются слова, так или иначе связанные с характеристикой объектов по их внешним признакам, самой функцией зрения («посмотрим», «светло», «яркий», «будет видно», «мне кажется»). Такие люди говорят обычно громко, быстро, активно жестикулируют при этом. Визуалы большое внимание уделяют своей внешности, окружающей обстановке

2) Аудиалы

Для аудиалов гораздо проще усвоить то, что они один раз услышали, а не сто раз увидели. Особенности восприятия информации такими людьми заключаются в их умении слушать и хорошо запоминать сказанное как в разговоре с коллегами или родственниками, так и на лекции в институте или на рабочем семинаре. Аудиалы имеют большой словарный запас, с ними приятно общаться. Такие люди умеют прекрасно убеждать собеседника в разговоре с ним. Активному времяпровождению предпочитают спокойные занятия, любят слушать музыку.

3) Кинестетки.

Осязание, обоняние и вкус играют важную роль в процессе восприятия информации кинестетиками. Они стремятся потрогать, ощупать, попробовать предмет на вкус. Значима для кинестетиков и двигательная активность. В речи таких людей часто встречаются слова, описывающие ощущения («мягкий», «по моим ощущениям», «хватать»). Для ребенка-кинестетика необходим телесный контакт с близкими людьми. Для него важны объятия и поцелуи, удобная одежда, мягкая и чистая постель.

4) Дескреты.

Способы восприятия информации напрямую связаны с органами чувств человека. Основная масса людей получает знания при помощи зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса. Однако типы восприятия информации включают в себя и тот, который связан в первую очередь с мышлением. Людей, воспринимающих окружающий мир подобным образом, называют дискретами. Их довольно мало, причем встречаются они только среди взрослых, так как у детей логика развита недостаточно. В молодом возрасте основные способы восприятия информации дискретами – визуальный и аудиальный. И лишь с возрастом они начинают активно размышлять об увиденном и услышанном, открывая при этом для себя новые знания.

6. Варианты запоминания

Мозг человека — уникальный механизм, в котором хранится огромное количество загадок и тайн. Одной из главных функций мозга является способность запоминать вещи, события, образы.

Ученые выделяют три способа запоминания: механический, логический и мнемонический. Разберем подробно каждый из них.

Итак, вот три способа запоминания:

1) Механический

Начнем с механического. Итак, механический способ запоминания — это заучивание наизусть. Выучив что-то, некоторые люди запоминают надолго, а некоторые нет. Механизм работы понятен и много раз испытан. Он вызывает тягостное состояние и неприязнь к предмету, который надо запомнить.

2) Логический

Логический метод встречается очень часто. Он основан на том, что запоминая нужный материал, мы ищем в нем связи с теми знаниями, которые мы уже имеем в запасе. Этот метод зависит от того, насколько хорошо ты понимаешь запоминаемый материал. Он подразделяет несколько способов запоминания:

смысловые опорные пункты — полезен при обработке большого количества материала. В тексте выделяются главные мысли, и уже, отталкиваясь от них, мы можем воспроизводить в памяти нужные детали.

отсечение главного — мы выделяем не главные, а второстепенные пункты, а, обдумывая их, мы можем прийти к главной мысли нужной нам темы.

мнемонический.

Самым интересным способом запоминания является мнемонический. При запоминании мы переводим информацию в образы, которые гораздо легче запомнить. Например, после разговора с человеком через некоторое время вы сможете вспомнить, как он выглядел, во что был одет, какая была погода, время дня и т.д.

7. Виды роботов.

В настоящее время существуют несколько видов роботов:

промышленные

строительные

сельскохозяйственные

транспортные

бытовые

боевые

охранные

исследовательские

Промышленные роботы предназначены для автоматизации всевозможных технологических операций (например, сварка, штамповка, металлообработка, сборка готовых изделий и т.д.) на производстве какой либо продукции. Применяются практически во всех отраслях промышленности (машиностроение, приборостроение, нефтехимическая, металлургическая, атомная, автомобильная, авиационная и др.).

Строительные роботы позволяют аналогичным образом автоматизировать огромное количество различных операций, выполняемых в процессе ремонта помещений или строительства новых объектов. Учитывая мировые объемы строительства и неуклонный рост населения планеты, роботизация строительства сейчас весьма актуальна.

Сельскохозяйственные роботы предназначены для выполнения трудоемких и монотонных процессов в сельском хозяйстве. В настоящее время ведется интенсивная разработка таких роботов, и даже есть примеры их использования, например, в Японии.

Транспортные роботы используются, как следует из наименования для автоматического перемещения грузов, либо автономного управления различными транспортными средствами. Транспортными роботами являются самоходные тележки, автопилоты и т.д.

