Анонсы лабораторий Летней школы инженерных проектов

1. Умная лаборатория.

Во многих биологических лабораториях для проведения разного рода экспериментов используют модельные объекты – мышей, крыс, хомяков и тд. Во время эксперимента происходит сбор данных, а после него животные отправляются в клетку и находятся там до следующей серии экспериментов. В это время с животных также можно получать много данных с помощью различных датчиков – датчиков движения, давления, влажности, температуры и тд. Благодаря бурному развитию микроэлектроники, датчики минимальны по размеру, разнообразны по типу, достаточно дешевые, а погрешность измерения снижается. Реализация проекта планируется на микрокомпьютерной базе. Все эти данные можно собирать в базу данных (БД) для дальнейшего анализа активности животных. В частности, для нашей лаборатории это было бы интересно потому, что мы используем полевых животных разных видов, для которых можно сделать сравнительную характеристику по различным параметрам.

Частью данного проекта будет создание математических моделей, переводящих данные с датчиков в показатели жизнедеятельности животных.

Объекты исследования: красная полевка (Myodes rutilus), джунгарский хомячок (Phodopus sungorus), узкочерепная полевка (Microtus gregalis), обыкновенная слепушонка (Ellobius talpinus), восточная слепушонка (Ellobius tancrei), степная пеструшка (Lagurus lagurus), красно-серая полевка (Myodes rufocanus), рыжая полевка (Myodes glareolus), полевая мышь (Apodemus agrarius), полевка-экономка (Microtus oeconomus), восточноазиатская мышь (Apodemus peninsulae).

 

2. Перетягивание каната силой пульса.

В лаборатории вам предстоит познакомиться с основами технологии биоуправления, основанной на принципах биологической адаптивной обратной связи – управления своими физиологическими параметрами  (такими, как пульс, кожная температура, мозговая активность) на основе информации об этих самых параметрах, регистрируемых с помощью электронных устройств. В реальной жизни человеку сложно объективно оценить эти параметры, поэтому биологическая обратная связь осуществляется с помощью систем, считывающих физиологические параметры и показывающих их человеку в виде графиков, звуков, интерактивных визуализаций и игр. Такие системы реализуются при помощи компьютеров, микроконтроллеров и датчиков.

Результатом работы будет соревновательный тренажер, визуализирующий пульс двух человек с помощью «каната» – кто больше расслаблен, к тому и движется «флажок на канате».

 

3. Управление манипулятором с помощью миограммы

Роботы и манипуляторы все больше входят в нашу повседневную жизнь. В лаборатории у вас будет возможность побывать на переднем крае кибернетики, мехатроники и робототехники и сделать устройство управления роботом не с клавиатуры и джойстика, а с помощью датчиков, закрепленных на руке оператора! В рамках лаборатории будет создано устройство управления рукой робота с помощью электромиограмм – данных о напряжении мышц.

 

4. Нахождение координат удаленных объектов

В лаборатории вам предстоит написать мобильное приложение для смартфона на Android для определения координат удаленных объектов и расстояния между объектами. Используя два телефона на Android с этим приложением, можно будет определить примерные координаты любой сложно-доступной точки. Например, координаты точки посередине озера. Потребуется реализация простого интерфеса пользователя, передачи данных между двумя устройствами (через Bluetooth или Wi-Fi) и расчета координат.

 

5.“Зажигающий огни” - мобильное приложение для обучения программированию школьников.

В лаборатории вам предстоит познакомиться с основами технологии программирования мобильных устройств. Используя среду визуального программирования MIT App Inventor, будет создана среда исполнителя, в которой главный герой  - Светлячок, выполняя заданный пользователем код, будет перемещаться по полю и создавать изображения из светящихся фонариков. Участникам лаборатории предстоит создать базу увлекательных задач, решая которые юный хозяин смартфона или планшета познакомится с основными алгоритмическими конструкциями и приобретет первые навыки алгоритмизации.

Результатом работы лаборатории станет мобильное приложение, с помощью которого можно увлечь школьников процессом программирования, а современный гаджет использовать не просто на игро-время-провождение, а в качестве эффективного средства обучения.

