Журнал № 4 - 2014(21), рубрика: "Наука молодая"

Парад инновационных проектов ТОГУ

«Жизнь человека не вечна, но наука и знания переступают пороги столетий», – утверждал в середине XX века «отец советской атомной бомбы» Игорь Курчатов. Действительно, технологии, разрабатываемые выдающимися учеными, намного переживают своих создателей, становятся частью отечественной и мировой истории, изменяют облик нашей планеты.

Для тех, кто сегодня трудится над новыми изобретениями, стремится к техническому совершенству, слова великого ученого-физика не утратили актуальности. Профессора, аспиранты и студенты Тихоокеанского государственного университета, усердно работающие ради «инновационных благ», как и их предшественники, готовы совершать открытия, преодолевать границы и преображать знакомую нам реальность.

«Инновационность, практичность, перспективность»

Университет из года в год старается создать для ученых условия, необходимые для плодотворной работы, разрабатывает комплекс мероприятий, направленных на повышение интереса к опытно-конструкторской деятельности у талантливых студентов и их руководителей. К числу подобных мероприятий принадлежит «Конкурс научно-технических, инновационных и опытно-конструкторских проектов», или, как его иначе называют, «Конкурс внутривузовских грантов».

Мероприятие проводится в ТОГУ уже не один год и вызывает постоянный интерес у сотрудников вуза, желающих проявить себя, представить общественности новые, ранее не реализованные идеи и разработки. Организует конкурс Управление научно-исследовательских работ (УНИР) ТОГУ. В 2014 году участники до 15 апреля должны были подать заявки, подготовленные по специальным требованиям. На выполнение научно-исследовательских работ им отводилось более полугода – до 31 октября 2014 года.

Выявление наиболее интересных и перспективных проектов – одна из основных задач, с которой предстояло справиться организаторам и жюри конкурса. К 14-ти работам, представленным для оценки, был предъявлен ряд требований. Важен был не только научный потенциал проекта (соответствие научным направлениям ТОГУ, новизна и оригинальность представленных решений, наличие научно-технического задела и необходимой материально-технической базы), но и его инновационность. Учитывались перспективы коммерческой реализации, общая стоимость предлагаемого научного решения. Проведение мероприятия имеет конкретную практическую цель: это разработка новых технологий, макетных или опытных образцов приборов и установок, программных продуктов, подготовленных к внедрению на промышленных предприятиях.

– Думаю, конкурс прошел успешно, – поделился мнением начальник УНИР ТОГУ, кандидат технических наук Дмитрий Жевтун. – Мы хотели, чтобы в результате его проведения были получены конкретные установки, которые можно было бы показать на выставке, представляющей научно-технические достижения работников университета. И справились с задачей. Нельзя забывать и о важности привлечения потенциальных инвесторов. Для них значимым является предметный разговор, поэтому имеющиеся в наличии макеты, схемы, относящиеся к проектам, серьезно влияют на ход деловой беседы, приносят существенную пользу.

Организаторы подчеркивают, что научно-технические разработки, предоставляемые на конкурс, традиционно способствуют эффективному использованию существующего научно-технического и кадрового потенциала университета, привлечению молодых ученых и студентов для решения важнейших социально-экономических и научно-технических проблем ТОГУ и всего Дальневосточного региона. Интересно, что обязательным условием для предоставления средств на финансирование работ по проекту является участие в работе над проектом аспирантов и молодых сотрудников в возрасте до 35 лет, а также студентов университета. Финансирование проектов будет осуществляться поэтапно по календарному плану, который разрабатывал каждый из руководителей участвующих групп. На данный момент полностью готовыми к реализации являются четыре отобранных проекта.

Мыслить экономично

Именно стремление эффективно использовать материальные и денежные ресурсы является одной из ключевых характеристик проекта, предоставленного на «Конкурс внутривузовских грантов» Федором Безручко, инженером кафедры «Вычислительная техника». Вместе с Евгением Михайловым, аспирантом этой же кафедры, и Романом Пильтенко, студентом Факультета компьютерных и фундаментальных наук, автор подготовил научно-исследовательскую работу под названием «Комплекс переработки пластика для использования в трехмерной печати».