Бытовые роботы применяется в быту и офисах. Ярким примером бытовой автоматизированной машины является набравший приличную популярность робот-пылесос. К бытовым роботам также можно отнести коммуникативных роботов, обеспечивающих эффект присутствия удаленных друг от друга людей, либо способных самостоятельно вести диалог с человеком, и, конечно, многочисленные робоигрушки, предназначенные для развлечений и образовательных в области робототехники целей. В перспективе ожидается появление и более функциональных систем, умеющих выполнять более сложные домашние обязанности такие как: мытье посуды, стирка грязного белья, приготовление пищи и т. п.

Боевые (военные) роботы призваны вывести вооруженные конфликты на качественно иной уровень и предназначены для минимизации непосредственного участия человека в боевых действиях с целью сокращения или исключения вовсе людских потерь, а также для работы в условиях, несовместимых с возможностями человека в военных целях. Разновидностей боевых роботов столько же, сколько и боевых задач для войсковых подразделений: беспилотные с дистанционным управлением самолеты (вертолеты) — разведчики, подводные аппараты и надводные корабли, роботы-минеры, роботы-саперы, роботы-патрульные, роботы для переноски военной амуниции. В силу сложности поставленных перед ними задач современные боевые роботы управляются оператором, но ведутся разработки полностью автономных боевых роботов с искусственным интеллектом, способным принимать решать, однако что не может не вызывать, многочисленные споры сторонников и противников данных машин на правовом поле в части определения ответственности за действия боевых роботов и их последствия.

Перед охранными роботами ставятся задачи по защите вверенных территорий или помещений. В простейшем случае указанные роботы выполняют патрулирование охраняемых периметров и в случае фиксации проникновения злоумышленников сигнализируют об этом дежурным операторам. В последнее время появляется тенденция к оснащению робо-охранников нелетальными видами оружия.

Исследовательские роботы используются для сбора всевозможных видов информации об исследуемых объектах, ее переработки и передаче оператору. Объектами могут быть самыми разнообразными: поверхности планет, подводное пространство, подземные шахты, пещеры, полости эксплуатируемых трубопроводов, зараженная местность и другие труднодоступные для человека области.

8. Роботы для изучения английского языка

Изучение английского языка в современном мире не останавливается на книгах, фильмах и музыке. В наше время появляются много различных роботов, которые помогают в изучении. Можно выделить два вида таких роботов: роботы, похожие на человека и приложения "Чат-боты", которые устанавливаются на смартфоны, планшеты и компьютеры, где человек изучает язык с помощью беседы с ботом.

Выводы

В ходе изучения материалов по данной теме мы познакомились с различными видами памяти и возможностями запоминания информации, в том числе возможными методами изучения английского языка. Также рассмотрели виды роботов и их роль и пользу в жизни человека.

На основании проведенного анализа полученной информации, мы решили попробовать создать своего робота для изучения английского языка.

Цель: Создать программно-аппаратный комплекс для восстановления мышечной активности в виде игрового процесса. Основным преимуществом устройства должна являться высокая компактность, надежность, независимость от помех и возможность применения в домашних условиях.

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Направление: Нейроинтерфейсы

и природоподобные технологии

Резоматрица

Программно-аппаратный комплекс для восстановления мышечной активности и развития мелкой моторики после инсульта

Исполнители:

Ученица 10 «б» класса МАОУ Гимназия № 202

«Менталитет» Андреевских-Якоцук Ульяна

Ученики 10 «б» класса МАОУ Гимназия № 202

«Менталитет» Новик Даниил и Ильинский Александр

Екатеринбург, 2018

Введение

Ежегодно в России происходит более 400 тыс. случаев приступов инсульта, это внезапное явление, возникающее под влиянием некоторых факторов. При этом происходит отмирание нервных клеток головного мозга из-за кислородного голодания в кровеносных сосудах. Вызывает это явление тромб или большое скопление пробок. Располагаются очаги в левом, правом полушарии, лобной или затылочной доле. При этом страдают различные функции и возможности организма: пропадет зрение и способность говорить, появляется онемение рук или паралич. В частности после ишемического инсульта наблюдается частое нарушение мелкой моторики.

Для восстановления после инсульта люди проходят длительную реабилитацию дома или в специализированных учреждениях. Как правило, чтобы восстановить мышечную активность люди выполняют ряд упражнений, перемещая небольшие предметы, или лепят из пластилина. Уже сегодня для этого начинают использовать специализированные нейроинтерфейсы, электронные тренажеры. Они позволяют более эффективно проводить реабилитацию с помощью электроники, однако, они практически все предназначены для использования в присутствии специалиста или не затрагивают продуктивное восстановление мелкой моторики.

