Αυτόματο τελεφερίκ πόλης

Κατασκευή από τις μαθήτριες της Ε τάξης του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας, κατά το σχολικό έτος 2016-2017.

Το τελεφερίκ είναι ένα σύστημα μεταφοράς το οποίο χρησιμοποιεί βαγόνια τα οποία κρέμονται με τροχούς από καλώδια τα οποία στηρίζονται σε πυλώνες, ενώ ένα καλώδιο τα κινεί με έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Τα τελεφερίκ είναι κατασκευασμένα έτσι ώστε να κινούνται μπρος-πίσω ανάμεσα σε δύο σταθμούς ανάλογα με την φορά που κινείται το καλώδιο κίνησης.

Τα πρώτα πρωτόγονα τελεφερίκ γεφύρωναν χαράδρες ή ποταμούς κάνοντας χρήση σχοινιών πλεγμένων από φυτά και απλών καλαθιών, και κινούνταν με τη χρήση της μυϊκής δύναμης των χεριών. Παρόμοια πρωτόγονα τελεφερίκ βρίσκονται ακόμα σε χρήση στην Ασία, την Αφρική και την νότια Αμερική.

Κατά την διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης η χρήση ατμομηχανών σαν κινητήρια δύναμη για τα τελεφερίκ μεταφοράς υλικών στα ορυχεία, ήταν το πρώτο μεγάλο βήμα για την δημιουργία δυνατών και μεγάλων τελεφερίκ. Το δεύτερο σημαντικό βήμα ήταν η δημιουργία και χρήση των πλεχτών συρματόσκοινων, τα οποία επέτρεψαν λόγω της μεγάλης τους αντοχής να γεφυρωθούν μεγάλες αποστάσεις, και έδωσαν στα τελεφερίκ τη δυνατότητα να ανυψώνουν και να μεταφέρουν μεγάλα φορτία.

Στην σύγχρονη εποχή τα τελεφερίκ χρησιμοποιούνται κυρίως για τουριστικούς λόγους σε χιονοδρομικά κέντρα και σε άλλες γραφικές διαδρομές όπου υπάρχει υψομετρική διαφορά.

Η συγκεκριμένη πρόταση είναι ένα αυτόματο τελεφερίκ πόλης, το οποίο θα είναι μια οικολογική λύση μετακίνησης και θα μπορεί να σταματάει σε διάφορα κτίρια. Θα ελέγχεται μέσω εφαρμογής που θα βρίσκεται σε tablet και κινητά τηλέφωνα.

Το αυτόματο τελεφερίκ μπορεί να ενώνει παραπάνω από δυο κτίρια και κινείται με την βοήθεια ενός κινητήρα που βρίσκεται σε ένα από τα ακριανά κτίρια. Η καμπίνα μπορεί να σταματάει με ακρίβεια σε κάθε κτίριο χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα απόστασης που υπάρχει σε αυτήν.

Για τον έλεγχο του τελεφερίκ έχουμε αναπτύξει πρόγραμμα στο Scratch. Όταν κάποιος κάτοικος της περιοχής καλεί το τελεφερίκ αυτό αμέσως αναγνωρίζει σε ποιο κτίριο πρέπει να πάει και ξεκινάει την διαδρομή του. Όσο ταξιδεύει για λόγους ασφάλειας απενεργοποιεί την δυνατότητα να το καλέσει κάποιος άλλος.

  • Μπορείτε να κατεβάσετε τις οδηγίες κατασκευής για την γόνδολα εδώ: Γόνδολα
  • Μπορείτε να κατεβάσετε τις οδηγίες κατασκευής για τον περιστρεφόμενο κτίριο εδώ: Περιστρεφόμενο κτίριο
  • Μπορείτε να κατεβάσετε τα προγράμματα σε μορφή Scratch εδώ: Προγράμματα

Η κατασκευή συμμετείχε στον 3ο Περιφερειακό Διαγωνισμό Ρομποτικής με θέμα “Οι μεταφορές του μέλλοντος” όπου και διακρίθηκε με την τρίτη θέση, ενώ συμμετείχε και στον τελικό του Πανελλήνιου Διαγωνισμού Ρομποτικής στην Αθήνα. 

Έξυπνο ταξί

Κατασκευή από τις μαθήτριες της Ε τάξης του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας κατά το σχολικό έτος 2016-2017.