Парад5

Магистр Роман Пильтенко


Если пять и тем более десять лет назад 3D печать для обывателя была чем-то из области фантастики и ассоциировалась с далеким и прекрасным будущим, то за последние несколько лет это изобретение стало куда более доступным. С помощью 3D печати в современном мире выполняется целый ряд задач. Например, быстрое прототипирование – изготовление прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки (в инженерии), получение моделей и форм для литейного производства, изготовление сложных, массивных, прочных и недорогих систем. Ведутся эксперименты даже по «печати» донорских органов и производству продуктов питания.

Примечательно, что теперь 3D принтер может позволить себе приобрести и человек, не имеющий отношения к производству в тех отраслях, которые применяют данную технологию. Он может служить для изготовления различных бытовых мелочей в домашних условиях. Стоимость принтера начального уровня для печати ABS или PLA пластиком не превышает 40 тысяч рублей.

Существует несколько технологий 3D печати: селективное лазерное спекание, моделирование методом наплавления, электронно-лучевая плавка и другие. Каждая обладает своими достоинствами и недостатками. Проект «Комплекс переработки пластика для использования в трехмерной печати» ориентирован на самую популярную и доступную из них – послойное наращивание. Известно, что сырьем для данной технологии является пластик в виде прутка сечением 1,75 мм, намотанный на бобину. При печати от 5% до 30% сырья расходуется на формирование поддерживающих конструкций и подложек, что увеличивает ее стоимость.

Парад4

Не поверите! Это «младший брат» 3D принтера


Именно уменьшение этой стоимости представляет специфику проекта Федора Безручко и его коллег. Авторы предлагают к разработке комплекс, задачей которого будет являться переплавка отходов 3D печати (поддержек, подложек, неудачных деталей) обратно в пруток 1,75 мм для последующего повторного использования.

Предлагаемый к разработке комплекс для переплавки пластика (в составе: нагреватель пластика, который переплавляет материал; автокатушка, которая наматывает исходящий пластик на катушку), по мнению его создателей, имеет хорошие коммерческие перспективы. Важно и то, что он может применяться по прямому назначению в Центре робототехники ТОГУ и лаборатории 3D моделирования ТОГУ.

Учиться технологично

«Разработка и создание учебных стендов по автоматизации оборудования, устройств и технологических линий» – проект Валерия Иванова, профессора кафедры «Техническая эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин» (ТЭСМ), а также инициативной группы сотрудников и студентов данной кафедры.

Гордостью ТОГУ по праву можно считать современный подход к процессу обучения студентов по всем направлениям. И упомянутый проект также отлично вписывается в эту стратегию, представляющую постоянное движение к прогрессу, совершенствование материально-технической базы университета.

По словам авторов проекта, создание в ТОГУ в рамках Центра коллективного пользования лаборатории автоматизации транспортно-технологических машин и производственных процессов при кафедре ТЭСМ позволит существенно увеличить уровень практической подготовки бакалавров и магистров. Он предоставит студентам возможность эффективно работать в условиях постоянной модернизации современного высокотехнологического производства.

Парад

Профессор Валерий Иванов: «Студенту нужна не только теория, но и интересная практика»


– Вы видите три стенда, которые посвящены как раз тому, чтобы восполнить нашу недостаточную грамотность в области автоматизации технологических процессов, автоматизации устройств и оборудования машин, – рассказывает Валерий Александрович, демонстрируя результаты проекта. – Мы понимаем: сейчас необходимо, чтобы обучающиеся в магистратуре получали в совокупности не только знания, но и практические навыки. На данный момент мы выполнили первую задачу проекта – создали новую лабораторию. Создали универсальную систему управления, в которую входят контроллер, система питания, модули ввода и вывода, различные панели управления, компьютер, программное обеспечение. Это единая система, по сути, своеобразный промышленный компьютер, с которым мы будем работать в дальнейшем.

На данный момент в лаборатории созданы три стенда. Первый – для проведения исследований технологических процессов, аппаратов и механизмов. Он включает в себя приборы, с помощью которых проводятся измерения температуры, нагрузочных режимов, линейных перемещений и скоростей, оборотов вращения вала и частоты вращения. В состав стенда входит персональный компьютер, преобразователь интерфейсов, ряд различных измерительных приборов, а также ПО для программирования «Мастер SCADA». Второй стенд предназначен для управления технологическим оборудованием. Он позволяет по заданной программе получать информацию с датчиков, установленных на объекте регулирования, и управлять механизмами объекта. И последний стенд используется для управления технологическим оборудованием с визуализацией. Он включает в свой состав панельный программируемый компьютер, который может управлять технологическим оборудованием.

