«Департамент образования города Москвы ГОУ Многопрофильный технический лицей №1501 VIII Городская научнопрактическая техническая конференция школьников Исследуем и проектируем Программа и тезисы докладов 18 марта 2011 ...»

0

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

Департамент образования города Москвы

ГОУ Многопрофильный технический лицей №1501

VIII Городская научнопрактическая техническая

конференция

школьников

«Исследуем и проектируем»

Программа и тезисы докладов 18 марта 2011 года 1 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

Уважаемые участники Московской научно-практической технической конференции школьников «Исследуем и проектируем»!

От лица Оргкомитета конференции, проводимой с 2001 года в Многопрофильном техническом лицее № 1501 города Москвы и от профессорско-преподавательского состава МГТУ «Станкин» сердечно приветствую Вас.

Вот уже восьмой раз Ваш авторитетный и признанный форум собирает молодые творческие силы нашей страны. Он воплощает в жизнь замечательную идею - поддерживает одаренных ребят, помогает им найти собственную дорогу в жизни, представить свои исследования и проекты строгому профессиональному жюри. Такие встречи позволяют талантливой молодежи острее чувствовать пульс времени, перенимать и впитывать опыт маститых коллег. Очень важно, что Ваш форум заботится об укреплении традиционной связи школы и вуза, популяризации техники и технологии, сохранении и приумножении богатейшего наследия Российского государства.

Вы молоды и энергичны, перед Вами будущее. Первый шаг к будущим достижениям и успехам Вы уже сделали - и сейчас стоите на пороге серьезных ответственных решений о выборе дальнейшего профессионального и жизненного пути.

Не надо объяснять, как важна самостоятельная исследовательская деятельность для формирования высококвалифицированного специалиста. А наша главная задача и состоит в том, чтобы готовить для нашей страны именно такие кадры Искренне хочу, чтобы все Ваши самые заветные мечты осуществились. Вам предстоит сделать очень ответственный шаг решить, какую выбрать профессию. И я очень надеюсь, что выбор Ваш будет правильным.

Желаю Вам успехов, веры в свои силы и таланты, моральной стойкости и душевной щедрости, трудолюбия и ответственного отношения к собственной судьбе.

Моя искренняя благодарность учителям и наставникам, всем тем, кто отдает свои силы, свое время, свою любовь, выполняя одну из важных и благородных задач — вырастить молодое поколение добрым, честным и трудолюбивым.

Ректор МГТУ «Станкин» С.Н. Григорьев д.т.н., профессор 2 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ОРГКОМИТЕТ

Григорьев С.Н.. – ректор МГТУ «Станкин», д.т.н., профессор председатель.

Подураев Ю.В. – проректор МГТУ «Станкин» по учебной работе, профессор.

Сахарова О.П. –директор Центра по работе с одаренными детьми при МИОО, к.ф.-м.н.

Рахимова Н.Т. – директор лицея №1501, к.ф.-м.н., академик МАИ Скурида Г.И. – зам. директора по НИР лицея №1501, к.ф.-м.н.

Адрес оргкомитета 127055, г. Москва, Тихвинский пер., д. 3, ГОУ Многопрофильный технический лицей № Телефон: +7 (499) 973-36-29, факс: +7 (499) 973-02- E-mail: [email protected] или [email protected] Проезд: метро «Новослободская» или «Менделеевская», далее троллейбус 3 или 47 до остановки «Лесная улица»

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

и загрузка презентаций 10-45 -

Работа по секциям:

производства 14-00 – Награждение, закрытие 4 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

СПИСОК ДОКЛАДОВ

ВЫТЯЖКИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ

КОРОБЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ

АКТУАЛЬНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

ДЕФОРМАЦИЮ КОНСТРУКЦИИ

СОВРЕМЕННЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАРИКОВЫХ

НАПРАВЛЯЮЩИХ МОДУЛЬНОГО

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ОБОРУДОВАНИЕМ

СЕЧЕНИЕМ

10 Плетенев Павел робото ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛЁСНОГО Поливанов 11 Свешников Илья робото ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ Поливанов А.Ю.

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ МГТУ«СТАНКИН»

6 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

Секция 3. «Математическое моделирование и приборостроение»

Кириллович

ПОДАВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МГТУ им.

РОССИЙСКОМ ТОКАМАКЕ Т-15МД

РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ЧИСЕЛ

Анна Алексеевна строение ФОНОКАРДИОГРАФИЧЕСКОГО Владимировна, студ.

