Студенты факультета прикладной математики и информатики НГТУ НЭТИ создали цифровую копию гироскопа для удалённых исследований.
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.

Гироскоп

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.