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

{

}

}

Главным отличием "Союза-2" от базовой ракеты является применение современной цифровой системы управления (не аналоговой) разработки НПО Автоматики с комплексом высокоточных приборов, которая создана на основе отечественной элементной базы. Цифровая система легко адаптируется к условиям полета, включая случайные внешние воздействия.

Ах, как хочется полететь в космос. Свободно и стремительно перемещаться между планетами, астероидами, звёздами. Как жаль, что пока это возможно только в наших мечтах, но ведь и машины, и поезда, и самолёты казались когда-то чем-то совершенно невозможным. Попробуем приблизить мечту и предложим вашему вниманию нашу идею, идею космического, но в то же время и вполне земного, очень практичного и красивого ранца.

Точно ответить на вопрос указанный выше не сможет никто. Очевидно, что на это могут потребоваться десятки и даже сотни лет, но всё это время человек должен неустанно трудиться над своей мечтой, так почему бы нам не начать работать над этим прямо сейчас?! 

Чтобы привлечь внимание современных школьников к вопросам космоса мы решили придумать что-то такое, что бы постоянно могло бы напоминать ребятам о теме космоса. Не слишком бросаться в глаза, но постоянно попадать в поле зрения. Это должна быть вещь нужная и практичная к которой постоянно обращаешься. Например, элемент одежды: перчатки, шапка, ремень для джинсов, резиночка для волос, оригинальная майка, а быть может рюкзак!

Введение

Космос вокруг нас. Его много. Его всегда было много, но мы узнали об этом лишь несколько веков назад. Сотни лет мы смотрели в небо через телескоп, пока уровень технологий 50 лет назад не позволил первому человеку подняться в космос. С того момента мы вошли в новую космическую эру и стали активно использовать космическое пространство для нужд человечества. [more] Однако мы тут в низу, а космос где-то там, далеко и зачастую мы не замечаем, как пользуемся его пространствами.[more] Например, это происходит когда мы смотрим спутниковое телевидение, когда пользуемся в своём телефоне глобальной системой навигации (GPS, ГЛОНАСС), смотрим интернет-трансляцию с другого континента. Есть и более экзотические случаи, такие как научное исследование космоса спутниками, телескопами, исследования на МКС. Совсем уж редко мы слышим про космический туризм, но все понимают, что когда-то и это должно стать обычным делом, как стала сегодня поездка на машине, или автобусе. Быть может это случится ещё не скоро, а значит реализовывать в жизнь эти идеи будут те, кто ещё только ходит в школу. Нам хочется, чтобы время, когда каждый человек сможет свободно облететь вокруг луны настало как можно скорее, а для этого нужно больше увлечённых инженеров, техников, учёных. И чтобы они появились можно начинать действовать уже сегодня. Надо пробуждать интерес к космосу и технологиям у сегодняшних школьников.

Чтобы привлечь внимание современных школьников к вопросам космоса мы решили придумать что-то такое, что бы постоянно могло бы напоминать ребятам о теме космоса.Не слишком бросаться в глаза, но постоянно попадать в поле зрения. Это должна быть вещь нужная и практичная к которой постоянно обращаешься. Например, элемент одежды: перчатки, шапка, ремень для джинсов, резиночка для волос, оригинальная майка, а быть может рюкзак!

Действительно, все элементы одежды - это дело вкуса, кому-то нравится яркая одежда, кому-то спокойная, да к тому же и размеры у всех разные. А рюкзак - вещь полезная, меньше подвержена веяниям моды и, как правило служит своему хозяину не один год, в отличие от обычной одежды. Таким образом, в качестве объекта изготовления в рамках нашего проекта был выбран рюкзак, рюкзак-ракета.

Основная часть

Целевая аудитория

Изначально мы рассчитывали разработать рюкзак для детской аудитории, учащихся школ, но затем пришли к выводу, что хорошо бы сделать его таким, чтобы он мог быть интересен и взрослым. Это повлияло на выбор материала для изготовления рюкзака, а так же его расцветки. Основное назначение рюкзака - повседневное использование детьми для походов в школу, на тренировки, в садик; иливзрослыми для прогулок по лесу, походов в тренажёрный зал.

Возможные формы для "космического" рюкзака

Разумеется, обдумывая форму для "космического" рюкзака нами было рассмотрено множество разнообразных вариантов. Например, рюкзак может быть создан в форме шара, символизируя собой планету , в форме космонавта, возможно, в форме звезды, или дажев форме ракеты.

Обоснование выбора формы рюкзака

Наш выбор остановился на форме в виде ракеты. На это есть несколько причин. Во-первых, форма ракеты самая что ни на есть космическая. Во-вторых, ракета может иметь форму близкую к прямоугольной (за исключением верхней части) что делает её более удобной в эксплуатации, по сравнению, например, с круглой формой, как у шара, или угловатой и сложной, как у звездыи космонавта. И наконец, форма ракеты имеет сравнительно невысокую сложность изготовления, по сравнению, например, с формой космонавта, или той же звезды. Таким образом, из всех рассмотренных вариантов мне показался самым интересным, красивым и удобным в изготовлении вариант в форме ракеты!