ИССЛЕДОВАНИЯХ

МОНОПОЛЯРНОЙ РЕЗЕКЦИИ

ПРЕКАРДИАЛЬНОЙ РЕОГРАММЫ БМТ-2 МГТУ

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ АКТИВОВ

3. Чекмарев Антон информ. СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ УЧЕТА Глубоков Александр 6. Стаферова Дарья прикл. ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ Моисеев Дмитрий 10. Стрелков Павел комп. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ Никишечкин

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО

ИНСТРУМЕНТА И УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ

КОМПЛЕКСОМ

8 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

2. Егоров Алексей иформ. РАЗРАБОТКА ПО ДЛЯ РАБОТЫ В Большакова Татьяна Александр Сергеевич Юрсков Сергей Валерьевич 5. Александров №1501 информа ПРОГРАММА ПОСТРОЕНИЯ Баринов Кирилл 6. Алисов Никита №1501 информа ОБМЕН СООБЩЕНИЯМИ В СЕТИ Глубоков Александр 7. Волкова Ольга №1501 информа ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПА Задорожная Наталия 8. Горячев Георгий информа РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНОГО Некрасова Галина

ЕДИНОМУ ГОСУДАРСТВЕННОМУ

ЭКЗАМЕНУ ПО ФИЗИКЕ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ

CSS, JAVASCRIPT И

ДИНАМИЧЕСКОГО HTML

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Дмитриевич 13. Лунин Владимир информа СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО Баринов Кирилл

ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ АСУ МАДИ (ГТУ)

ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ

ТЕХНИКОЙ

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

15. Отсечкин №1501 информа ИНТЕРАКТИВНЫЙ ВИРТУАЛЬНЫЙ Баринов Кирилл 16. Павлов Василий №1501 информа АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ Задорожная Наталия 17. Пешков Алексей №1501 информа СИСТЕМА КИНО 18. Поветина Дарья №1501 информа РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО Глубоков Александр

ПО ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ. ВОЗМОЖНЫЕ

УГРОЗЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ,

СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И

ЛЕЧЕНИЯ

1. Воронцов №1501 ВТО ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА Федоров Сергей

ВТО МГТУ

ВТО МГТУ

4. Сергеев Артём №1501 ВТО ВАКУУМНО-ДУГОВЫЕ ПОКРЫТИЯ Федоров Сергей

ВТО МГТУ

СИСТЕМАХ ДИАГНОСТИКИ НИЯУ МИФИ

ОСТРЫХ ЛЕЙКОЗОВ

Дмитриевич, Хомяков Виктор Владимирович 10 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

Александр Павлович

СВЕРХПРОВОДНИКОМ И НИЯУ МИФИ

ПОСТОЯННЫМ МАГНИТОМ

МИКРОСКОПА МИФИ

11. Пушкин Андрей физика ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ Матятина Анастасия

АТОМНО-СИЛОВОЙ И МИФИ

ТУННЕЛЬНОЙ МИКРОСКОПИИ

ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ИЗ МИФИ

ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФЫ

КАНАЛАХ

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

7. Нахапетян №1501 физика ЗАТРАТА ЭНЕРГИИ НА ПОДЪЕМ И Товарных Геннадий 8. Тихонов Роман №1501 физика ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ Федоркова Нина 7. Коротов Артем №1501 технол. АВТОМОБИЛЬ НА ВОДОРОДНОМ Солнцев Александр

КЛАССИФИКАЦИЯ (ГТУ)

10. Малашенков №1501 технол. АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТОПЛИВО. Хазиев Анвар

КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА

В РОССИИ

11. Норкин Денис №1501 технол. ИЗУЧЕНИЕ ГИБРИДНЫХ СИЛОВЫХ Солнцев Александр

БОЛЬШОЙ СПЕКТР ЗАДАЧ НА

РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ

АВТОТЕХНИКИ

12 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

14. Прохоров Денис №1501 технол. ГАЗ, КАК АЛЬТЕРНАТИВНОЕ Солнцев Александр 16. Степанова №1501 технол. ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ ВЕЗДЕХОДА- Онищенко Дмитрий 17. Титов Александр №1501 технол. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ Быстров Евгений

