Το Mare Nostrum: Η σκούπα της θάλασσας είναι μια ρομποτική πρόταση για τη συλλογή επιπλεόντων πλαστικών απορριμμάτων από το Αιγαίο.
Το έργο δημιουργήθηκε κατά το σχολικό έτος 2018–2019 από την ομάδα Mare Nostrum του Ομίλου Ρομποτικής, στο πλαίσιο του 5ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Εκπαιδευτικής Ρομποτικής WRO Hellas με θέμα «Αρχιπέλαγος Αιγαίο: Η τεχνολογία βοηθά να αναπτυχθούν τα νησιά». Η ομάδα αποτελούνταν από τέσσερις μαθήτριες και την εκπαιδευτικό που τις υποστήριξε ως προπονήτρια.
Το πρόβλημα
Τα πλαστικά απορρίμματα αποτελούν σοβαρή απειλή για τα θαλάσσια οικοσυστήματα. Με τον χρόνο, μεγαλύτερα πλαστικά αντικείμενα μπορούν να διασπαστούν σε ολοένα μικρότερα θραύσματα. Όσα έχουν μέγεθος μικρότερο από 5 χιλιοστά χαρακτηρίζονται ως μικροπλαστικά και μπορούν να βρεθούν στο νερό, στα ιζήματα και σε θαλάσσιους οργανισμούς.
Η ομάδα επέλεξε να εξετάσει πώς ένα σύστημα ρομποτικών κατασκευών θα μπορούσε να συγκεντρώνει τα επιπλέοντα πλαστικά απορρίμματα και να τα μεταφέρει σε ένα σκάφος συλλογής, πριν αυτά παραμείνουν για μεγάλο χρονικό διάστημα στο θαλάσσιο περιβάλλον και διασπαστούν σε μικρότερα κομμάτια.
Η ιδέα της ομάδας
Η πρόταση εμπνεύστηκε από την ιδέα των πλεούμενων συστημάτων συλλογής πλαστικών που είχε αναπτύξει ο οργανισμός The Ocean Cleanup.
Τα παιδιά σχεδίασαν ένα σύστημα αποτελούμενο από δύο συνεργαζόμενα μέρη:
- ένα κινητό πλεούμενο φράγμα, το οποίο συγκεντρώνει τα πλαστικά απορρίμματα,
- ένα πλοίο συλλογής, το οποίο πλησιάζει το φράγμα και παραλαμβάνει τα απορρίμματα.
Στο ευρύτερο σενάριο της ομάδας, το πλεούμενο φράγμα θα μπορούσε να ρυθμίζει το άνοιγμα και την κίνησή του, αξιοποιώντας ηλιακή ενέργεια. Όταν θα συγκέντρωνε αρκετά απορρίμματα και θα έφτανε κοντά σε ένα καθορισμένο σημείο, θα ειδοποιούσε το πλοίο συλλογής.
Η ρομποτική μακέτα αναπαριστούσε τις βασικές κινήσεις και τον συντονισμό αυτού του συστήματος.
Το πλεούμενο φράγμα
Το πρώτο ρομπότ αναπαριστά ένα κινητό φράγμα, ή «σκούπα», που κινείται πάνω στη μακέτα και συγκεντρώνει τα πλαστικά απορρίμματα μπροστά του.
Η κατασκευή περιλαμβάνει δύο αισθητήρες απόστασης. Ο ένας χρησιμοποιείται για να αναγνωρίζει πότε το φράγμα έχει φτάσει κοντά στο σημείο όπου θα πραγματοποιηθεί η συλλογή. Ο δεύτερος το βοηθά να αναγνωρίσει την αρχική του θέση κατά την επιστροφή.
Όταν ολοκληρωθεί η πρώτη διαδρομή, το πρόγραμμα στέλνει μήνυμα ώστε να αρχίσει να κινείται το πλοίο συλλογής.
Το πλοίο συλλογής
Το δεύτερο ρομπότ αναπαριστά το πλοίο που παραλαμβάνει τα συγκεντρωμένα απορρίμματα.
Ένας αισθητήρας απόστασης επιτρέπει στο πλοίο να πλησιάζει το φράγμα και να σταματά στο κατάλληλο σημείο. Στη συνέχεια ενεργοποιείται μια κινούμενη πλατφόρμα, πάνω στην οποία μεταφέρονται τα απορρίμματα. Ένας αισθητήρας κλίσης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του ανοίγματος και του κλεισίματος της πλατφόρμας.
Αφού ολοκληρωθεί η συλλογή, το πλοίο και το πλεούμενο φράγμα επιστρέφουν στις αρχικές τους θέσεις και η διαδικασία μπορεί να ξεκινήσει ξανά.
Ο συντονισμός του συστήματος
Η φυσική λειτουργία των δύο κατασκευών συνδέθηκε με ένα πρόγραμμα οπτικού προγραμματισμού.
Το πλεούμενο φράγμα, το πλοίο και τα απορρίμματα αναπαριστάνονται ως διαφορετικά αντικείμενα του προγράμματος. Τα αντικείμενα ανταλλάσσουν μηνύματα, ώστε κάθε στάδιο να ξεκινά όταν ολοκληρωθεί το προηγούμενο:
- το φράγμα κινείται και συγκεντρώνει τα απορρίμματα,
- τα απορρίμματα μετακινούνται προς το σημείο συλλογής,
- καλείται το πλοίο,
- το πλοίο πλησιάζει και ανοίγει την πλατφόρμα,
- τα απορρίμματα φορτώνονται,
- οι δύο κατασκευές επιστρέφουν στις αρχικές τους θέσεις.
Το κωδικόραμα του έργου παρουσιάζει με ιδιαίτερα καθαρό τρόπο τα μηνύματα και τη χρονική ακολουθία που συντονίζουν τα τρία μέρη του συστήματος.
Από το περιβαλλοντικό πρόβλημα στο ρομποτικό μοντέλο
Μέσα από το έργο, οι μαθήτριες χρειάστηκε να:
- ερευνήσουν το πρόβλημα της θαλάσσιας πλαστικής ρύπανσης,
- μελετήσουν μια υπάρχουσα τεχνολογική προσέγγιση,
- προτείνουν τροποποιήσεις και πρόσθετες λειτουργίες,
- σχεδιάσουν δύο συνεργαζόμενες κατασκευές,
- προγραμματίσουν αισθητήρες και κινητήρες,
- συντονίσουν τη φυσική κίνηση των ρομπότ με την ψηφιακή αναπαράσταση.
Η μακέτα δεν αποτελεί ολοκληρωμένο σύστημα καθαρισμού της θάλασσας ούτε αναπαριστά όλες τις τεχνικές δυσκολίες που θα είχε μια πραγματική εφαρμογή. Αποτελεί ένα λειτουργικό μαθητικό πρωτότυπο που εξετάζει πώς δύο αυτόνομα ή ημιαυτόνομα συστήματα θα μπορούσαν να συνεργάζονται για τη συγκέντρωση και παραλαβή επιπλεόντων πλαστικών απορριμμάτων.
Το έργο συμμετείχε στον 5ο Περιφερειακό Διαγωνισμό Ρομποτικής Δυτικής Μακεδονίας, όπου η ομάδα Mare Nostrum έλαβε το βραβείο Καλύτερης Σύλληψης Ιδέας