Актуальность: сегодня около 1 млн. человек перенесших инсульт и ЧМТ. Более половины из них имеют двигательные нарушения и не проходят должной реабилитации. Многие существующие на рынке тренажеры не восстанавливают в должной степени мелкую моторику рук. Что приводит к ухудшению общего состояния, ведя к некрозу тканей, пролежням и язвам, парезам и даже полному параличу. Поэтому использование в реабилитации после неврологических заболеваний специализированных нейроинтерфейсов можно считать актуальным.

Проблема проекта: Существующие устройства на рынке в виде нейроинтерфейсов для реабилитации и оценки состояния скелетных мышц и нервов обладают большими габаритами и помехозависимостью, и практически все предназначены для использования в присутствии специалиста или не продуктивно восстанавливают мелкую моторику.

Цель: Создать программно-аппаратный комплекс для восстановления мышечной активности в виде игрового процесса.

Основным преимуществом устройства должна являться высокая компактность, надежность, независимость от помех и возможность применения в домашних условиях.

Задачи проекта:

  • vИзучить и проанализировать различные устройства для реабилитации после неврологических заболеваний;
  • vИзучить технологии нейрокоммуникации;
  • vРазработать требования к изделию и электрическую схему «резоматрицы»;
  • vСобрать прототип устройства;
  • vПроанализировать данные с датчиков;
  • vСоздать крепление на руку и пальцы в виде перчатки;
  • vНаписать программу для считывания движений и отправки на компьютер;
  • vСоздать игру для демонстрации возможностей и отработки навыков управления с помощью «резоматрицы».

Практическая значимостьданной работы заключается в том, что в дальнейшем наш комплекс может использоваться на дому в виде реабилитационного устройства для людей имеющих нарушения двигательного аппарата и мелкой моторики, делая оценку скелетных мышц и нервов.

Проект состоит из введения, главы 1, в которой рассмотрены теоретические вопросы и анализ существующих решений, главы 2, посвященной выработке идеи, конструированию, моделированию, техническому описанию устройства и заключения, дополнительного раздела, где представлен список литературы и приложения.

Глава 1. Поисковый этап

1.2.Аналоги устройств реабилитации после неврологических заболеваний и инсульта.

Рассмотрим несколько аналогичных устройств для реабилитации, в том числе те, которые могут подойти к восстановлению мелкой моторики:

1) Тренажер «ArmeoSenso» Тренажер используется для высокоинтенсивной двигательной терапии верхних конечностей. Представляет собой комплекс в виде нескольких браслетов, отслеживающих мышечную активность, переводя перемещения руки в игровой процесс. Комплекс направлен на терапию крупных мышц, но мелкую моторику практически не прорабатывает. Большая стоимость не позволительна обычному потребителю.

2) КАН «Регент» Лечебный костюм аксиального нагружения (ЛК) «Регент» является реабилитационным средством для активного восстановления навыков ходьбы и тренировки мышечной системы у пациентов после перенесенного ишемического инсульта, ЧМТ и ДЦП. Относиться к средствам группы проприоцептивной динамической коррекции. Данный костюм не обладает собственными электронными средствами оценки прогресса реабилитации и требует присутствия специалиста.

3) Тренажер «АrmeoSpring» Тренажер использует современную программу реабилитации двигательных функций верхних конечностей для пациентов с инсультами, травмами головного и спинного мозга и другими неврологическими патологиями верхних конечностей. Тренажер обладает большими габаритами и не имеет системы снятия биометрических данных, что затрудняет использование в домашнихусловиях.

Рассмотрев вышеперечисленные аналоги, мы пришли к выводу, что подобные устройства не предназначены для использования дома, не предлагают системы проработки мелкой моторики и оценки состояния скелетных мышц и нервов, и мы решили изготовить собственную конструкцию и учесть при этом недостатки всех представленных выше аналогов.

1.3. Обоснование возникшей проблемы и потребностей

В современных условиях проблема данного исследования носит актуальный характер. Об этом свидетельствует изучение поднятых вопросов по данной теме проекта. Проанализировав разновидности устройств, мы решили создать программно-аппаратный комплекс для восстановления мышечной активности в виде игрового процесса, слежки за состоянием человека во время реабилитации.

