Студенты сделали цифровую копию гироскопа
Гироскопом называется механическое устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено. Они активно используются в целом ряде направлений современной техники, в том числе – авиастроении, производстве смартфонов и игровых приставок, квадрокоптеров и гироскутеров, а также в системах наведения крылатых ракет. Для экспериментов с использованием гироскопа необходимо дорогое лабораторное оборудование – стоимость лабораторной установки составляет около двухсот тысяч рублей.
Студенты НГТУ НЭТИ создали математическую модель, цифровую копию гироскопа, которая позволяет с абсолютной точностью провести все эксперименты удалённо, что особенно актуально в условиях пандемии. Результатом работы является виртуальная лаборатория «Прецессия и нутация гироскопа», которая позволяет проводить компьютерные эксперименты с визуализацией в реальном времени сложного трехмерного пространственного движения гироскопа. Программный продукт был реализован в кросс-платформенной среде Qt Creator, а 3D симуляция — с использованием средств графического редактора Blender.
Интерфейс виртуальной лаборатории позволяет изменять параметры гироскопа и начальные условия. Динамическое воспроизведение движения гироскопа сопровождается изображением траектории конца его оси, что способствует максимально эффективному восприятию характера происходящих изменений. Система позволяет подключаться к виртуальному гироскопу удалённо, пока он доступен только студентам и научным сотрудникам НГТУ НЭТИ, но руководство факультета рассматривает вопрос о создании системы общего доступа.
Научная публикация студентов вызвала большой интерес Тона де Йонга – одного из крупнейших европейских специалистов в области мультимедийного образования. Профессор предложил авторам сотрудничество и демонстрацию их виртуальной лаборатории на Go-Lab – крупной международной интернет-платформе, ориентированной на внедрение инновационных технологий обучения с использованием виртуальных онлайн-лабораторий.
Теперь в коллекции виртуальных лабораторий НГТУ НЭТИ около двухсот цифровых двойников различных лабораторных устройств, в том числе устройство для определения удельного заряда электрона методом магнетрона, устройство для исследования движения электрона в лучевой трубке и даже программа для моделирования падения метеорита в атмосфере Земли. Большинство разработок студентов представляют собой интерактивные виртуальные лаборатории с 3D динамической визуализацией моделируемых систем и процессов.