ВМЕСТЕ С ЛЮДЬМИ НА

МНОГОУРОВНЕВЫХ

АВТОСТОЯНКАХ

АВТОМОБИЛЯ

19. Чернышов №1501 технол. ПРОБЛЕМА СИСТЕМЫ ВЫЗОВА Солнцев Александр 21. Ковалевский №1501 системы ТИПЫ УСИЛИТЕЛЕЙ РУЛЕВОГО Леладзе Ирина

ДЕФОРМИРОВАНИЯ

25. Прохоров №1501 технол. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МАРОК Верещака Анатолий

РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

26. Тян Пётр №1501 технол. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МАРОК Верещака Анатолий

РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

2. Ванина Наталья экология ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Михайлов Игорь 3. Никиточкин №1501 экология АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. Маркин Александр

СИНТЕЗА

СЕЛЕКТИВНОСТЬЮ

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ РЕАКЦИЙ С

УЧАСТИЕМ СВОБОДНЫХ

РАДИКАЛОВ

8. Цапир Алексей №1501 химия ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ Комиссарова 9. Розочкин Илья №1501 химия ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ Лашкова Ирина

ТАКЖЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ

ДАННОЙ ПРОБЛЕМ НА БОЛЬНЫХ

БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ (БА)

14 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

Секция 10. «Экономические аспекты промышленного производства»

КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ

ПРЕДПРИЯТИЯ

СОСТАВЕ ПРОЕКТА

ФОРМИРОВАНИЯ АГРО - БИЗНЕСА ИНКУБАТОРА»

5. Шипков Никита №1501 ЭМИТ РАЗРАБОТКА ИНФРАСТРУКТУРЫ Красовский

АВТОМАГИСТРАЛИ МОСКВА- (ГТУ)

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ (УЧАСТОК

9. Щербакова №1501 эконо СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ Парамонова Татьяна VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

1. Баева Ольга №1501 эконо РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО Некрасов Александр

ЦИФРОВОЙ БИБЛИОТЕКИ,

ИНТЕГРИРОВАННОЙ В

ИНФОРМАЦИОННУЮ СРЕДУ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

2. Лабун Леонид №1501 эконо ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ. МИРОВОЙ Дудко Ольга 3. Мережко Мария №1501 эконо ЗАКОН СПРОСА И ПРЕДЛОЖЕНИЯ. Дудко Ольга

ДОСТИЖЕНИЯ ПЛАНОВЫХ

ФИНАНСОВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЕГО

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5. Бойкова Мария №1501 экономи ЗНАЧЕНИЕ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО Ильин Тимофей 6. Деулина Софья №1501 экономи ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Ильин Тимофей Олеговна Лицей ческая АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ Васильевич, учит.

7. Лукащук Даниил №1501 экономи СЕРБИЯ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ Ильин Тимофей 8. Сенькин Сергей №1501 экономи ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Ильин Тимофей Владимирович Лицей ческая ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ Васильевич, учит.

ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

10. Стасенко №1501 экономи ПРОБЛЕМА ПРИНАДЛЕЖНОСТИ Ильин Тимофей Александр Лицей ческая СЕВЕРНОГО ЛЕДОВИТОГО ОКЕАНА Васильевич, учит.

VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ВЫТЯЖКЕ ДЕТАЛЕЙ

ТИПА СТАКАНА С ФЛАНЦЕМ

Руководители: Сычкина Татьяна Сергеевна, учитель ОБЖ и экологии;

Васильев Константин Иванович, сотрудник университета «Станкин»

Под вытяжкой понимают образование полой заготовки (изделия) из плоской (первая вытяжка) или полой (вторая или последующие вытяжки) исходной листовой заготовки. Указанное превращение происходит в основном за счет пластической деформации части заготовки- фланца, находящегося в соприкосновении с плоским торцом матрицы и давлением пуансона. Зная диаметр внутреннего кольцо фланца, толщину изделия и объем всего кольца (заготовки) можно вычислить размер фланца.

Задача нашей работы: Научиться вычислять текущее значение диаметра фланца в процессе деформирования.

В результате мы смогли графически, как плоско, так и в 3D, показать, как происходит процесс деформации стакана с фланцем и вывели необходимые формулы.

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ.

Область данной работы глубоко затрагивает такие фундаментальные наук

и, как физика и химия. Я рассматриваю проблему применения такого физико-химического процесса, как пластическая деформация в производстве. Целью данного исследования я ставлю детальное изучение нынешних методов применения пластической деформации в обработке металлов определения критериев выбора той или иной технологии. Я считаю эту проблему актуальной, так как углубленное ее изучение, возможно, позволит найти решение для экономии затрат на производстве, что в наш век является одной из задач первостепенной важности.