Ως έξυπνο – αυτόνομο αυτοκίνητο ορίζουμε αυτό που μπορεί να κινηθεί στον δρόμο με την βοήθεια αισθητήρων χωρίς κάποιον άνθρωπο να το οδηγεί. Πολλά τέτοια αυτοκίνητα αναπτύσσονται τα τελευταία χρόνια από Πανεπιστήμια και μεγάλες εταιρίες αλλά προς το παρόν δεν υπάρχει μαζική χρήση τους στους δρόμους των πόλεων μας.

Οι πρώτες προσπάθειες για αυτόνομα – έξυπνα οχήματα ξεκίνησαν από την δεκαετία του 1920 με την συνεργασία αυτοβιομηχανιών, πανεπιστημίων και ερευνητικών κέντρων. Τα πλεονεκτήματα ενός έξυπνου αυτοκινήτου είναι η μεγαλύτερη ασφάλεια που θα προσφέρει εξαλείφοντας τα λάθη που γίνονται στην οδήγηση από τους ανθρώπους καθώς και πιο γρήγορη μεταφορά, καθώς ένα έξυπνο υπολογιστικό σύστημα θα μπορεί να μας μετακινεί από τις καλύτερες διαδρομές στον προορισμό μας.

Από την άλλη πλευρά υπάρχουν οι ανησυχίες για το αν θα υπάρχουν λάθη και προβλήματα στα προγράμματα και τους αισθητήρες των αυτοκινήτων που θα μπορούσαν να αποτελούν εμπόδιο στην ασφάλεια των ανθρώπων.

Τα έξυπνα αυτοκίνητα έχουν έναν κεντρικό υπολογιστή που αποτελεί τον εγκέφαλο τους. Εκεί πηγαίνουν δεδομένα από εκατοντάδες αισθητήρες που υπάρχουν σε αυτά. Αυτά τα δεδομένα τα χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος για να καταλάβει την ακριβή θέση του αυτοκινήτου, αν υπάρχουν εμπόδια και σε τι απόσταση, αν ο δρόμος είναι ολισθηρός κλπ. Με βάση όλα αυτά τα στοιχεία το έξυπνο αυτοκίνητο αποφασίζει πως θα κινηθεί στον δρόμο.

Η συγκεκριμένη πρόταση αφορά ένα έξυπνο ταξί το οποίο θα κινείται μόνο του, χωρίς οδηγό και θα μπορούμε να το καλούμε με την βοήθεια έξυπνων κινητών τηλεφώνων και tablet. Όταν χρειαστούμε ένα ταξί απλά ανοίγουμε την εφαρμογή και κάνουμε την κλήση. Αμέσως το πρώτο διαθέσιμο ταξί καταλαβαίνει που είμαστε μέσω GPS και έρχεται να μας παραλάβει. Μας ζητάει τον προορισμό και μας πηγαίνει εκεί.

Το έξυπνο ταξί που κατασκευάσαμε διαθέτει έναν κινητήρα που το βοηθάει να κινείται μπρος – πίσω. Για να καταλαβαίνει την θέση στην οποία βρίσκεται αξιοποιούμε έναν αισθητήρα απόστασης που κοιτάει προς το έδαφος. Ανά τακτά διαστήματα υπάρχουν στο δρόμο μαύρες γραμμές. Κάθε φορά που ο αισθητήρας απόστασης βλέπει μια μαύρη γραμμή την καταλαβαίνει καθώς λειτουργεί με υπέρυθρες ακτίνες φωτός που απορροφούνται από το μαύρο.

Επίσης ο ίδιος κινητήρας χρησιμοποιείται για να ανοίγει – κλείνει η σκεπή-πόρτα του αυτοκινήτου. Με έναν αισθητήρα κλίσης μπορεί να καταλάβει αν η πόρτα είναι ανοιχτή ή κλειστή και αν έχουν μπει – βγει οι επιβάτες.

  • Μπορείτε να κατεβάσετε τα δυο προγράμματα που ελέγχουν το ταξί σε μορφή Scratch από εδώ: Προγράμματα
  • Μπορείτε να κατεβάσετε τις οδηγίες συναρμολόγησης του αυτοκινήτου σε μορφή φωτογραφιών από εδώ: οδηγίες

Η κατασκευή συμμετείχε στον Περιφερειακό Διαγωνισμό Ρομποτικής Δυτικής Μακεδονίας όπου και διακρίθηκε καταλαμβάνοντας την πρώτη θέση ενώ συμμετείχε και στον τελικό του Πανελλήνιου Διαγωνισμού Ρομποτικής στην Αθήνα.

Αυτόματο Monorail

Κατασκευή από τους μαθητές της Ε τάξης του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας κατά το σχολικό έτος 2016-2017.