Технологии нейрокоммуникации могут применяться для лёгкого управления техническими средствами и взаимодействия с искусственным интеллектом и биомониторинга, прямой оперативной коммуникации, переживания чужого опыта, образования, совместного решения сложных задач, разрешения конфликтов, исследований рынка, программирования эмоций. Рынок нейрокоммуникаций выбран в качестве одного из ключевых в рамках российской Национальной технологической инициативы, в ней они именуется как «NeuroNet». Под этим термином понимается рынок средств человеко-компьютерного взаимодействия, основанных на передовых разработках в нейротехнологиях и повышающих продуктивность человеко-машинных систем, а также психических и мыслительных процессов [11].

В ходе работы над проектом, нам пришла идея управлять техническими объектами с помощью устройства, которое могло бы регистрировать мышечную активность рук, обрабатывать полученные данные и выводить обратную биологическую связь в виде управления компьютерной программой или виртуальными объектами.

1.4.Требования к проектируемому изделию и необходимые характеристики для устройства

После анализа существующих аналогов и потребностей рынка устройств реабилитации мы выработали следующие требования к «Резоматрице»:

1.Экологичность.

Это самое главное требование, которое напрямую влияет на здоровье людей. Достичь данного свойства удастся, лиши при использовании материалов, изготовленных из экологически безопасного сырья.

2.Безопасность:

  • •Помехоустойчивость позволит нашему устройству надежно работать в условиях производства и обеспечит высокую точность измерений;
  • •Комфортность, удобство в использовании
  • 3.Функциональность:
  • •Компактность позволит размещать множество дополнительных периферийных систем;
  • •Подстройка под ГРК (гальваническую реакцию кожи) и ЭМГ даст возможность пользоваться разработанным контроллером большому количеству людей;
  • •Ввод данных через естественные движения руки.
  • Для выполнения данных требований к нашему устройству нам пришлось придумать оригинальное решение, обладающее возможностью реализации.
  • 1.5.Экономическая и экологическая оценка будущего изделия

Конструкция, изготовленная из экологически безопасных металлов ,при правильном обращении не наносит вред окружающей среде. Так же эти материалы подлежат переработке.

Таблица 1

№/п. Наименование использованных материалов Цена за единицу Расход материалов на изделие Затраты на материалы, (руб.)
1. Микросхема УД 4 40 1 40
2. Микросхема КР1006ВИ1 34 2 68
3. Конденсаторы 6,8 uf 1.5 3 4.5
4. Конденсаторы 1000 pf 0.5 2 1
5. Конденсаторы 100 uf 4 3 12
6. Резисторы 10 Ком 0.2 4 0.8
7. Резисторы 7.5 Ком 0.3 3 0.9
8. Резисторы 100 Ком 0.3 5 1.5
9. Диод шотки 1N5817 2.5 5 12.5
10. Транзистор BCR-547 2.4 3 7.2
11. Транзистор BCR-347 2.1 3 6.3
12. Оптоволокно 100 1 100
13. Печатная плата 112 110х156 112
14. Разъем KN-2 10 1 10
15. Припой 2руб/грамм 40 грамм 80
16. Контроллер Роботология 3000 1 3000
17. Монтажные провода 5 15 75
18. Перчатка 100 1 100
19. Пассивные электроды 70 2 140
Итого: 3771.7

Глава 2. Разработка и создание «Резоматрицы»

2.1. Выработка и анализ идей. Проведение измерений и исследований

Для того, чтобы измерять электромиограмму, нам необходимо выяснить, где качественнее всего мы можем это сделать. Мы знаем, что биотоки, возникающие в руке, представляют собой переменный ток частотой от 10 до 400 Гц и напряжением от 7 до 36 милливольт. Частота и напряжение зависят от напряжения мышц руки. Немалую роль играет гальваническая реакция кожи – сопротивление кожи человека, которое влияет на измеряемые показания, если кожа тонкая, то можно легче регистрировать электромиограмму. Также, если человек потеет, то сопротивление кожи падает, однако если гальваническая реакция кожи будет слишком мала, то мы не сможем уловить амплитуду в показаниях датчиков. Чтобы найти место с оптимальными параметрами для снятия электромиограммы, мы провели экспериментальную работу [7].

Инструменты и приборы:цифровой вольтметр, блок питания, калиброванное сопротивление номиналом 10 Ом, электроды, проводящий гель для ЭКГ, ЭЭГ, этиловый спирт, вата.

Цель:Измерить сопротивление кожи в различных участках руки.

Ход работы:

Для измерения мы выбрали 3 участка руки нескольких человек: ладонь, боковые стороны фаланг пальцев, сгиб кисти, т.к. они больше всего подходят для управления и регистрации показаний.

Сопротивление участка цепи по закону Ома равно R=U/I.

Зная начальное напряжение, номинал калиброванного сопротивления и выходное напряжение можно легко вычислить ток.