Во время хода исследования я пользовался научными статьями, БСЭ, консультациями со специалистом.

Для детального изучения поставленной проблемы проводил сравнительный анализ графиков.

Деформация в переводе с латыни означает «искажение». Большая Советская Энциклопедия описывает явление деформации как изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением.

Деформации разделяют на обратимые и необратимые (пластические); в основе пластических — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия.

Простота и эффективность методов применения пластической деформации очевидны, если оглянуться по сторонам и задуматься, каким образом сделаны окружающие нас вещи. Дело в том, что при изготовлении многих из них использован технологический процесс, в основе которого и лежит пластическая деформация.

В ходе исследования я пришел к выводу, что в решении конкретных задач целесообразно использовать определенные технологии:

Ковка применяется для получения изделий сложной формы, с высокими механическими свойствами Штамповка используется для получения изделий из листовых материалов, которые не требуют дополнительной обработки.

Прессование используется для изготовления изделий из труднодеформируемых металлов и сплавов со сложной формой поперечного сечения.

Волочение имеет ограниченную сферу использования и является эффективным способом для получения изделий с простыми и сложными профилями из проката.

Профилирование используется более широко, так как его применение позволяет получать изделия со сниженной массой без потери прочности.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛОСКИХ ЗАГОТОВОК

ДЛЯ ВЫТЯЖКИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КОРОБЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ

Руководитель: профессор кафедры «Системы пластического деформирования» МГТУ «Станкин» Ильин Вытяжка прямоугольных в плане коробчатых деталей является одной из операций листовой штамповки.

Задачей данной исследовательской работы является автоматизированное проектирование плоских заготовок для вытяжки так называемых низких прямоугольных коробчатых деталей, вытягиваемых за одну операцию.

Особенностью технологических расчетов для вытяжки названных выше деталей является то, что форма и размеры плоской заготовки определяются, в основном, графическими методами. В таком случае для автоматизации проектирования удобно использовать параметрические графические системы, например T-FLEX

PARAMETRIC CAD.

В данной работе построена графическая модель заготовки с использованием методики, разработанной В.П.

Романовским.

Исходными данными для построения формы заготовки являются размеры вытягиваемой детали: ширина коробки, ее длина и высота, радиус закругления углов в плане и радиус закругления при переходе стенки коробки в дно. В редакторе переменных графического файла выполняется проверка соответствия соотношения между параметрами детали условиям вытяжки низких коробок. Если эти условия не выполняются, то на экран дисплея выводится соответствующее сообщение.

В зависимости от размеров детали могут быть получены заготовки разной формы: с выпуклыми и вогнутыми криволинейными углами, с углами в виде прямой линии.

Форма заготовки зависит также от объема производства деталей (серийное, мелкосерийное) и способа изготовления заготовок (штамповкой, отрезкой на листовых ножницах). При отрезке заготовки на листовых ножницах все участки ее контура должны быть прямолинейными. Для реализации такой технологии могут быть получены рекомендации по целесообразным значениям радиусов закруглений в углах детали при необходимых значениях прочих размеров детали.

Построенная модель заготовки будет способствовать существенному сокращению сроков технологической подготовки вытяжки коробчатых листовых деталей.

АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

ОСОБЕННОСТЕЙ ЛИНЕЙНЫХ ПРИВОДОВ И ОБОСНОВАНИЕ

АКТУАЛЬНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Руководитель: доцент кафедры «Станки» МГТУ «Станкин», Цель работы: изучение конструктивных и эксплуатационных особенностей линейного двигателя и проведение сравнительного анализа его с традиционными двигателями.

Методы, применяемые в работе: изучение технической литературы, каталогов фирм производителей, выявление конструктивных и технических особенностей изучаемого станочного оборудования.

Этапы работы.

1. Изучение конструкции «традиционных» электродвигателей.

2. Изучение принципа работы «традиционного» электродвигателя на примере асинхронного.

3. Изучение конструкции линейного электродвигателя.

4. Изучение принципа работы линейного электродвигателя.

5. Рассмотрение областей применения линейных двигателей в технике.

6. Сравнительный анализ линейного и асинхронного двигателей.