Обоснование выбора материала рюкзака

Вариантов с выбором материала было много.Сначала была идея сделать рюкзак из флиса, но флис очень мягкий и недостаточно износостоек для того, чтобы использовать его для ежедневного ношения грузов. Ещё одним привлекательным материалом был фетр. Он достаточно твёрд, красив и износостоек, но отсутствие под рукой этого материала дало почву для http://st.depositphotos.com/1820970/1578/i/950/depositphotos_15783457-Blue-jeans-texture.jpgдальнейших раздумий. В результате выбор пал на джинсовую ткань, которая сочетает в себе большинство необходимых для рюкзака качеств: надёжность, хорошую прочность, сравнительно высокую плотность материала, вполне современный и к тому же универсальный вид, который хорошо сочетается со многими вариантами одежды.

Обоснование выбора цветового решения

Джинсовая ткань может иметь множество расцветок: голубая , синяя, желтая, зеленая , черная и другие. Наш выбор остановился на варианте синей и голубой джинсы, что обусловлено широкой распространённостью подобных расцветок, а так же схожестью их цвета с цветом неба.

Обоснование выбора размера рюкзака

Камнем преткновения стал выбор размера рюкзака. Важно было сделать его удобным для повседневного использования. Он должен был быть не слишком мал, чтобы вмещать в себя всё необходимое и в то же время не слишком громоздок, чтобы не создать неудобства при его регулярном ношении. Оттолкнёмся в наших поисках оптимального размера от реальных ежедневных потребностей рядового школьника. Выходя в школу, типичный ученик берёт с собой несколько учебников и тетрадей, сменную обувь, а так же перекус, чтобы приятно скоротать очередную перемену. Так же в рюкзак обычно помещается пенал, планшет и несколько приятных мелочей. Оценив реальные потребности ученика мы решили, что примерные размеры должны быть около 30 см в ширину, 40 см в высоту и 13 см в глубину.

Начало работы

Материалы:

  • хлопчато-бумажная ткань (зеленая и серая);
  • джинсовая ткань (голубая и темно- синяя);
  • картон для рукоделия;
  • синтепон;
  • молния(черная);
  • стропа(черная);
  • кнопки;
  • светоотражающая ткань(серая);
  • кольца от крепления шторы (белые).

Выкройки:

На рисунках ниже представлены элементы будущего рюкзака вырезанные по выкройкам. Это боковые части рюкзака, а так же элементы лицевой стенки.

В качестве способа закрывания рюкзака была выбрана молния, потому как она позволяет быстро и удобно способ открывать и закрывать доступ во внутреннее пространство рюкзака.

Декоративные элементы: для придания нашему рюкзаку дополнительной привлекательности нами были использованы некоторые дополнительные декоративные элементы: три звездочки из светоотражающей ткани на правой верхней части лицевой стороны рюкзака. На средней линии лицевой стороны рюкзака расположены в ряд три иллюминатора, выполненные из светоотражающего материала, и окантовка для них, выполненная из пластиковых колецот штор белого цвета. Так же, на лицевой стороне рюкзака имеется карман (из темно-синей джинсы), в который можно складывать мелкие вещи. По краям ракеты сделаны крылышки-стабилизаторы, подчёркивающие выбранную форму ракеты. Крылышки-стабилизаторы так же выполнены из джинсы. Чтобы придать им дополнительную жёсткость, внутрь них вшит лист картона.

Жёсткая конструкция рюкзака (приёмы, особенности, материалы)

Ввиду того, что джинса сама по себе не способна держать форму, для придания рюкзаку устойчивой формы был использован картон. Листы картона вшиты в дно, во все стенки рюкзака, а так же в крылышки-стабилизаторы. Для придания дополнительного объема был использован синтепон. Внутреннее пространство рюкзака было обшита хлопчатобумажной тканью.

Почему для придания жесткости рюкзаку был выбран картон, ведь понятно, что его жёсткость не велика, как невелик и срок его службы. Единственной и, пожалуй, основной причиной выбора картона стала его доступность и дешевизна (а порой и бесплатность). В будущем, для укрепления стенок рюкзаков стоит использовать более выносливые и долговечные материалы, например, полимеры.

Ссылка на полную версию проекта в формате Pdf

Автор проекта: Ольга Николаевна Власова, ученица 8 класса МАОУ гимназия №108

Руководитель проекта: Вадим Сергеевич Бородин, учитель информатики МАОУ гимназия №108

Проект вирусной рекламы "КОСМОПОРТ"

Ученицы гимназии 120. г. Екатеринбург Аввакумова Полина и Аввакумова Екатерина. Макет тарелки "КОСМОДРУЖБА 50", "Россия и Франция 50"

Макет тарелки «КОСМОДРУЖБА 50».