 

6. Генные Сети: реконструкция и анализ генных сетей

В лаборатории вам предстоит познакомиться с основами компьютерного моделирования молекулярно-генетических систем. Вы узнаете, насколько непростыми бывают отношения между белковыми молекулами и ДНК. Узнаете, как небольшие изменения окружающей среды могут изменить динамику поведения молекулярных систем.

Мы начнем с построения математических моделей простых био-молекулярных процессов. Исследуем, к чему приведет объединение моделей двух и более процессов. Мы научимся создавать графики, диаграммы и поверхности для того, чтобы убедительно продемонстрировать результаты анализа.

Результатом работы будет компьютерная модель биологической системы и инструментарий по численному анализу с наглядным отображением результата.

 

7. Разработка метода автоматического определения здоровых и зараженных растений

В ходе полевых работ будет собран набор листьев растений. Часть листьев будут собраны со здоровых, а часть с больных растений. Визуально больные и здоровые листья можно отличить по наличию пигментов, вызванных грибком или плесенью. Однако оценка степени поражения на глаз – слишком субъективна. Требуется разработать метод определения точных количественных характеристик наблюдаемого явления.  

Сотрудникам   лаборатории предстоит:

Оцифровать собранный биологический материал с помощью цифрового фотоаппарата.

Разработать алгоритм для автоматического определения степени поражения листа.

Создать компьютерное приложение, реализующее предложенный алгоритм.

Проанализировать имеющиеся изображения с помощью разработанного компьютерного приложения и получить количественные характеристики степени поражения листьев.

 

8. Марсоход

В лаборатории вам предстоит познакомиться с алгоритмами исследования лабиринта, выбора оптимального направления движения робота в условиях недостаточной информации, построения алгоритмов, устойчивых к активности роботов-соперников.

Результатом работы будут программы управления роботом, обеспечивающие быстрое исследование плоского лабиринта и противодействие роботам-соперникам.

 

9. Сканер силуэтов, восстановление 3D модели

В лаборатории вам предстоит познакомиться с основами технологий трёхмерного сканирования, анализа изображений, работы с геометрическими объектами.

Результатом работы будет программно-аппаратный комплекс для построения трёхмерной модели по физическому телу.

 

10. Аквалангисты – это не игра!

В лаборатории вам предстоит познакомиться с основами биологической обратной связи – сознательным влиянием человека на свои биологические параметры (такие, как пульс, давление, мозговая активность) на основе информации об этих самых параметрах. В реальной жизни человеку сложно объективно оценить эти параметры, поэтому биологическая обратная связь осуществляется с помощью систем, считывающих биологические параметры и показывающих их человеку в виде графиков, звуков, интерактивных визуализаций и игр. Такие системы реализуются при помощи компьютеров, микроконтроллеров и датчиков.

Результатом работы будет компьютерная игра-тренажер, в которой игроку предлагается управлять аквалангистом, которому надо доплыть до закопанного на дне сокровища и подняться на поверхность. Изюминкой игры будет то, что управлять водолазом будет необходимо с помощью своего пульса, а не клавиатуры и мыши.

11. Инженерные проекты от компании «Lego»

В лаборатории инженерных проектов LEGO вам предстоит построить и научить вашего робота выполнять поставленные задачи полностью автономно. В рамках учебного проекта робот на тренировочной трассе должен правильно рассортировать объекты, встречающиеся на его пути.
В ходе работы лаборатории, вы научитесь программировать микрокомпьютер EV3, собирать уникальные конструкции на основе LEGO, эффективно работать в команде. Эти задачи являются частью подготовки к ежегодным всероссийским международным соревнованиям категорий Икар, WRO и т. д.             

12. Инженерные проекты от компании «Polymedia»

Хочешь составить конкуренцию ведущим конструкторам крупных автоконцернов, понять и разобраться как работают системы безопасности в современных машинах?

Устроить свои краштесты в конце концов?! 

Тогда тебе к нам!

Итак, в рамках данной лаборатории вам предстоит выполнить две задачи: 

I. собрать и протестировать макет подушки безопасности, исследовать физику и химию процессов, протекающих при срабатывании данного устройства. 

II. сконструировать и создать макет бампера автомобиля и естественно проверить его на прочность!