Результат. В рамках работы были рассмотрены принципы работы асинхронного электродвигателя, как наиболее часто встречающегося в приводах металлообрабатывающего оборудования. Были определены основные конструктивные особенности, области применения, особенности эксплуатации и технические характеристики рассматриваемых типов электродвигателей. На основе приведенного обзора был сделан сравнительный анализ по ряду критериев, важных с технической точки зрения проектирования 18 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

металлорежущих станков, выявлены основные достоинства и недостатки каждого из рассматриваемых видов двигателей.

Применение или практическая ценность. По сравнению с традиционными асинхронными электродвигателями приводов подач преимущества линейного привода связаны с отсутствием механических передач, и, соответственно, с минимизацией ее влияние на точностные и динамические характеристики привода. Новые виды станков с линейным двигателем имеет более высокие технико-экономические и эксплуатационные характеристики по сравнению с аналогичными станками, имеющими в составе приводов асинхронные двигателя. При использовании линейных приводов повышается точность оборудования, расширяются номенклатура обрабатываемых деталей. Благодаря высокой точности выполняемых перемещений линейные привода могут использоваться в высокоточных и прецизионных станках.

СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ О ТЕМПЕРАТУРЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Руководители: профессор кафедры «Станки» МГТУ «Станкин» М. П. Козочкин, аспирант А. Н. Порватов Область исследования: информационно-измерительные системы параметров окружающей среды.

Цель работы: создание функционально законченной цифровой системы измерения параметров внешней среды (температуры).

Параметры внешней среды являются важными факторами, определяющими точность и качество результатов всевозможных измерений, в том числе геометрических размеров. Эти факторы влияют как на технологический процесс изготовления деталей в целом, так и на отдельные его составляющие. Основными из этих факторов являются: температура, влажность, магнитное поле и давление.

Все более важную роль играет измерение этих параметров в нашей жизни. С их помощью можно регулировать процессы обработки металлов или создания оптимальных условий для измерений.

В комплексе измерение внешних параметров становится неотъемлемым в станкостроении и машиностроении. Для этого проектируются специальные многоканальные измерительные информационные системы (ИИС). Они постепенно вытесняют приборы, которые специализируются на каких-то конкретных измерениях. Объясняется это тем, что очень неудобно скомпоновать результаты со всех приборов. Это занимает много времени и средств.

С развитием техники и технологий, компьютеров, вычислительных устройств, стало недостаточно получить информацию об измеряемой величине, необходимо обрабатывать, хранить и передавать обработанную измерительную информацию. Всё это позволяет сделать ИИС.

Анализ состава и развития станкостроения и машиностроения позволяет говорить о повышении спроса на такие системы. Их спектр использования очень высок. Они позволяют диагностировать нормальную работу всевозможных станков. В системах с электроприводами очень важно измерение магнитного поля. На прокатном стане очень важно измерение температуры по его длине. Параметр влажности влияет на протекание многих процессов и используется для создания нормальных или агрессивных условий внешней среды в научных исследованиях или при разработке машиностроительного оборудования.

Непременным требованием качественного станочного оборудования является обеспечение его совместимости с внешней средой, то есть работы с заданными параметрами в условиях климатических, механических и электромагнитных воздействий.

Также система поможет регулировать нормальную работу автоматизированных систем, основанных в основном на полупроводниках и работающих с малыми величинами сигналов, так сильные магнитные поля и высокие или низкие температуры могут повлиять на их работу с негативной точки зрения.

В данной работе стояли задачи, которые были успешно решены.

Был проведен анализ методов и средств измерения параметров внешней среды и выбор наиболее подходящих. Выявлены те типы датчиков, которые лучше всего подходят для решения нашей задачи. По каждому параметру внешней среды был произведен подробный анализ. Он показал, что из температурных датчиков подходит - полупроводниковый, из датчиков магнитного поля – магниторезистивный, из датчиков давления – емкостной, из датчиков влажности – резистивный.

Был проведен расчет мостовых схем четырех датчиков: влажности, температуры, магнитного поля и давления, и подобраны нормирующие усилители и АЦП.

В результате работы был разработан макетный образец измерения температуры на основе датчика DS18S и микроконтроллера AT90S2313. Устройство измеряет температуру в диапазоне –55..+125°C с дискретностью 0.5°C.

Дальнейшие исследования и доработка измерительной информационной системы может заключаться как в наращивании количества датчиков температуры, так и в общем увеличении измерительных каналов с разнотипными датчиками, как описано в данной работе. Обе эти задачи в настоящее время являются актуальными.