Uвых =Uвх - Uпадение = Uвх – I*Rкожи

Перед измерением мы обезжирили поверхность кожи и смазали электропроводящим гелем. Затем подсоединили контакты и получили следующие усредненные значения (значения округленны):

1) Uвых =Uвх - Uпадение = Uвх – I*Rкожа ладони = 4.2В = 5- 0.0011А*80000Ом.

2) Uвых =Uвх - Uпадение = Uвх I*Rкожа пальцев = 3.7В = 5- 0.001А*130000Ом.

3) Uвых =Uвх - Uпадение = Uвх – I*Rкожа кисти = 3.4В = 5- 0.0009А*210000Ом.

Выводы: Вычисления показали, что наиболее оптимальным местом для снятия показаний подходит место боковых сторон фаланг пальцев, т.к. сопротивление кожи в данном месте соответствует всем параметрам.

Для того, чтобы мы могли подстроить показания, когда человек имеет иные значения или потеет, мы оснастили наш комплекс, разработанным нами датчик гальванической реакции кожи. Это позволит расширить функционал комплекса и избавиться от ГРК как от помехи.

2.2.Выбор электронных компонентов

Для измерений в нашем устройстве мы использовали контакты, покрытые золотом-999, т.к. золото обладает малым удельным сопротивлением и достаточной инертностью.

Изучая проблему фильтрации сигнала от промышленной частоты, мы придумали, как обезопасить наше устройство от нее: Промышленная частота – это частота 50 Гц в розетке. Из-за того, что почти все стационарные приборы, компьютерыи т.п. питаются от промышленной сети 50 Гц, кабели и провода, проложенные в зданиях, промышленных объектах создают серьезную помеху.

1)Использование гальванической развязки для питания «Резоматрицы». Гальваническая развязка – устройство, которое состоит из первичной и вторичной обмоток. Его функцией является обрыв непосредственного контакта с сетью. Это устройство по строению схоже с трансформатором, только практически не имеющее коэффициента преобразования, но имеющее сердечник вокруг и внутри обмоток. Такие устройства применяются повсеместно для питания в точных и сверхточных измерительных приборах;

2)Фильтр промышленной частоты представляет собой полосовой фильтр из каскада конденсаторов и резисторов, уменьшающих сигнал частотой 50 Гц в 60-65 раз и увеличивая полезную часть сигнала. Для передачи сигнала к контроллеру мы выбрали оптоволокно, т.к. на свет не влияет ЭМ помехи.

Для обработки данных в прототипе мы использовали контроллер «Роботология» т.к. он устойчив к механическим помехам, открытый в плане радиоэлементов и обладает соответствующей периферией. Также нам пришлось использовать элементы нестандартных номиналов (конденсаторы, резисторы и оптоволокно).

  • 1.3.Технология изготовления«резоматрицы». Конструирование и программирование

Создание «Резоматрицы» мы разложили в несколько этапов:

  • 1.Создание эскиза устройства;
  • 2.Разработка технического задания для АСКН-матрицы;
  • 3.Проектировка и инженерные расчеты;
  • 4.Моделирование работы устройства;
  • 5.Сборка и налаживание работы прототипа;
  • 6.Разведение платы в программе PCAD;
  • 7.Сборка устройства и написание программы обработки;
  • 8.Разработка взаимодействия устройства, компьютера и человека.

Для обработки данных мы выбрали контроллер Роботология, программируемый микроконтроллер ARM STM32 ядро Cortex M3.

Для получения данных мы использовали 16-битное АЦП.

Программа для регистрации показаний и отправки на компьютер написана на языке высокого уровня С++. Используемый интерфейс отправки UART.

Для разработки схемы и разводки платы мы использовали программу PCAD.

В ходе отладки схемы мы использовали: генератор низких частот, осциллограф, цифровой мультиметр, паяльник, термофен.

2.4.Техническое описание устройства и принцип работы

В ходе работы над проектом мы пришли к следующему техническому решению:

Аппаратная часть комплекса состоит из: матрицы контактов, коммутационного блока, дифференциального усилителя, блока синхронизации, фильтра промышленной частоты, датчика гальванической реакции кожи, преобразователя ток-частота, оптоволокна, контроллера для обработки данных.