Το τρένο είναι ένα από τα πρώτα μηχανοκίνητα μεταφορικά μέσα. Αρχικά με την χρήση ατμομηχανών που έκαιγαν κάρβουνο, στην συνέχεια με την χρήση πετρελαίου και ηλεκτρισμού μεταφέρει για αιώνες ανθρώπους και εμπορεύματα σε όλον τον κόσμο πάνω σε ράγες, πάνω και κάτω από την επιφάνεια του εδάφους (μετρό), πάνω από γέφυρες και μέσα από τούνελ.

Μια υποκατηγορία τρένων είναι τα monorail τα οποία κινούνται πάνω σε μία δοκό – γραμμή. Συνήθως τα monorail κινούνται πάνω από την επιφάνεια του εδάφους σε ειδικά σχεδιασμένες γέφυρες. Με αυτόν τον τρόπο δεν υπάρχουν διασταυρώσεις με άλλα μέσα μεταφοράς όπως τα αυτοκίνητα και άλλα τρένα και δεν υπάρχουν καθυστερήσεις και κίνδυνοι για συγκρούσεις.

Η δική μας πρόταση είναι ένα αυτόματο τρένο – monorail το οποίο θα κινείται χωρίς οδηγό, με την χρήση αισθητήρων και θα μεταφέρει επιβάτες και εμπορεύματα με ασφάλεια και ακρίβεια από σταθμό σε σταθμό. Η φόρτωση θα γίνεται με αυτόματες μηχανές, ενώ η εκφόρτωση θα γίνεται μηχανικά με ειδικά σχεδιασμένο σύστημα στον τελικό σταθμό.

Το τρένο μας κινείται με την βοήθεια ενός κινητήρα, ενώ καταλαβαίνει την θέση του με την βοήθεια ενός αισθητήρα απόστασης. Έτσι μπορεί να καταλάβει αν βρίσκεται στην αρχή καθώς και αν έχει φτάσει στο τέλος της διαδρομής.

Για την φόρτωση του τρένου χρησιμοποιούμε άλλον έναν κινητήρα ο οποίος κινεί μια ειδική πλατφόρμα και με την βοήθεια ενός αισθητήρα κλίσης την μετακινεί με ακρίβεια.

Όταν το τρένο φτάσει στον τελικό σταθμό η εκφόρτωση γίνεται με την βοήθεια μιας ειδικά σχεδιασμένης κατασκευής που ανασηκώνει το βαγόνι του τρένου και ρίχνει τα εμπορεύματα στην δεξαμενή.

  • Μπορείτε να κατεβάσετε το πρόγραμμα ελέγχου της κατασκευής σε μορφή Scratch εδώ: Monorail
  • Μπορείτε να κατεβάσετε τις οδηγίες για την κατασκευή του βασικού βαγονιού του monorail σε μορφή φωτογραφιών εδώ: Οδηγίες βαγόνι

Το αυτόματο Monorail συμμετείχε στον Περιφερειακό Διαγωνισμό Ρομποτικής Δυτικής Μακεδονίας με θέμα “Οι μεταφορές του μέλλοντος” όπου και διακρίθηκε με το βραβείο “Καλύτερης Μηχανικής Κατασκευής”.

Ανελκυστήρας Διαστήματος

Κατασκευή των μαθητών της Ε τάξης του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας κατά το σχολικό έτος 2016-2017.

Το διαστημικό ασανσέρ είναι ένας πρωτοποριακός τρόπος για την μεταφορά ανθρώπων και υλικών στο διάστημα χωρίς την χρήση πυραύλων, γεγονός που θα αυξήσει την ασφάλεια και θα μειώσει το κόστος. Δεν έχει κατασκευαστεί ακόμα αφού οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να λύσουν όλα τα τεχνολογικά προβλήματα για την υλοποίηση του.

1

Η πιο διαδεδομένη πρόταση για την κατασκευή του είναι όπως φαίνεται στην διπλανή εικόνα. Θα υπάρχει μια βάση πάνω στην Γη η οποία θα βρίσκεται στον ισημερινό και ένα αντίβαρο – διαστημικός σταθμός που θα βρίσκεται περίπου 36.000 χιλιόμετρα μακριά από την Γη. Τα δυο άκρα θα συνδέονται με ένα καλώδιο από κάποιο ειδικό υλικό με μεγάλη αντοχή. Πάνω στο καλώδιο θα κινείται ο ανελκυστήρας.