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА (СТОЛА)

ПРИВОДА ПОДАЧИ НА ЖЕСТКОСТЬ И ДЕФОРМАЦИЮ

КОНСТРУКЦИИ

Руководитель: преподаватель кафедры «Станки», МГТУ «Станкин»

Область исследования: привод подачи современных станков с компьютерными системами управления.

Цель работы: проанализировать влияние расположения подвижного стола на жесткость и деформацию конструкции привода подачи, учитывая при этом возможность установки винта, как по одноопорной, так и по двухопорной схеме.

В процессе выполнения работы решались следующие задачи:

1. обзор основных элементов привода подачи станков с ЧПУ;

2. расчет осевой и крутильной жесткостей элементов привода подачи;

3. расчет суммарных жесткостей и деформаций привода подачи и построение графиков зависимостей жесткости и деформации привода от расположения исполнительного органа (стола);

4. моделирование системы привода подачи с нагрузкой и сравнение с расчетными данными.

В качестве среды для реализации проекта использовались Microsoft Excel 2007 - для расчетов и SolidWorks - для моделирования. На первом этапе изучался состав привода подачи, выявлялись основные характеристики его элементов для дальнейших расчетов. Далее рассчитывались осевая и крутильная жесткости элементов привода подачи. На следующем этапе находилась суммарная жесткость системы привода подачи при одноопорной и двухопорной схеме закрепления винта, и строились графики зависимостей суммарных жесткостей и деформаций привода от расположения исполнительного органа (стола). На заключительном этапе создавалась трехмерная модель привода подачи и проводилось моделирование и сравнение результатов моделирования с результатами расчетов.

Выводы: проведенный анализ позволил выяснить, в какой точке винта привод будет обладать минимальной жесткостью, а также выявить зависимость между жесткостью привода подачи и расположением рабочего органа (стола).

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА ПОДАЧИ

СОВРЕМЕННЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

Руководитель: преподаватель кафедры «Станки» МГТУ «Станкин», Область исследования: привод подачи современных станков с компьютерными системами управления.

Цель работы: обосновать выбор двигателя для привода подачи современных станков с ЧПУ, в том числе возможность работы двигателя с повышенными моментами (относительно номинального) при сниженных частотах вращения (относительно номинальной).

Для выбора двигателя предполагается использовать специально разработанное программное обеспечение, т.о. можно выделить следующие задачи работы:

1. обзор различных типов двигателей, используемых в приводах подачи, в том числе и на 2. разработка интерфейса программы для выбора двигателя, на основании имеющихся исходных данных и основных параметров двигателя, которые могут быть использованы на следующих этапах проектирования привода подачи;

20 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

3. создание базы данных двигателей;

4. учет возможности кратковременной работы двигателя с повышенными моментами и сниженными Описание работы: в качестве среды для реализации проекта был использован Microsoft Excel 2007 и язык программирования Visual Basic Application, что позволило значительно упростить совместную работу программы и базы данных. На первом этапе были выделены исходные данные для выбора двигателя привода подачи и определено, какие данные понадобятся пользователю для дальнейшего проектирования привода подачи. На следующем этапе был разработан интерфейс для ввода и вывода данных, включая задание ограничений на ввод данных и установку предварительно выбранных значений. Затем была создана база данных двигателей, которые предполагается использовать в приводе подачи. На последнем этапе реализована возможность подбора двигателя и вывода основных характеристик выбранного двигателя в диалоговое окно.

Выводы: разработанное программное обеспечение позволяет обосновать, упростить и ускорить выбор двигателя привода подачи, а также делать этот выбор с учетом возможности кратковременной работы двигателя с повышенными моментами и сниженными частотами.

РАЗРАБОТКА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ

ИНФОРМАЦИИ СО СТАНКА К СИСТЕМЕ ЧПУ"

Руководители: профессор кафедры «Станки» МГТУ «Станкин»

Козочкин Михаил Павлович, аспирант Порватов Артур Николаевич Область исследования: оперативная система диагностики современных станков с компьютерными системами управления.

Цель работы: создание беспроводной системы связи между первичными преобразователями, установленными на станке, и системой ЧПУ. На настоящем этапе ставилась задача сбора данных о существующих средствах передачи данных по телеметрическому каналу и создания принципиальной схемы канала, позволяющего регистрировать сигналы с датчиков вибраций, установленных на станке и передавать их в систему управления станком.

