Είμαστε 8 μαθητές από διαφορετικά σχολεία, με κοινό ενδιαφέρον στη ρομποτική. Βρεθήκαμε όλοι μας στα εργαστήρια του ROBOTONIO και αποφασίσαμε να ζήσουμε την εμπειρία του FIRST LEGO League Challenge!
Τη σεζόν 2021-2022, FIRST® FORWARDSM presented by Qualcomm, οι ομάδες της FIRST® θα διερευνήσουν το μέλλον των μεταφορών.Από την αποστολή πακέτων σε αγροτικές και αστικές περιοχές, μέχρι την παροχή βοήθειας σε καταστροφές και την αεροπορική διαμετακόμιση υψηλής τεχνολογίας, οι ομάδες θα φανταστούν ξανά ταχύτερες, πιο αξιόπιστες, χωρίς αποκλεισμούς και βιώσιμες καινοτομίες στις μεταφορές που συνδέουν και αναπτύσσουν καλύτερα κοινότητες και οικονομίες σε όλο τον κόσμο (πηγή https://firstlegoleague.gr/challenge/).
Ένα από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουμε με την μεταφορά εμπορευμάτων είναι η μόλυνση του περιβάλλοντος. Καθημερινά χιλιάδες φορτηγά και αεροπλάνα μεταφέρουν εμπορεύματα σε όλο τον πλανήτη, επιβαρύνοντας σημαντικά την ατμόσφαιρα. Πόσο συχνά παραγγέλνετε κάτι; Σκεφτείτε ότι κάθε φορά βοηθάτε στην επιβάρυνση της ατμόσφαιρας. Και φανταστείτε αυτή τη μόλυνση εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη, κάθε μέρα να μεγαλώνει καθώς ο κόσμος παραγγέλνει φαγητό, παιχνίδια, εργαλεία, τηλεοράσεις, υπολογιστές και πολύ, πολύ περισσότερα.
Τα περισσότερα εμπορεύματα στις μέρες μας μεταφέρονται με Containers, δηλαδή μεγάλα κιβώτια γεμάτα προϊόντα. Τα containers μεταφέρονται με πλοία, φορτηγά ή αεροπλάνα. Όλα αυτά τα μέσα μεταφοράς είναι ρυπογόνα. Επιπλέον, η μεταφορά εμπορευμάτων με πλοία, εκτός από το ότι ρυπαίνει τη θάλασσα, είναι ιδιαίτερα αργή, καθώς κάθε αποστολή θα πρέπει να αναμένει ένα ελάχιστο πλήθος εμπορευμάτων, προκειμένου να περιοριστεί το κόστος, ενώ τα εμπορικά πλοία δεν φημίζονται για την ταχύτητά τους. Τα φορτηγά, αναλαμβάνουν συνήθως τη μεταφορά εμπορευμάτων σε περιοχές που δεν γειτνιάζουν με θάλασσα. Μερικές μεταφορές ξεκινάνε από τα εργοστάσια παραγωγής ή τις αποθήκες τους και μερικές από τα λιμάνια, για την διανομή των containers που έφτασαν με πλοία. Τα προβλήματα με τις μεταφορές που πραγματοποιούνται με φορτηγά είναι, εκτός των ρύπων, η επιβάρυνση των δρόμων (κυκλοφοριακό πρόβλημα), οι αυξημένες πιθανότητες αυτοκινητιστικών ατυχημάτων και οι κλοπές. Επιπλέον προβλήματα αντιμετωπίζονται τα τελευταία χρόνια, με την έλλειψη οδηγών, ενδεικτικά είναι όσα διαδραματίστηκαν στο τέλος του 2021 στην Μεγάλη Βρετανία, με τις ελλείψεις σε καύσιμα και εμπορεύματα, λόγω αδυναμίας εξεύρεσης οδηγών. Τα αεροπλάνα είναι το πιο γρήγορο μέσο μεταφοράς, πλην όμως είναι και ένα από τα πιο ρυπογόνα. Επιπλέον, το κόστος μεταφοράς με αεροπλάνο είναι πολύ μεγάλο, με συνέπεια να επιβαρύνονται δυσανάλογα οι τιμές των προϊόντων που μεταφέρονται.