Описание макета: Макет тарелки посвящен 50-летию сотрудничества России и Франции в сфере освоения космоса. Фоном тарелки является зеленый цвет, цвет жизни. Расположенные на фоне мини рисунки складываются в цифру пятьдесят, обозначающую время работы наших стран по совместному освоению космоса. Так же присутствуют даты начала сотрудничества между двумя странами и нынешняя дата юбилейная. Так же присутствуют контуры государств с флагами.

Макет тарелки «Россия и Франция 50».

Описание макета: Макет тарелки посвящен 50-летию сотрудничества России и Франции в сфере освоения космоса. Фоном тарелки является «минус один под столом» и в перспективе голубое мирное небо с флагами стран России и Франции. Так же мы видим мачты и монтажные башни космодромов «Куру» и «Восточный».

«КОСМОДРУЖБА 50»

«Россия и Франция 50»  

Гипотеза Если мы создадим устройство, состоящее из печатной платы и сотового телефона, позволяющее передавать DTMF сигналы с другого телефона, то мы сможем дистанционно управлять подачей школьных звонков. Цель работы - создание уникальной системы, позволяющей дистанционно подавать специализированные школьные звонки.

Дистанционное управление звонками с помощью сотового телефона

     Что значат две минуты в повседневной жизни человека? Практически, ничего, но в таких экстремальных ситуациях, как пожар, террористический акт или наводнение, две минуты играют очень важную роль. Эти две минуты могут спасти множество жизней, обеспечить своевременную эвакуацию людей. А в мирной школьной жизни, каждая минута может решить исход контрольной работы, обеспечить соблюдение учебного режима.

Материалы не выложены.

Бильярд в плоской области (частный случай динамической системы), описывая траекторию в параллелограмме, показывает решение задачи на переливание жидкости из 1 сосуда в другой. Этот способ решения - один из 4 способов решения задач на переливание и в работе доказывается, что он является универсальным.

При решении задач на переливания на факультативных занятиях в 5 классе был поставлен вопрос о нахождении наиболее экономичного метода решения таких задач в отличие от метода рассуждений. Попытка отыскать в литературе другие методы привела к интересному методу бильярдного шара. Но, так как в разных источниках утверждалось, что метод бильярдного шара является универсальным, но при этом доказательства универсальности не было приведено, то был задуман проект, как попытка доказать универсальность метода бильярдного шара – одного из методов решения задач на переливания.

Магнитоход относится к транспортным устройствам с дистанционным радиоуправлением, способным передвигаться по металлическим поверхностям различных объектов (сосудов, резервуаров, стенам сооружений и т.п).

Жизнедеятельность – это сложный процесс создания человеком условий для своего существования и развития, тесно связанный с окружающей средой: природой, техникой, обществом. Чтобы облегчить свой труд, человек придумал различных помощников: транспорт, станки и многое другое. А если создать робота, который поможет человеку как можно меньше рисковать своей жизнью и подвергаться травматизму? По-моему, эта тема является актуальной в нашей современной жизни.

Проблемой моего проекта станет адаптация магнитохода, созданного около сорока лет тому назад, под условия быстро развивающегося современного мира.

Основной целью работы над моим проектом является модернизация и усовершенствование робота-магнитохода, созданного для работы в опасных для жизни человека условиях.

Задачи:

1.Собрать информацию о существовании аналогов робота-магнитохода, как зарубежных, так и российских.

2.Изучить свойства магнитных полей, понятие магнитных доменов.

3.Собрать работающую модель робота-магнитохода.

Объектом проекта является сам робот-магнитоход, предметом - условия профессиональной пригодности робота-магнитохода.

Новизна заключается в том, что искусственный интеллект робота собран из российского оборудования ROBOTOLOGIA с мультипроцессорным робоконструктором «Робоград». Сам робот является результатом сотрудничества лаборатории робототехники нашего лицея и российской фирмы «УНИКСС».

Значимость работы: я надеюсь, что в будущем мой робот поможет людям в опасных для жизни условиях (например, техногенные условия) или при относительной недоступности объекта (например, уборка снега с отвесных крыш).

Объявления
Начинается проектный практикум для студентов УрФУ

проектный практикум 2 курса

проектный практикум 3 курса

проектный практикум 4 курса

Молодежный космический форум - 2018 (V Семихатовские чтения)О Форуме-2018 Новое

Школа наставников - 2018 “Как создать проект в новом технологическом укладе” Актуальное

Партнеры:

ИнФО УрФУ - Генеральный партнер в проведении проектной практики в июне-июле 2017 года

Роботология - Российское оборудование для программирования и конструирования роботов

Уральский клуб нового образования - общественная организация, которая разрабатывает и реализует социально-образовательные проекты

Архив событий:

Проектная практика для студентов Института фундаментального образования УрФУСобытие

Молодежный космический форум - 2017 (Четвертые Семихатовские чтения)Конкурс

Выбор темы работы для участия в IV Семихатовских чтенияхО Форуме-2017

Подписка на новости
Контакты

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

Тел.: +7 (343) 355-93-88

info@cosmoport.club