Nova spoznanja na 21. poletnem taboru inovativnih tehnologij

Letos je na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani potekal že 21. Poletni tabor inovativnih tehnologij. Teden, ko našo fakulteto naselijo šolarji in dijaki iz vse Slovenije, je letos zaradi spoštovanja ukrepov ob novem koronavirusu potekal z manj udeleženci in manj delavnicami. Vendar, kot vemo, kvantiteta ni kvaliteta in dogajanje je bilo kljub omejitvam pestro. Pod vodstvom mentorjev so otroci na osmih delavnicah cel teden raziskovali sodobne inovativne tehnologije in spoznavali raznolik svet elektrotehnike in multimedije.

Na delavnici SCRATCHMOJSTRI so udeleženci spoznali osnove programiranja z bloki v programskih jezikih CODE, SCRATCH in MICRO:BIT. Naučili so se risanja, uporabe zank, pogojnih stavkov, sporočil in kloniranja. Sestavili so veliko zanimivih programov s področja geometrije, iteracij, rekurzije, dialogov ter kvizov. Udeleženci so dobili tudi mikro računalnik BBC Microbit s prikazovalnikom, na katerem so izvedli programe, zapisane v Micro:bit-u. Na zaključku je vsak udeleženec predstavil svoj projekt.

Na delavnici OD ELEKTRONOV DO ZVEZD smo izdelali Geigerjeve števce z Geiger-Mullerjevo cevjo in Bluetooth prenosom podatkov na mobilni telefon. Izmerili smo nekaj vzorcev in ugotovili, da okoli nas k sreči ni dovolj radioaktivnega sevanja, da bi lahko Gergerjev števec uporabili v vsakodnevnem življenju. Vseeno pa smo lahko opravili nekaj meritev z vzorčnim virom sevanja. Podatke smo obdelali z matematičnim orodjem Wolfram Mathematica. Naučili smo se osnov uporabe programa in kako je lahko le- ta koristen pri reševanju matematičnih problemov. Geigerjev števec smo nadgradili s senzorjem za merjenje temperature in vlage (DHT11) in si pogledali, kako sta sestavljena programa na obeh straneh komunikacijskega kanala, tako na našem števcu kot tudi na mobilnem telefonu. Programa smo izpopolnili do te mere, da smo lahko na mobilnem telefonu spremljali še podatke o temperaturi in relativni zračni vlagi. Spoznali smo se še z okoljem Arduino IDE in programskimi jezikom C za vgrajene sisteme ter s spletnim orodjem za programiranje Androidnih aplikacij MIT App Inventor.

Do programov lahko dostopate tukaj in tukaj.

Na delavnici LEGO VIHARNIKI smo se najprej spoznali z osnovnimi koncepti vodenja avtonomnih mobilnih sistemov ter s tehničnimi in programskimi lastnostmi kompletov Lego Mindstorms EV3. Nadalje so udeleženci snovali, gradili in programirali mobilne sisteme, ki so bili zmožni opraviti vnaprej predpisano nalogo. Ob koncu delavnice so obvladali znanja s področij senzorike (žiroskopi, ultrazvočni senzorji razdalj, enkoderji, itd.), konceptov vodenja mobilnih sistemov ter programiranja. Vsi so omenjena znanja pridobili skozi koncept projektnega dela (mehanska konstrukcija ter programiranje sistema za čim zanesljivejše in čim hitrejše opravljanje naloge). Na koncu so se s svojimi sistemi pomerili tudi na prijateljskem tekmovanju.

Udeleženci delavnice 4D KIPARJI SO CARJI so se tekom delavnice naučili uporabljati orodje Blender s pomočjo vodenega modeliranja. Nato so v njem izdelali lasten model, ga pobarvali ter animirali. Animacije so nato izvozili v obliki kratkih videov, ki so bili predvajani na zaključku delavnice. Po taboru je bil izdelan tudi predstavitveni video izdelkov, ki bo objavljen na YouTube kanalu LMMFE.