  • 1.Матрица контактов состоит из позолоченных пластинок, зафиксированных на перчатке в области сгибов пальцев. Каждый из контактов обладает своими вольтамперными характеристиками, так как каждому контакту закреплен резистор с керамическим конденсатором разных пропорциональных номиналов. Такая структура позволяет определять по нарастанию и сглаженности сигнала показания с разных контактов через один включенный канал усилителя.
  • 2.Коммутационный блок представляет собой группу полевых транзисторов со сверхнизким сопротивлением канала для синхронизированной коммутации с разных электродов матрицы на неинвертирующий канал усилителя;
  • 3.Дифференциальный усилитель создан на основе микросхемы КР1446УД4,на входах усилителя стоят резисторы для ограничения входного тока. Микросхема запитана через сглаживающий конденсатор для стабильности работы при небольших перепадах напряжения. Коэффициент усиления 1000 раз = R2/R1.Усиление происходит в диапазоне 10-400Гц. Входное напряжение от 12-30 мВ AС, выходное напряжение 1,2-3В DC [8];
  • 4.Фильтр промышленной частоты представляет собой полосовой фильтр из каскада конденсаторов и резисторов, уменьшающих сигнал частотой 50 Гц в 60-65 раз и увеличивая полезную часть сигнала;
  • 5.Блок синхронизации состоит из микросхемы NE 555,резисторов для задачи частоты переключения и частоты синхронизации коммутационного блока и преобразователя ток-частота и конденсаторов по питанию, резисторов ограничивающих входной ток;
  • 6.Преобразователь ток-частота сделан на основе микросхемы КР1006ВИ1 , переключаемой нагрузки (кремниевый транзистор NPN и несколько резисторов), управляемой блоком синхронизации. При изменении нагрузки, меняется наполняемость импульсного сигнала.

В зависимости от уровня входного напряжения меняется частота включения светодиода в оптоволокне, таким образом, частота мигания - это напряженность мышцы на включенном канале, а длительность включения - это закодированный номер канала.

Такая структура позволяет сделать «Резоматрицу» соответствующей задуманным параметрам.

Модульная схема принципа работы:

Устройство представляет собой перчатку с интегрированными в нее позолоченными контактами и электроникой (АСКН-матрица), которые будут считывать мышечную активность и отправлять ее на микроконтроллер и компьютер для обработки. Считывание ЭМГ происходит постоянно. При сгибе пальцев на одном из электродов матрицы возникают биотоки, которые проходят через открытый полевой транзистор, резистор и конденсатор. Каждому электроду соответствует свой полевой транзистор, для поочередного включения на усилитель.

Далее сигнал поступает на неинвертирующий сигнал усилителя, где он усиливается в 1000 раз. Затем показания проходят через двойной Т-образный полосовой фильтр для высоких и низких частот, где приходит к следующему виду. Красным цветом выделены самые высокие сигналы.

После фильтрации сигнал поступает полевой транзистор, контролируя количество поступающего тока к преобразователю ток-частота. В зависимости от количества тока изменяется частота включения светодиода расположенного в оптоволокне. Продолжительность включения регулируется переключаемой нагрузкой, при подаче положительного сигнала на один NPNтранзисторов, изменяется величина сопротивления, задающего продолжительность импульса, в данном сравнении длительностью Т1 или Т2(то есть кодируя 2 канала матрицы).

Блок синхронизации поочередно включает полевые транзисторы и переключаемую нагрузку. При открытии первого транзистора коммутационного блока (КБ), одновременно открывается транзистор VT1 в переключаемой нагрузке, что позволяет закодировать в продолжительности включения светодиода, в группе импульсов, номер электрода матрицы.

Программа обработки сигнала работает по следующей схеме:

Реакция нейроинтерфейса согласно алгоритму программы

Появление показаний и измерение продолжительности импульса
Определение канала матрицы и счет количества импульсов
Измерение напряженности мышц на данном канале относительно калиброванных значений

Появление показаний и измерение продолжительности импульса

Задачей данной программы является обработка поступающих сигналов с «Резоматрицы». Изначально проходит калибровка показаний для подстройки. При появлении сигнала на входе контролера, он начинает измерять длительность импульса, чтобы определить с какого канала матрицы происходит считывание (в данном случае это Т1 или Т2).После этого идет подсчет количества импульсов с данной длительностью включения светодиода, если длительность изменяется, то контроллер сравнивает полученные значения относительно с калиброванными. В зависимости от напряжения мышц идет реакция нейроинтерфейса. Программа идет циклично. Алгоритм описан внизу, после списка литературы.

Для процесса реабилитации мы разработали игру в программе Scratch, в которой пациенту предстоит управлять зайцем, который должен собирать урожай прыжками. Команды подаются зайцу при выполнении восстановительных упражнений для мелкой моторики в виде жестов, легкого сгибания пальцев. Игровая среда позволит повысить мотивацию пациента и осуществлять контроль выполняемых упражнений, задавать последовательность их выполнения. Для начальной работы мы сделали три команды по сгибанию указательного и среднего пальцев. При сгибе указательного пальца заяц двигается влево, при сгибе среднего он двигается вправо. При одновременном сгибании двух пальцев персонаж начинает прыгать.

