Пять изобретений школьников, которым позавидуют стартаперы

Пережившим инсульт пациентам приходится много работать над восстановлением поврежденных нейронных связей. Нарушение мелкой моторики рук — одна из сопутствующих проблем, для решения которой используют разные инструменты, в том числе, специальные перчатки-тренажеры. Существует несколько видов — от простых, в которых пациент просто сжимает и разжимает ладонь, до более продвинутых, с биологически обратной связью. В них специальные датчики анализируют силу сжатия ладони, а связь с компьютерной игрой подкрепляет стремление качественно выполнить тренировку. Однако такие устройства рассчитаны на людей, которые утратили определенные навыки после инсульта, но не подходят детям, которые перенесли его в раннем возрасте и им еще необходимо приспособиться к жизни. Софья Юркина задумалась о разработке тренажера для таких детей, когда ее бабушка усыновила ребенка. После операции на сердце в раннем возрасте он пережил инсульт, в результате чего почти полностью потерял зрение и имеет проблемы с двигательной активностью. Софья разработала перчатку с учетом всех этих особенностей — благодаря датчикам изгиба измеряется сила сжатия, и при достаточном нажиме начинает играть музыка или звук, в зависимости от режима. При этом, в отличии от аналогов, устройство не требует проводного подключения к компьютеру. Выполнение программы выполняется внутри платы, а питание поступает от аккумулятор. Также звук из перчатки передается по Bluetooth на колонку или наушник.

«Для подобных детей очень важно проводить курсы не только реабилитации, но и абилитации, то есть присваивания новых навыков. Изначально я сделала перчатку как простую игрушку, но в дальнейшем трансформировала ее в полезный инструмент для восстановления. Это была моя первая крупная работа с использованием Ардуино, поэтому всему приходилось учиться с нуля. Если ещё конструированию, созданию схем и пайке меня научили на робототехнике, то многие аспекты программирования и работы с пациентом для меня были в новинку. Но всегда нужно учиться чему-то новому, особенно, если занимаешься полезным проектом. Конечно, еще есть над чем поработать — оформить перчатку в удобный для пациента корпус, вывести из состояния прототипа и провести дальнейшие тестирования с другими детьми. Но все усилия оправданы — таких детей, как у нас в семье, много по всему миру, и для них тоже нужны свои тренажёры», — поделилась Софья Юркина.

Авторы: Владислав Титов, 15 лет; Даниил Рыбин, 16 лет; Владислав Горелов, 14 лет;
Михаил Васильев, 15 лет; Даниил Мухачев, 14 лет; Иван Финогентов, 16 лет.
Наставник: Евгений Добринский.
Город: Белгород.

Экология и будущее нашей природы в надежных руках, пока дети интересуются зеленой энергетикой и после уроков разбираются в устройстве водородных генераторов. Так, команда школьников из Белгорода решила разработать «умную» гибридную систему электроснабжения с обратной связью. Ребята создали функциональную модель электростанции с двумя видами альтернативных источников энергии в основе — солнечной панелью и водородными топливными элементами. Самую важную начинку или «мозг» системы представляет собой виртуальная электростанция, которая управляет потоками электроэнергии и оптимизирует их использование в системе без внешнего воздействия человека. Хотя ручное резервное управление также предусмотрено. В качестве потребителей электричества в модели разработчики установили освещение, аварийный радиомаяк, звуковую сигнализацию, обогреватель и водяную помпу. Каждому присвоен определенный уровень значимости и в случае нехватки энергии, система автоматически отключает потребители с низким приоритетом в пользу более приоритетных. Такая станция не только помогает решить проблему ожидаемого топливного дефицита, но еще и полностью перейти к экологичным возобновляемым источникам энергии.

«Самой сложной задачей стало создание визуальной части, пришлось много разбираться в программном обеспечении для этой цели. На просторах интернета нашлось всего 2-3 ролика, которые объясняли самые основы. Так что мы пробовали настраивать систему самостоятельно и смотрели, что получалось, — рассказал Владислав Титов. — Вообще во время работы над проектом я сильно прокачал навыки поиска информации, которые очень помогают во всем. А еще научился организовывать людей в команде и повысил общую работоспособность. Бывали дни, когда мы приходили в 10 утра и возвращались домой в 9 вечера, но было очень интересно. Я сильно заинтересовался зеленой энергетикой, ведь в перспективе она может снизить пагубное влияние на экологическую обстановку. Работая над нашим проектом, я захотел связать свою жизнь с технологиями и углубиться в изучение водородных генераторов. Сейчас водородная энергетика считается одним из наиболее перспективных альтернативных источников энергии».

Авторы: Данил Седых, 18 лет; Максим Валяев, 18 лет; Павел Таскаев, 17 лет;
Дмитрий Иванов, 18 лет; Владислава Гайнанова, 17 лет.
Город: Новосибирск.

Как и некоторые другие финалисты конкурса, команда из Новосибирска решила внести вклад в сферу здравоохранения и поработать над улучшением качества жизни людей. Ребята создали работающий прототип бионического протеза, который считывает мышечные импульсы и воспроизводит движения руки человека. Корпус выполнен из напечатанных на 3D-принтере деталей, а электронная оснастка состоит из авторских печатных плат, датчика мышечных импульсов, микроконтроллера, сервоприводов и блока аккумуляторов. И самая главная часть проекта — программный код или прошивка, которая является важным звеном между человеком и электроникой.