Για να κατασκευαστεί ένα καλώδιο που θα αντέχει τις μεγάλες δυνάμεις που θα του ασκούνται απαιτείται ένα υλικό πάρα πολύ ισχυρό. Αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει τέτοιο υλικό στην γη και οι επιστήμονες πειραματίζονται με νέα συνθετικά υλικά νανοτεχνολογίας όπως οι νανοσωλήνες άνθρακα.

Ένα ακόμα σημαντικό θέμα που δεν έχει λυθεί είναι ο τρόπος με τον οποίο θα παίρνει ενέργεια ο ανελκυστήρας για να κινείται. Τα 36.000 χιλιόμετρα είναι μια τεράστια απόσταση και αν υποθέσουμε ότι ο ανελκυστήρας θα ταξιδεύει με 200 χιλιόμετρα την ώρα θα χρειάζεται πάνω από μια εβδομάδα για να φτάσει από την γη στον διαστημικό σταθμό. Πως θα παίρνει ενέργεια; Τι καύσιμα θα χρησιμοποιεί; Μια πιθανή λύση είναι να παίρνει την ενέργεια του από ένα πολύ δυνατό laser που θα είναι τοποθετημένο στην βάση.

Η κατασκευή των μαθητών περιγράφει την βασική λειτουργία του διαστημικού ασανσέρ. Στην βάση υπάρχει μια σκάλα για να ανεβαίνουν οι επιβάτες η οποία λειτουργεί με την βοήθεια ενός κινητήρα και ενός αισθητήρα κλίσης. Αφού τελειώσει η επιβίβαση μπαίνει σε λειτουργία το laser το οποίο δίνει ενέργεια στον ανελκυστήρα. Η ενεργοποίηση του γίνεται με τον ίδιο κινητήρα με την χρήση ενός μοχλού που του αλλάζει λειτουργία.

Ο ανελκυστήρας μας ανεβαίνει από την βάση στον διαστημικό σταθμό και κατεβαίνει χρησιμοποιώντας έναν κινητήρα που υπάρχει πάνω στην κατασκευή. Για να ξέρει που ακριβώς να σταματήσει στην ανάβαση και την κατάβαση χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα απόστασης. Η εκκίνηση του ανελκυστήρα γίνεται ύστερα από φωνητικές εντολές που δίνονται μέσω μικροφώνου.

  • Τα αρχικά σχέδια του ανελκυστήρα σε μορφή Lego Digital Designer: elevator
  • Το τελικό πρόγραμμα ελέγχου της κατασκευής σε μορφή Scratch: space elevator

Η κατασκευή συμμετείχε στον Περιφερειακό Διαγωνισμό Ρομποτικής Δυτικής Μακεδονίας 2017 όπου και διακρίθηκε κατακτώντας την 2η θέση, ενώ συμμετείχε και στο τελικό του Πανελλήνιου Διαγωνισμού Ρομποτικής στην Αθήνα όπου και κατάφερε να προκριθεί στις 30 καλύτερες.

Interactive European monuments board with raspberry pi and makey makey

The board consists of a wooden structure with various 3d printed monumets of Europe, and can be connected to any screen and speakers. In front of every monument there are two metal pins and when they are touched the screen shows information and photos of the monument while the same info are being played by the speakers.

The project started in May 2016 as a part of a larger project from ellak.gr for using 3d printers in education. My school (Experimental Elementary School of Florina) collaborated with the 5th Elementary school of Florina and we formed a small team of educators (Giannis Arvanitakis, Sotiris Georgiou, Giorgos Katikaridis and Giannis Kaskamanidis) and a more extended team of students from various schools of Florina.

At the end of May 2016 i went to Athens together with Giannis Kaskamanidis  to attend a seminar for using the 3d printer Rep Rap Prusa.

In June 2016 we scheduled and conducted four 3d design seminars using SketchUp and another four programming seminars using Scratch for students.

Following the seminars was the 3d printing day. Students printed small boards with their names 3d printed and we also printed the monuments for the interactive board. All of the monuments were downloaded from thingiverse.

After the summer vacations we continued the project in October 2016. Twenty two students of the sixth grade of my school formed a team and took the task to complete the project. 

Working is small groups of 3-4 the students collected fotos and information for the monuments from the web using Wikipedia and Creative Commons libraries. They also recorded the information using Audacity.

They made the main program using Scratch and at the final phase they integrated the makey makey board and saved the program on a raspberry pi.

The 3d printed monuments were glued with silicon to the board and we opened small holes to place the metal pins, two for every monument. From the inside of the board we place the makey makey and the raspberry pi and all the wiring.

The board was presented in the 7th Student Festival of Digital Creation.

The project is still ongoing. This school year (2017-2018) another team of students will take the task to add more monuments and improve the board and the program.