Таким образом, процесс реабилитации становится нескучным и продуктивным. Данные команды компьютер распознает с помощью программы отправки с контроллера, который детектирует приходящие сигналы с Резоматрицы.

2.5.Самооценка

Приложив усилия, фантазию и старания, мы создали программно-аппаратный комплекс на основе технологии адаптивной синхронно-контактной нейроматрицы (АСКН-матрица) для восстановления мышечной активности в виде игрового процесса, подходящий для использования в домашних условиях

В процессе работы у нас возникали определённые трудности: разработка принципиальной электрической схемы по необходимым параметрам, разработка алгоритма программы. В магазинах мы не нашли необходимый фильтр, нам пришлось изготовить фильтр с необходимыми параметрами самим. Работать над данным проектом было довольно занимательно, хоть и не просто, но очень интересно.

Можно сделать вывод, что спроектированное и изготовленное устройство востребовано на современном рынке, так же удовлетворяет заданным критериям и замыслу.

Разработанное устройство на наш взгляд имеет следующие преимущества перед аналогами:

  • 1.Малые габариты и достаточно высокая функциональность за счет технологии синхронизации коммутационного блока и преобразователя напряжение-частота;
  • 2.Информация с нейроинтерфейса передается по одному каналу с помощью оптоволокна, что позволяет освободить дополнительные каналы для дополнительных элементов и датчиков фотоплетизмографии, ЭМГ,ЭЭГ;
  • 3.Подстройка под психофизиологическое состояние человека;
  • 4.Контроллер воспринимает движения человека только в случае, если устройство надето на руку и инициализировано оператором
  • 5.Комплекс использует игровую среду, что повышает мотивацию пациента.

Недостатки:

  • 1.Ограниченность времени автономного действия, при автономной работе;
  • 2.Замена пассивных электродов.

Заключение

Цель работы заключалась в создании программно-аппаратный комплекс для восстановления мышечной активности. В ходе разработки и создания устройства были проанализированы множество возможных и уже существующих реабилитационных устройств. Планируется дальнейшая доработка прототипов.

Мы разработали критерии, представленные в 1 главе, и создали систему в соответствие с ними.

Цель работы достигнута: Получилось создать программно-аппаратный комплекс для восстановления мышечной активности в виде игрового процесса.

В процессе работы самым трудоемким был этап воплощения проекта в жизнь и разработка принципиальной электрической схемы по необходимым параметрам, разработка алгоритма программы. На каждом этапе работы мы сталкивались с определенными трудностями, например, из-за отсутствия необходимого фильтра в магазинах нашего города, нам пришлось изготовить фильтр с необходимыми параметрами самим. Работать над данным проектом было довольно занимательно, хоть и не просто, но очень интересно.

В данный момент «Резоматрица» проходит стадию наладки. Но уже сейчас наш проект получил положительную оценку от ведущих инженеров ПАО «МЗиК» г.Екатеринбурга и станкостроительного предприятия UNIMATIC.

Мы не хотим останавливаться на месте и поэтому продолжаем работу над проектом. У нас имеется интеллектуальная собственность, которую мы хотим защитить.

Предполагается следующий план дальнейшей работы над проектом:

  • 1.Создание и отработка экспериментальных прототипов - середина 2018 года;
  • 2.Доработка системы и подача патентных заявок - 2018-2019 года;
  • 3.Дальнейшая модернизация и подача заявки на программу поддержки «Старт» и «Умник».

В дальнейшем мы планируем усовершенствовать нейроинтерфейс, добавив возможность использования считывания прямой мозговой активности, и хотим доработать устройство для реабилитации различных групп мышц. Также расширить возможности устройства путем оптимизации работы электрической схемы, замены компонентов.

Команда проекта

Новик Даниил – разработка электроники, технического решения, программы обработки данных со схемы Резоматрицы.

Ильинский Александр – проведение исследований по изучению структуры ЭМГ, лабораторных работ по измерению ГРК.

Андреевских-Якоцук Ульяна – разработка системы интеграции матрицы на перчатку, разработка игры, проведение исследований по применению проекта, дизайн.

