РОБОТ-СУБМАРИНА ДЛЯ УБОРКИ МУСОРА В РЕКАХ Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 62

Е.Х. Шаймаков, К.Х. Джафаров РОБОТ-СУБМАРИНА ДЛЯ УБОРКИ МУСОРА В РЕКАХ

Рассматривается проблема засорения рек и водоемов. Проанализированы инновационные методы очистки от мусора, представлены достоинства и недостатки аналогичных разработок. Предлагается создание прототипа робота, близкого по строению к субмарине. Результатом разработки робота будет являться очистка прибрежных районов, рек и водоемов без кардинального изменения рельефа, не требующих огромных финансовых затрат на топливо, а также больших трудовых ресурсов.

Ключевые слова: робот, очистка, водоем, мусор, автономность, река.

Засорение рек и водоемов, осаждение на дно рек и водоемов плавающих по поверхности воды предметов, главным образом древесных остатков и мусора, отложение в реках и водоемах грунтов вследствие подмыва течением берегов и дна рек и водоемов и развитие по берегам растительности. На сегодняшний день засорение рек является глобальной проблемой нашего времени. Как следствие засуха и вымирание рыб и птиц. Постоянное загрязнение может вызвать ряд болезней, как холера и т.д. Засоряют реки люди, в основном отдыхающие на прибрежных территориях. И много мусора остается после их пребывания. Все мы понимаем, что реки можно и нужно очищать и существуют несколько классических способов. Все эти способы действенные и применяются довольно давно и повсеместно, но они громоздкие, малоэффективны и энергозатратны. В мире существует два аналогичные системы, очищающие поверхность водоемов от загрязнения, но все они довольно громоздкие и требуют больших затрат. Новый проект шведского промышленного дизайнера Эрика Борга (Erik Borg) - это не просто платформа по очистке воды, а еще и социальный робот, который умеет кооперироваться с себе подобными для общей цели. Oceanic Cleaning System (рис. 1) держится на поверхности и постепенно собирает пластмассовый мусор, чтобы потом его можно было легко рециклировать. Живности эта работа не вредит: она проводится ночью, когда в приповерхностном слое практически никого нет.

Рис. 1. Робот-медуза Oceanic Cleaning System

© Шаймаков Е.Х., Джафаров К.Х., 2016.

Научный руководитель: Руденко Валерий Николаевич - кандидат технических наук, доцент кафедры Агроинженерии, мелиорации и агроэкологии, Астраханский государственный университет, Россия.

ISSN 2223-4047

Вестник магистратуры. 2016. № 12-2(63)

Робот - это не планктон, а нектон: когда наступает нужда, он взрыхляет воду своими вертикальными лопастями и довольно быстро перемещается, куда ему нужно [1].

Основатель компании «Dyson» Джеймс Дайсон разрабатывает концепт баржи M.V Recyclone (рис. 2), которая будет работать как пылесос [2].

Она сконструирована по той же циклонной технологии, что бытовые и промышленные пылесосы. Сначала она вылавливает мусор при помощи большой сети, затем засасывает его внутрь. Внутри баржи мусор автоматически сортируется в зависимости от материала. Но, к сожалению, для управления баржей нужен человек, и ее габариты не подходят для неглубоких рек.

Мы предлагаем более простую, эффективную и менее габаритную модель в виде робота-подлодки, оснащаемого:

•двумя манипуляторами для сбора мусора;

•солнечные батареи;

•эхолот и камера технического зрения;

•отсеком для прессования мусора;

•системой ориентирования на местности;

•датчиками.

Предлагаемая разработка представляет собой герметичное подводное устройство, работающее не только в глубоководных реках, но и в условиях мелководья. Корпус устройства должен быть изготовлен из низкоплотного материала, облегчающий вес устройства и тем самым поддерживать на плаву. Подводная лодка будет оснащаться тремя электродвигателями: основной и два вспомогательных. Вспомогательные двигатели помогают сохранять неподвижную позицию во время захвата объекта (мусора).

Для полной автономности подводная лодка будет оснащаться солнечными батареями, расположенные по всему корпусу. Так как подводная лодка будет очищать реку не один день, ей потребуется подзарядка аккумуляторов, во избежание процедуры проводной зарядки (т.е. подключение аккумуляторов подводной лодки к электросети для подзарядки) на верхнем участке корпуса будут установлены солнечные батареи, непосредственно заряжающие аккумуляторы. Для защиты солнечных батарей от воды планируется их защитить нанесением силиконового слоя. В случае разряжении аккумуляторов программа дает команду к всплытию. На поверхности воды аккумуляторы заряжаются от солнечных батарей. Если на поверхности воды есть препятствия в виде судна, то устройство ложится на дно в энергосберегающем режиме пока угроза столкновения не исчезнет.

После погружения программа начинает активный поиск мусора, осуществляемый устройством эхолокации. Для более детального рассмотрения объекта, будет установлена камера технического зрения. Программа определяет природу объекта и дает команду захватить либо оставить объект. Точный захват мусора осуществляют два манипулятора, установленные в передней нижней части корпуса, изготовленные из алюминия и помещают в грузоконтейнер. Установлены таким образом в процессе поиска мусора, манипуляторы складываются вдоль корпуса во избежание зацепления и увязания устройства. Грузоконтейнер представляет собой сетчатую емкость, находящуюся в нижней части корпуса.

Рис. 2. Баржа M. V. Recyclone

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80% заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды. В сельской местности проблема качества воды стоит особенно остро - около 90% всех сельских жителей в мире постоянно пользуются для питья и купания загрязненной водой.

Вывод. Предлагаемое устройство для сбора мусора поможет решить проблему водных ресурсов, что повлияет не только на экологическое состояние рек, водоемов и т.д., но и создает благоприятные условия для развития сельскохозяйственного производства.

Библиографический список

1. Загрязнение мирового океана [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.novate.ru/blogs/050611/17802/

2. M.V. Recyclone - корабль, очищающий водоемы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://t-human.com/journal/m-v-recydone-korabl-ochishhayushhij-vodoemy/

ШАЙМАКОВ ЕРНАТ ХАЙРБЕКОВИЧ - магистрант Аграрного факультета, Астраханский государственный университет, Россия.

ДЖАФАРОВ КАКИМХАЗЫМКОМБИТОВИЧ- магистрант Аграрного факультета, Астраханский государственный университет, Россия.