В перспективе лаборатория, оснащенная данными стендами, станет частью Центра коллективного пользования, имеющего самое современное производственное оборудование, методическое обеспечение и технические средства обучения. Предполагается, что в лаборатории будут созданы условия для работы с группой из 12-15 обучаемых. В этой учебно-производственной аудитории станет возможным проведение обучающих курсов «Гидравлические элементы и приводы», «Аналоговая и цифровая схемотехника для транспортно-технологических машин и оборудования», «Системы автоматического управления и регулирования для ТТМ» и других.

Несмотря на то что проект ориентирован прежде всего на совершенствование технической базы ТОГУ, появляется возможность коммерческого использование отдельных учебных стендов и лаборатории в целом. В первую очередь заинтересовать подобным предложением можно высшие учебные заведения, а также технические колледжи и профтехучилища.

Сам «Конкурс внутривузовских грантов» профессор кафедры ТЭСМ Валерий Иванов считает очень полезным:

– Если бы не конкурс, мы не смогли бы осуществить все проведенные на данный момент работы. Во-первых, нам предоставляется возможность приобрести ряд комплектующих. Во-вторых, благодаря конкурсу мы привлекаем специалистов со стороны, профессионалов, которые не работают в университете. Надо отметить, что фактически данная идея придумана мной, а осуществлена Владимиром Авдеевым, ведущим специалистом по автоматике, работающим на «Домостроительном заводе». Мы уже давно с ним сотрудничаем благодаря различным грантам. Таким образом реализуется идея привлечения специалистов высокой квалификации в вуз. Они поделятся своими знаниями со студентами. И конечно, конкурс помогает привлечь наиболее активных ребят, преимущественно магистрантов. Следует отметить, что на данный момент на основании нашей совместной с магистрантами деятельности готовится пять выпускных работ.

Широкий взгляд на проблемы

Решение одной из наиболее важных проблем современности предлагается в научно-исследовательской работе «Создание комплекса панорамной видеофиксации дорожной обстановки». Он подготовлен старшим преподавателем кафедры «Техническая эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин» Леонидом Утенковым и группой студентов Транспортно-энергетического факультета – Денисом Барановым, Дмитрием Кузовковым и Денисом Ковшиком.

Парад1

Старший преподаватель Леонид Утенков: «Мы знаем, как победить автомобильные пробки»


– На сегодняшний день процент дорожно-транспортных происшествий очень высок, – объясняет Леонид Васильевич. – Именно поэтому на разных уровнях обсуждаются способы решения данной проблемы. И, прежде всего, хочется сделать происходящее на дорогах более «прозрачным». Конечно, существуют стационарные камеры видеонаблюдения, но они выхватывают только определенные части местности. Также автолюбители часто оснащают свои машины видеорегистраторами, однако камера всегда фиксирует действия, происходящие в одном направлении, – нет целостной картины. А ведь в большинстве случаев бывает так, что объект, который привел к дорожному инциденту, находится непрямолинейно, а приближается со стороны. Боковые столкновения имеют наибольшую тяжесть последствий. Наша система позволяет делать снимки, показывающие человеку в автомобиле при движении то, что его непосредственно окружает. Она «пишет» изображение в определенный буфер. Обработав информацию о том, что было за несколько секунд до происшествия и через несколько секунд после него, можно оценить, что было перед самим инцидентом, как развивались события. Это особо важно при возникновении спорных мситуаций. Данная система помогает определить виновника ДТП.

Парад2

В рамках проекта «Создание комплекса панорамной видеофиксации дорожной обстановки» для решения поставленной задачи из четырех видеорегистраторов, осуществляющих запись изображения в формате 1920x1980 пикселей, с углом зрения объектива 120 градусов создается комплекс круговой (по горизонту) фиксации дорожной обстановки. Осуществляется данный процесс с помощью общедоступного и оригинального аппаратного и программного обеспечения. Подразумевается также связь событий с местом и определенным временем через систему ГЛОНАСС/GPS.