Σύμφωνα με την τρέχουσα κατάσταση, τα αεροπλάνα είναι τα πιο γρήγορα (και ασφαλή) μέσα μεταφοράς, όμως είναι ιδιαίτερα ακριβά και ρυπογόνα. Ποιος είναι όμως ο λόγος; Μα φυσικά τα καύσιμα! Ένα αεροπλάνο για να καταφέρει να διατηρήσει το βάρος του στον αέρα και να φτάσει φυσικά και στον προορισμό του, χρειάζεται τεράστιες ποσότητες καυσίμου. Και το καύσιμο αυτό πέρα από ακριβό, εκπέμπει τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, που βλάπτει σοβαρά το κλίμα… Ένας επίγειος ή θαλάσσιος τρόπος μεταφοράς, δύσκολα μπορεί να συναγωνιστεί την ασφάλεια και ευελιξία των εναέριων μεταφορών. Πώς θα μπορούσαμε επομένως να σχεδιάσουμε ένα υβριδικό εμπορικό όχημα, το οποίο θα μπορεί να σηκώσει ένα container και να το μεταφέρει γρηγορότερα από τα φορτηγά, σπαταλώντας όμως λιγότερη ενέργεια και ακολουθώντας διαδρομές πολύ πιο σύντομες από αυτές που προσφέρει το οδικό δίκτυο. Κάνοντας μια αναδρομή στον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι ταξίδευαν στον αέρα στο παρελθόν, η ιδέα μας απέκτησε το όνομα “AirDrone”:, συνδυασμός ενός Drone και ενός Airship.
[πηγή: https://www.youtube.com/watch?v=GceGS-g8hbI]
Σηκώνει το βάρος των εμπορευμάτων στον αέρα με την άνωση του αερίου που έχει μέσα το μεγάλο μπαλόνι του Airship και χρησιμοποιεί συστήματα ενός Drone για τον προσανατολισμό και την δρομολόγησή του. Το αέριο που θα βρίσκεται αποθηκευμένο μέσα στο μεγάλο μπαλόνι του AirDrone υποκαθιστά την ενέργεια που καταναλώνει ένα μεταφορικό αεροπλάνο για τη διατήρηση του μεγάλου βάρους του στον αέρα, ενώ το σύστημα Drone θα παρέχει τεράστιες δυνατότητες για την ασφαλή μετακίνηση και προσανατολισμό του σκάφους.
Προτάσεις για τη χρήση παρόμοιο σκαφών για διαφορετικούς σκοπούς έχουν γίνει, και κάποιες μάλιστα έχουν εφαρμοστεί. Σε αυτό το βίντεο το παρουσιάζονται τα σχέδια της εταιρίας Egon Airships για Airships που θα χρησιμοποιηθούν για τουριστικούς σκοπούς. Στο βίντεο αυτό γίνονται αναφορές στην ιστορία και τους μηχανισμούς τον Airships και πώς αυτά επανέρχονται σιγά σιγά για ταξίδια αναψυχής. Επίσης, πολλές εταιρείες, όπως η Amazon, ήδη πραγματοποιεί παραδόσεις προϊόντων με drones.
Η προσομοίωση του AirDrone που φτιάξαμε αποτελείται από δύο μέρη: το Drone και τον μηχανισμό του Airship.
Το σύστημα Drone το έχουμε κατασκευάσει πλήρως με δικά μας δομικά και ηλεκτρονικά υλικά. Συγκεκριμένα, για το σκελετόχρησιμοποιήσαμε ράβδους αλουμινίου (που είναι άκαμπτοι και με μικρό σχετικά βάρος), τον Fight Controller τον κατασκευάσαμε με ένα Arduino NANO και το επιταχυνσιόμετρο - γυροσκόπιο GY-521 (MPU6020) και φυσικά χρησιμοποιήσαμε 4 κινητήρες (brushless), τους αντίστοιχους Electronic Speed Controllers (ESCs) και το σύστημα τροφοδοσίας από μία μπαταρία LiPo 11.1V. Η διαδικασία αποδείχθηκε πολύ πιο δύσκολη από ότι περιμέναμε! Αλλάξαμε πολλά από τα υλικά που είχαμε συγκεντρώσει στην αρχή, κάναμε πάρα πολλές δοκιμές, καταστρέψαμε πολλούς έλικες, καταφέραμε όμως να δούμε το Drone μας στον αέρα, έστω και όχι τόσο σταθερό όσο θα θέλαμε… Και διατηρώντας το σύνολο των δακτύλων στα χέρια μας! Με το τμήμα του airship πιστεύαμε ότι τα πράγματα θα ήταν πιο εύκολα, αλλά και πάλι δικαιώνεται το ρητό ότι άλλο είναι να το φαντάζεσαι ή να το παρακολουθείς και άλλο είναι προσπαθείς να το κάνεις πράξη. Προμηθευτήκαμε λοιπόν ένα μπαλόνι με τη μορφή που θέλαμε, ο συνδυασμός όμως με το Drone είναι ιδιαίτερα δύσκολος. Λόγω του μεγάλου όγκου του μπαλονιού, άρα και του μεγάλου κόστους του ήλιον που θα προσέφερε την άνωση που χρειαζόμαστε, χρησιμοποιούμε απλό αέρα, με συνέπεια να είναι πολύ δύσκολη η ισορροπία του συνολικού συστήματος στον αέρα. Δεδομένου όμως ότι στην ουσία πρόκειται για μία διαδικασία προσομοίωσης, η προσπάθειά να συνεχίσει, αφενός για να βελτιώσουμε τη συμπεριφορά του μοντέλου που αναπτύσσουμε και αφετέρου για να υποστηρίξουμε ερευνητικά την ιδέα μας.