Na delavnici KREATIVNE URICE PRESENEČENJ so se udeleženci spoznali z delovanjem elektrarn, tj. hidro elektrarne, nuklearne elektrarne, termoelektrarne, plinske elektrarne ter tudi sončne in vetrne elektrarne. Na podlagi spoznane teorije smo se preizkusili v simulaciji Energetska mešanica, kjer smo z različnimi elektrarnami v vsakem trenutku poizkušali proizvesti toliko električne energije, kot je porabljamo. Spoznali smo tudi prenosni in distribucijski sistem, najprej v teoriji, v naslednjem koraku pa smo v simulacijskem programu PowerWorld na podlagi javno dostopnih podatkov izdelali model slovenskega 400 kV elektroenergetskega sistema za izračun napetostnih razmer in pretokov energije. Analizirali smo stroške končnega porabnika električne energije in preverili, ali bi lahko za posameznega porabnika končni strošek za električno energijo zmanjšali (menjava ponudnika, prehod iz eno-tarifnega merjenja v dvotarifno). Spoznali smo nekaj osnov o zaščiti elektroenergetskega sistema; ogledali smo si nekaj dogodkov, ko zaščita ni delovala pravilno. Na poenostavljenem simulatorju nuklearne elektrarne smo simulirali obratovanje elektrarne in jo poskušali čim bolj optimalno dispečirati, da ne bi prišlo do delovanja zaščite. Zadnji dan je bil namenjen sestavljanju solarnih modelov. Udeleženci so iz solarnega konstrukcijskega kompleta za sestavljanje sestavili 6 različnih solarnih modelov in preizkušali delovanje pri različni osvetljenosti solarnega panela (spreminjali kot vpada sončnih žarkov, vpliv dodatnega stekla). Merili so tudi napetost, ki jo je solarni panel proizvedel.

Tema delavnice TEHNOLOŠKI KIRURGI je bila minimalno invazivno zajemanje biopsije. Z uporabo Lego Mindstorms je osem nadobudnih udeležencev sestavilo premičnega robota z izvlečno biopsijsko iglo in pa vrtečo se ploščad, ki je v kombinaciji z Raspberry PI računalnikom in kamero služila za zajem slik modela možganskega žilja s tumorjem iz različnih zornih kotov. Udeleženci so spoznali osnove programskega jezika Python in njegovo  uporabo za rekonstrukcijo in analizo 3D medicinskih slik. V zajeti 3D sliki so s programom za vizualizacijo 3D slik obrisali kritične strukture kot so tumor, anevrizma in žilje, kar je predstavljalo načrt posega. Zajem biopsije so izvedli z daljinskim vodenjem robota, pri čemer so njegovo lokacijo pridobili s sledenjem iz stereo para kamer, robota pa so navigirali v navideznem 3D prostoru kot med pravim slikovno vodenim kirurškim posegom.

Na delavnici PAMETNI AVTOMOBILI so udeleženci najprej spoznali osnove elektrotehnike in elektronike. Naučili so se priključiti zunanje komponente na mikrokrmilnik, ter poskrbeti za napajanje in tudi zaščito zunanjih elementov in mikrokrmilnika pred preobremenitvijo. Nato so se lotili predelave modela avtomobila, iz katerega je bilo potrebno odstraniti obstoječo elektroniko, neprimeren motor za krmiljenje koles pa zamenjati z novim. Izdelali so vsak svoje vezje za natančen nadzor krmila in hitrosti vožnje ter vgrajenih LED luči. Izdelali so tudi posebno ploščico z optičnimi senzorji za zaznavo barve vozne površine, nato pa je vsak napisal še svojo različico nadzornega programa, ki je avtomobilu omogočal avtonomno vožnjo po vnaprej pripravljeni progi.

Delavnica ROBOSUMO se je začela s predavanjem prof. dr. Matjaža Mihlja, ki je udeležencem predstavil osnove in zanimivosti iz sveta robotike. V nadaljevanju so se udeleženci spoznali s sodelujočimi roboti. Po uvodnih minutah je vsaka skupina zasnovala in izvedla lastno aplikacijo, ki je povzemala ključne lastnosti uporabljenih robotov. Po dveh dneh so prišli na vrsto mini sumo roboti. Udeleženci so začeli z osnovami, kot so premikanje motorjev in branje senzorjev, gibanje nadgradili z zaprtozančnim vodenjem, izvedbo sledenja črti ter iskanju nasprotnikov. Vsak udeleženec je razvil tudi lastno strategijo (ali več), s katero je potem tekmoval na zaključnem turnirju.  Strategije so se izkazale za bolj ali manj uspešne, vseeno pa smo podelili priznanja in pokale za prva tri mesta.