Одним из главных достоинств специально созданного программного продукта является уменьшение объема сохраняемой информации. Дело в том, что при панорамной записи дорожной обстановки поток поступающих данных достаточно велик. Одна минута такой видеосъемки занимает около 100 Мб места на жестком диске. В этих условиях «сжимание» получаемого продукта просто необходимо.

Парад3

На данный момент в распоряжении создателей научно-исследовательской работы находится опытный образец видеофиксатора, готовый к использованию. Серия экспериментов, проведенная летом и в начале осени 2014 года, убедила создателей в состоятельности их технического решения.
Леонид Утенков особо подчеркнул, что исследования будут продолжены уже за рамками грантовой работы.
    
Новый уровень создания робототехнических платформ

Особого внимания заслуживает учебный робототехнический комплекс «Наземные роботы, манипуляторы и автоматизированные производственные линии». Данный проект возник благодаря активной деятельности Андрея Миронова, старшего преподавателя кафедры «Вычислительная техника», и работника Центра робототехники ТОГУ, а также инженера Михаила Линника и электроника Семена Отческого.

Согласно проекту, в основе предлагаемого научного решения лежит применение открытого серийного конструктора робототехнических платформ «MakeBlock» (производитель – Китай) с авторскими конструкциями, создаваемыми на его базе. Данные робототехнические конструкции будут решать основные проблемы, возникающие при разработке классических робототехнических систем и систем автоматизации производства, содержать эффективные решения этих проблем.

Планируется разработка и реализация двух робототехнических систем. Первая из них – малая двухколесная платформа с грузоподъемностью 0,5-1,0 кг, оснащенная датчиками цвета, а также расстояния, гирокомпасом, акселерометром, драйвером электродвигателей, контроллером управления и аккумулятором. Вторая – большая гусеничная платформа с грузоподъемностью 3-4 кг, оснащенная датчиками расстояния, гирокомпасом, четырехконтактным манипулятором, драйвером электродвигателей, контроллером управления и аккумулятором. Инновационность проекта заключается и в наличии подробного методического обеспечения, аналогов которому не существует на современном рынке робототехники.

Среди потенциальных покупателей, которые могут заинтересоваться данным продуктом, высшие и средние учебные заведения, частные центры дополнительного образования, кружки технического творчества молодежи, увлеченные робототехникой независимые лица. Кроме того, объекты комплекса станут частью программы по развитию робототехники в ТОГУ, будут способствовать успешному представительству университета на региональных и всероссийских соревнованиях.

Подведем итоги

Представленные изобретателями проекты имеют особое значение не только для ТОГУ, но и в целом для инновационно-технологической сферы Дальневосточного региона, поскольку отвечают вызовам времени. Однако стоит обратить внимание и на то, что организаторы «Конкурса научно-технических, инновационных и опытно-конструкторских проектов» по достоинству оценили и ряд других научно-исследовательских работ, которые пока еще нуждаются в отшлифовке и являются объектами неустанной творческой активности со стороны своих создателей.

Среди них – «Создание опытной установки для реализации одностадийной технологии получения чернового олова из касситеритового концентрата Хинганского ГОК» (проект подготовлен командой Виктора Гостищева, инженера кафедры «Литейное производство и технология металлов»); «Разработка и изготовление учебных стендов по мехатронике и автоматизации производства» (выполнен под руководством доцента кафедры «Технологическая информатика и информационные системы» Александра Никитенко).

Интересны также проекты «Разработка программного комплекса для моделирования распространения ультразвука в твердых телах различной формы» профессора Владимира Римлянда, заведующего кафедрой «Физика»; «Разработка и внедрение исследовательской информационно-измерительной акустико-эмиссионной системы на базе платформы NI PXIe-1071 компании National Instruments», созданный под руководством доцента кафедры «Автоматика и системотехника» Валерия Овчарука.

Грандиозной названа работа «Технополис. Презентационный макет перспективного развития пространства Тихоокеанского государственного университета», осуществляемая профессором Верой Лучковой, деканом Факультета архитектуры и дизайна.
Реализация всех перечисленных проектов – дело времени и, конечно, кропотливого труда увлеченных идеями науки преподавателей и студентов ТОГУ и их коллег из научных и производственных структур Дальневосточного региона.

Анна Фолина.

Фото автора и из архива Леонида Утенкова

Фотографии