«В один период я увлекся популярной игрой про андроидов, а на выходных достаточно часто передвигался по городу. В общественном транспорте и на улице я видел много людей с ампутированными конечностями. Тогда я подумал, что мог бы сделать для них протез и ребята из команды меня поддержали. Буквально за полтора месяца мы довели идею до первой победы на городском хакатоне, — поделился капитан команды Данил Седых. — В мире происходит очень много ДТП, производственных травм, случаются генетические нарушения при развитии плода и все это становится причиной разного рода проблем с конечностями. Соответственно, нуждающихся людей много, но мало кто может себе позволить не косметический, а элетробионичесеий протез. Наша разработка дешевле конкурентных протезов и почти не уступает им в функционале. К тому же, мы с ребятами нашли всего двух отечественных производителей протезов. Надеемся, в будущем мы уже будем достаточно развиты, чтобы обеспечить нуждающихся людей не только протезами рук, но и ног — это, конечно, сложнее, но стоит хотя бы начать. Сейчас мы делаем протез четырех пальцев правой руки для реального человека, нашего первого клиента».

Авторы: Дарья Морозова, 17 лет, София Олейник, 17 лет, Даниил Бобылев, 17 лет.
Наставник: Марина Матвеева.
Город: Ижевск

В фантастических фильмах про будущее часто можно встретить сцены, в которых герой управляет домом через виртуального помощника с искусственным интеллектом. Разработчики систем Умного дома стремятся по-максимуму снять с человека ежедневную рутину по решению разных бытовых задач — от управления освещением и мультимедиа до заказа пиццы. Школьники из Ижевска пошли дальше и решили воплотить идеи из кинематографа — сделать не просто Умный дом, а собеседника, всегда готового прийти на помощь и поддержать разговор. Их проект FINKA представляет собой устройство с системой датчиков, исполнительных устройств и управляющего центра Умного дома. Ключевым и основным элементом этой системы является хаб в виде коробки с голограммой внутри — девушкой по имени FINKA. Она будет управлять освещением, системой безопасности, видеонаблюдением, климат-контролем, вести чат с пользователем, взаимодействовать с бытовой техникой, работать как поисковая система и т.д.

«Над этим проектом я начала работать около двух лет назад, мне кажется это очень интересная область и за подобными разработками будущее. Такие системы будут полезны не только тем, кто хочет избавиться от лишних хлопот, но и маломобильным людям, которым нужна помощь в быту и просто не хватает общения. Вообще в приоритете для нас социальная сфера, но в перспективе мы также рассматриваем внедрение разработки в образовательную среду. Поэтому мы много внимания уделяем визуальному образу, чтобы его возможно было индивидуально подобрать под каждую цель и людям было комфортно взаимодействовать с системой», — рассказала главный разработчик ПО для FINKA София Олейник.

Автор: Илья Киров, 13 лет.
Наставник: Сергей Киров.
Город: Иваново.

Роботы становятся верными помощниками человека, особенно в профессиях, связанных с физически тяжелым трудом и высокими рисками для жизни. Эта мысль вдохновила 13-летнего школьника из Иваново создать робота-сапера, который представляет собой машину на четырехколесной платформе с манипулятором-клешней. Робот оснащен тремя камерами, с его помощью можно дистанционно обследовать опасные объекты, транспортировать их в безопасное место или установить на них взрывчатку, чтобы уничтожить на месте. Оператор может следить за действиями робота на мониторе и управлять им с помощью пульта. В мире существует несколько аналогов подобных роботов, однако весят они гораздо больше и стоимость стартует от 2,5 млн рублей. Разработка Ильи весит около трех килограмм и стоит порядка 90 тыс рублей, поэтому сразу вызвала интерес взрывотехников из местного ОМОНа. Сотрудники подразделения организовали для робота тест на профпригодность и провели учения по обезвреживанию бутафорской мины. «Квантограбер» успешно справился с испытанием, а еще занял второе место на Всероссийских соревнованиях Rescue Robot, которые проходили под эгидой МЧС.

«Изначально мы пытались изготовить робота из металла, но получалось плохо. Поэтому, помимо всего прочего, мне пришлось разобраться в 3D-моделировании и напечатать на 3D-принтере 48 детале й, из которых состоит робот. Вообще мы очень долго шли к финальному варианту, который видим сейчас. Очень рад, что "Квантограбер" высоко оценили реальные взрывотехники. Тем не менее, я не планирую останавливаться на достигнутом и хочу еще поработать над модернизацией робота», — рассказал Илья Киров.

Всего в финал всероссийского конкурса проектов Rukami Кружкового движения НТИ вышли 100 технологических проектов из 28 регионов России. Среди них как сложные технологические изобретения в категории профи, так и проекты на ранних стадиях разработки в номинации «старт». Участники предлагали не только инновационные решения в сфере робототехники, биотехнологий и работы с большими данными, но и креативные проекты на стыке технологий и искусства в категории ART. Финалисты станут участниками образовательного интенсива Rukami, а также посетит CERN с виртуальной экскурсией. Победители конкурса будут определены на Международном киберфестивале идей и технологий Rukami 28-29 ноября 2020 года.