Все записи
16:54  /  4.02.21

97просмотров

Школьники создали бионический протез руки

+T -
Поделиться:

Они — участники Московского международного киберфестиваля Rukami

В практике образования все более популярным становится метод проектов, с его помощью успешно решаются не только учебные, но и воспитательные задачи. Научной основой метода проектов принято считать идеи американского философа и педагога Джона Дьюи (1859–1952), философское наследие которого и в настоящий момент является предметом пристального интереса педагогов.

Метод проектов — это обучение путем делания: ученики извлекают знания из собственного опыта, решая те или иные проблемы. Учителя из лекторов должны превратиться в консультантов и сотрудников. Метод проектов всегда предполагает, во-первых, решение определенной задачи и, во-вторых, получение конкретного продукта.

Почти два года назад ученики 10-го класса лицея №28 города Новосибирска взялись за решение проблемы — разработку бюджетного варианта бионического протеза. Именно тогда Данила Седых на занятии по программе «Бионика и основы проектной деятельности» в центре детского творчество «Содружество» на базе лицея предложил создать бионический протез кисти человека с использованием 3D-печати. Сформировалась команда из пяти энтузиастов: Данилы Седых, Константина Кузнецова, Влады Гайнановой, Максима Валяева и Павла Таскаева. 3D-моделирование проводилось в программе «Компас 3D v16.1». Печать осуществлялась нетоксичным PLA-пластиком, полимером молочной кислоты. Чтобы облегчить конструкцию, было решено отказаться от шарнирных соединений подвижных элементов протеза в пользу гибких сочленений, изготовленных из Flex-пластика. Управление протезом осуществлялось с помощью микроконтроллеров Arduino Uno.

Первый рабочий макет протеза был представлен в августе 2019 на городском хакатоне, который был организован на форуме «Новосибирск — город безграничных возможностей». Команда напечатала и собрала прототип кисти человека, способный совершать один хват. Принцип работы модели состоит в улавливании ЭМГ-датчиком электромагнитного импульса, возникающего в мышце при сокращении / расслаблении, и передаче этого сигнала на сервоприводы, где он преобразуется в механическую работу пальцев протеза. К тому времени проект уже получил название CyberBionic и логотип, символизирующий связь биологии и техники.

На изготовление этого прототипа ушло две недели (без учета доставки комплектующих) и 12 тыс. руб. Особенностями этого изобретения были легкость, низкая цена и экологичность. Реализация проекта на этом этапе стала возможной благодаря не только слаженной работе членов проектной группы, но и всесторонней поддержке педагогов лицея №28 и ЦДТ «Содружество». Финансовое обеспечение проекта взяла на себя администрация лицея №28, также предоставившая команде 3D-принтер, а функцию наставника проекта — педагог дополнительного образования ЦДТ «Содружество».

Биотонический протез руки,созданный школьниками-участниками киберфестиваля Rukami

Второй этап проекта начался с наступлением нового 2019/20 учебного года. Наставником проектной группы была поставлена задача — создать второй экспериментальный образец кисти, который мог бы быть использован реальным человеком. Большого труда стоило найти человека, желающего стать партнером проекта, то есть сотрудничать со школьниками, тем более что это сотрудничество связано с его физическими особенностями. После непростых поисков партнером проекта стал 42-летний мужчина, на правой руке которого отсутствуют часть ладони и четыре пальца. Особенности строения и функционирования правой руки партнера создало сложности при 3D-моделировании протеза.

Вместо выбывшего из команды Константина Кузнецова к работе над проектом присоединился Дмитрий Иванов, взявший на себя создание 3D-модели протеза. Были организованы регулярные встречи с партнером проекта, на которых проводились замеры и примерки отдельных элементов протеза.

При создании экспериментальных образцов роли в проектной команде распределены следующим образом: Максим Валяев — проектирование печатных плат и распайка электронных компонентов; Павел Таскаев — программирование и работа с ЭМГ-датчиками, очистка электромагнитных сигналов; Влада Гайнанова — дизайнерское оформление всех материалов и создание логотипа проекта; Дмитрий Иванов — разработка 3D-модели протеза; Данила Седых — спичрайтер, подготовка мультимедийного сопровождения к представлению результатов на всех этапах подготовки проекта, выстраивание коммуникаций в проектной команде. Наставник проектной команды кроме общей организационной работы выполнял следующие функции: оказание помощи участникам в определении своей роли в проекте, выстраивание коммуникации с партнером проекта, фокусировка деятельности команды на получение конкретного продукта, организация встречи и участие в планировании этапов проекта.

Проект предполагалось закончить до конца 2019/20 учебного года, однако из-за пандемии поставка некоторых электронных комплектующих была задержана и срок получения готового продукта отодвинут.

Для каждого участника команды проект CyberBionic приобрел свою особую ценность. Для одних — это прекрасная возможность применить свои знания и умения в настоящем деле, возможность участвовать в социально полезном перспективном проекте; для других — это возможность приобрести новые знания, расширить круг своих интересов, инструмент для личного роста и развития, но для всех ребят — это прежде всего команда друзей, сплоченная одним интересом.

В ходе работы над проектом ребята представили промежуточные результаты на различных образовательных площадках: от городского хакатона и городской открытой научно-практической конференции школьников НОУ «Сибирь» до Всероссийского конкурса проектов кружкового движения Rukami.

Сейчас, несмотря на то что ребята уже окончили обучение в лицее, работа над проектом продолжается. На данный момент собран второй экспериментальный образец протеза, выполнена его электронная оснастка, и в ближайшее время образец будет передан нашему партнеру для тестирования в условиях эксплуатации. После тестирования и отладки работы протеза планируется его передача партнеру в безвозмездное пользование.

Успех проектной деятельности, организованной среди детей старшего школьного возраста, определяется прежде всего интересом детей к теме проекта, их нацеленность на получение конкретного социально полезного продукта, а также материальной поддержкой, компетентностью педагогов, работающих с группой, и тесным взаимодействием систем основного и дополнительного образования. Проектная деятельность может и должна реализовываться в образовательных организациях, поскольку она позволяет искать и находить решения острых социальных проблем.

Материал подготовлен при поддержке Московского международного киберфестиваля Rukami