Список научной литературы

  • 1.Гальперин С.И. «Физиология и анатомия человека», М.: Высшая школа,1985г., 322с.;
  • 2.Еникеева А. «Российские учёные научат компьютер читать мысли», «Наука и технологии России», 2011-04-27;
  • 3.Конюх В.Л «Основы робототехники».М. :Высшая школа, 2008г. 288с.;
  • 4.Напалков А.В., Целкова Н.В «Информационные процессы в живых организмах», М.:., Высшая школа ,1985г.. 276с.;
  • 5.Пальчикова В.В., Нессонова О.А., Попов Д.П., Лазовская О.А. Технология. 5-9 классы. Организация проектной деятельности. – Волгоград: Учитель, 2009. - 270с.
  • 6.Попова Е.П., Клюева В.В «Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы», М.: Машиностроение,1985г, 345с.;
  • 7.Староха А. В., Давыдов А. В. Кохлеарная имплантация - перспективное направление слухопротезирования//Бюллетень сибирской медицины, 2004,№4, с.34—38;
  • 8.Справочник «Усилители низкой частоты – интегральные схемы» .М.: Патриот,1995г, 224 с.;
  • Интернет ресурсы:
  • 9.http://easyelectronics.ru/;
  • 10.http://neuromatix.pro/2015/04/30/potreb-neuro/;
  • 11.http://www.getchip.net/;
  • 12.https://vc.ru/18995-neurointerfaces/;
  • 13.http://habrahabr.ru/;
  • 14.https://search.rsl.ru/ru/record/01001723341/;
  • 15.http://radiokot.ru/;
  • 16.http://ru.wikipedia.org/;

Алгоритм программы

Intmainvoid

{

While (INFO_SYSTEM==0x03)//запуск системы при наличии команды старт

{

If ((digital_in1>50)&(digital_in2>100))//начать калибровку при наличии порогового сигнала

{

Up_delay=Up_delay+1;//измерение времени горения светодиода

Delay ms (1);

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

If ((digital_in1<50)&(digital_in2>100))//начать калибровку при наличии порогового сигнала и нажатой кнопки

{

TMP1 = Up_delay;

Up_delay = 0;

If ((TMP1 < T1 + 2)&(TMP1 >T1 - 2))//определение канала матрицы

{

Possition1 = Possition1 + 1;

Delay ms (2);

TMP1 = 0;

}

\//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

If ((TMP1 < T2 + 2)&(TMP1 >T2 - 2))//определение канала матрицы

{

Possition2 = Possition2 + 1; Регистрация импульса ко второму каналу

Delay ms (2);

TMP1 = 0;

}

}

\//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

If ((Possition2 =40)&( Possition1=25))//определениеканаламатрицы

{

SERVO1_POSITION = 1000;

Possition2 =0; Possition1 =0;

Delay ms (20);

}

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////ПРОГРАММА ОТПРАВКИ

if (INFO_LOAD ==1 ) //zapusk PROGRAM

{

CNT_SK14 =CNT_SK14 +1; // SEND DATA TO SK 1.4

////////////////////////MODE//////////////////////////////////////////

switch (CNT_SK14) {

case 0 :

SK14_SHANNEL =15,SK14_DATA=4; break;///

case 1 :

SK14_SHANNEL =15,SK14_DATA=4,DELAY_ms(10); break;///

case 2 :

SK14_SHANNEL =6,SK14_DATA=((255 -INFO_FBL) * 4); break;/// SK14_SHANNEL =6,SK14_DATA=(INFO_FBL * 4); break;///

case 3 :

SK14_SHANNEL =0,SK14_DATA=(INFO_L * 4); break;///

case 4 :

SK14_SHANNEL =1,SK14_DATA=INFO_R * 4; break;///

case 5 :

SK14_SHANNEL =2,SK14_DATA=INFO_IN1 * 4; break;///

case 6 :

SK14_SHANNEL =3,SK14_DATA=1; break;///

case 7 :

SK14_SHANNEL =4,SK14_DATA=INFO_IN1 * 4; break;///

case 8 :

SK14_SHANNEL =5,SK14_DATA=(255 -INFO_FBR) * 4; break;///

case 9 :

SK14_SHANNEL =7,SK14_DATA=(INFO_TIME_s * 104)/10+1; break;///

case 10 :

CNT_SK14 =0; break;///

//default:

//SK14_SHANNEL =0,SK14_DATA=0; break;///

}//END case

////////////////////////////*****6ms*****///////////////////

s.sk14(SK14_SHANNEL, SK14_DATA);// SEND INDEX ROBOT TO SK 1.4

INFO_LOAD =0; //

}

else

{

}

}

Семинар проведен в рамках Школы наставников - 2018

Курс наставника - это ситуация, которую создает наставник для того, чтобы ученики выработали у себя паттерны поведения, которые действуют и бизнес, производственных и других реальных жизненных ситуациях тоже.

Домашнее задание:

Разработать эскиз курса наставника.

Подкаст семинара:

Подписка на новости
Контакты

Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 145, к. 1119 (на карте)

Тел.: +7 (343) 355-93-88

info@cosmoport.club