Робототехнический комплекс НАУРОБО "Умная теплица"

Рекомендуемый уровень образования:

•  Основное общее (5—9 класс)
• Среднее общее (10 и 11 классы)
• Дополнительное образование

Рекомендуемый возраст: от 13 лет
Язык программирования: JavaScript
Рекомендуемое количество на кабинет: 2 штуки

Предназначение

Робототехнический комплекс представляет собой набор-конструктор по сборке модели умной теплицы с роботизированной системой управления, объединяющий в себе следующие задачи:

• Механическая сборка корпусных элементов
• Монтаж электрических схем
• Применение датчиков для контроля параметров внутренней среды и созданию алгоритмов автоматического управления этими параметрами (в частности, температурой, влажностью почвы, освещенностью) с целью выращивания биологических культур
• Программирование на JavaScript с использованием фреймворка NodeJS (+HTML и CSS)
• Изучение влияния на рост растений температуры, влажности почвы и освещенности

Применение:

• Дополнительное образование
• Проектная и метапредметная деятельность (биология, химия, экология, физика, информатика, робототехника)
• Чему научится ребенок
• Оптимизации условий содержания растений
• Поддержанию температуры во внутреннем отсеке в заданных пределах (производить включение, отключение автоматического обогрева, проветривания в зависимости от параметров внутри отсека)
• Автоматизации полива растений
• Влиянию цветовых характеристик освещения на рост и развитие растений определенного типа
• Влиянию интенсивности освещения на рост и развитие растений
• Влиянию циркуляции воздуха на рост и развитие растений
• Работе в операционных системах семейства Linuх, а также их администрирования
• Организации взаимодействия устройств в сетях, построенных на базе TCP/IP-протокола
• Пониманию основ клиент-серверных технологий
• Пониманию основ HTTP-протокола
• Событийному программированию на JavaScript с использованием фреймворка Node.JS
• Пониманию основ построения систем с обратной связью с использованием облачных технологий (концепция «Интернет вещей»)
• Программированию веб-интерфейсов
• Интернет вещей (англ. Internet of Things, IoT) — концепция вычислительной сети некоторых устройств («вещей»), оснащенных встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

Способ работы:

• Индивидуально
• Работа парами
• Групповые занятия
• При работе с робототехническим комплексом ученики могут объединяться в проектные команды от 3 до 5 человек.
• Управление всеми режимами работы и мониторинг за показаниями осуществляются через Web-интерфейс, доступный при беспроводном Wi-Fi подключении микрокомпьютера к локальной сети.
• Система управления обеспечивает периодическую передачу всех регистрируемых параметров в облачные сервисы и имеет возможность автоматического управления исполнительными устройствами, входящими в состав модели.

Состав:

• Комплект деталей корпуса
• Комплект элементов крепления
• Комплект датчиков

• Комплект исполнительных устройств и механизмов
• Микрокомпьютер
• USB-видеокамера
• Дисплей
• Плата силовой электроники
• Понижающий преобразователь напряжения
• Внешний блок питания
• Набор инструментов
• Комплект проводов и кабелей
• Методическое обеспечение на русском языке
• Программный модуль
• Упаковка

Методическое обеспечение на русском языке содержит описание состава робототехнического комплекса, инструкции по сборке, подключению и эксплуатации робототехнического комплекса, а также описание экспериментов, демонстрирующих возможности робототехнического комплекса. Программный модуль включает в себя необходимые составляющие для настройки работы микрокомпьютера, датчиков и исполнительных устройств.

Примеры учебных проектов, выполненных с помощью набора (умной теплицы), учениками 8-11 классов:

• «Как создается контролируемый климат?» — Составные части умной теплицы: изучение и сборка.
• «Почему данные важны для агрономов?» — Работа с данными датчиков, программирование зависимостей «Если-Тогда» в облачной среде разработки.
• «Почему умные вещи называются умными?» — Разработка алгоритмов поддержания климата, систем оповещения и IoT-приложения в GRED — облачной среде разработки.
• Теплица в подвале с естественным освещением.
• Особенности выращивания «хищных растений».
• Выращивание хищных растений в искусственных условиях робототехнической теплицы на примере «Венериной мухоловки».
• Изучение влияния на рост растений температуры.
• Изучение влияния на рост растений освещенности.
• Исследование влияния музыки на рост растений.
• Культивация лекарственных растений в искусственных условиях робототехнической теплицы.
• Изучение влияния на рост растений влажности почвы.
• Влияние освещенности на проращивание семян.
• Влияние спектрального состава света на проращивание семян.
• Влияние спектрального состава света на рост корней растений.
• Влияние спектрального состава света на рост листовой ластинки/длины ростка.
• Влияние спектрального состава света на рост и развитие микромицетов.
• Влияние спектрального состава света на рост и развитие микроводорослей.
• Влияние влажности на рост и развитие микромицетов.
• Влияние влажности на рост и развитие двудольных растений.
• Влияние влажности на рост и развитие однодольных растений.
• Влияние фотопериода на проращивание семян.
• Влияние фотопериода на рост и развитие растений.
• Влияние предпосевной обработки семян различными субстратами.
• Влияние температуры на проращивание семян.
• Влияние температуры на рост и развитие микроводорослей.
• Влияние температуры на рост и развитие микромицетов.
• Исследование способов энергосбережения при варьировании фотопериода.
• Биомониторинг снежного покрова (на примере проращивания семян).
• Фиторемедиация почв.
• Вермикультивирование.
• Активность простейших при разных параметрах среды.