Создание телеметрического канала для сбора информации со станков во время резания сложная проблема. Она может быть разбита на следующие задачи:

1. обзор различных схем телеметрических каналов, представленных в технической литературе и 2. отбор схем телеметрического канала, удовлетворяющих техническим требованиям к параметрам диагностических сигналов, регистрируемых при резании;

3. выбор оптимальной схемы телеметрического канала, для реализации и изготовления опытного Исследования, проводимые в МГТУ «Станкин», показали, что контроль виброакустических (ВА) сигналов с помощью акселерометров, расположенных на упругой системе станка, позволяют следить за ходом процесса резания, своевременно определять появление недопустимого износа режущего инструмента или возникновение его внезапной поломки. Мониторинг ВА сигналов позволяет решать и другие проблемы, которые возникают при работе станка без вмешательства оператора (безлюдная технология). Датчики вибраций, акселерометры, могу располагать в разных точках станка, но их недостатком является необходимость прокладки по станку кабеля, по которому передается информационный сигнал и происходит питание усилителя. Подвижные узлы станка, сходящая стружка, охлаждающая жидкость могу повредить кабель и вывести датчик из строя. Это ограничивает и осложняет область применения акселерометров в автоматизированном оборудовании. Создание принципиальной схемы телеметрического канала, закладывается в проект макетного образца для дальнейших испытаний.

Выводы. Поставленные задачи были решены. Была подготовлена принципиальная схема телеметрического канала, качество работы которой будет оцениваться в процессе испытаний.

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ШЛИЦЕШЛИФОВАНИЯ НА СТАНКЕ ДЛЯ

ДВУСТОРОННЕЙ ОБРАБОТКИ

Руководитель: доцент кафедры «Станки» МГТУ «Станкин»

Область и предмет исследования: шлицешлифование на станке для двусторонней обработки.

Цель работы: расчет точности обработки на станке для двустороннего шлицешлифования.

Задачи:

Анализ технической и справочной литературы для выявления способов одновременной Составление расчетной схемы процесса формообразования.

Анализ математической модели станка для двусторонней обработки.

Расчет погрешностей шлицешлифования на станке для двусторонней обработки.

Методы исследования: проведение теоретических исследований, устанавливающих связь между смещениями шлифовального круга и детали в процессе обработки и погрешностями, образующимися при этом на изделии.

Выводы.

На основании теоретического и экспериментального анализа результатов шлицешлифования установлено, что основными причинами отклонений формы и расположения зубьев шлицевых валов являются не только геометрические погрешности элементов станка, но и статические смещения его узлов и деталей, непосредственно влияющие на погрешности формообразования.

Полученные выражения позволяют в явном виде определить погрешности обработки, зависящие от линейных и угловых упругих смещений шлифовальных кругов и изделия, их размеров и формы, а также от геометрических, массоинерционных, жесткостных характеристик и свойств материала узлов и деталей станка.

Результаты расчета погрешностей и определения точности шлицешлифования подтверждены экспериментальными данными, полученными в процессе двусторонней обработки на станке. Это позволяет прогнозировать точность шлицешлифования.

22 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДОРОЖЕК И

ТЕЛ КАЧЕНИЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ШАРИКОВЫХ НАПРАВЛЯЮЩИХ МОДУЛЬНОГО ТИПА

Руководитель: преподаватель кафедры «Станки», МГТУ «Станкин», Область исследования: направляющие качения привода подачи современных станков с ЧПУ.

Цель работы: исследовать физические процессы контактных взаимодействий тел качения в шариковых направляющих модульного типа и определить наиболее значимые геометрические параметры тел качения в отношении жесткости исследуемого узла.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи работы:

1. Обзор различных типов современных направляющих качения;

2. Определение конструктивных и эксплуатационных особенностей шариковых направляющих модульного типа ведущих мировых производителей (фирмы «ТНК» (Япония), «Schaeffler KG»

(торговая марка «INA») и «Bosch Rexroth» (Германия)).

3. Исследование процесса восприятия нагрузки рассматриваемым узлом с применением теории контактных взаимодействий Г.Герца, определение исследуемых геометрических параметров, влияющих на жесткость направляющей.

4. Проведение расчетного моделирования контактных взаимодействий с варьированием выбранных параметров и определение значимости каждого по критерию жесткости исследуемого узла.

В качестве среды для реализации проекта был использован Microsoft Excel 2007, что позволило значительно упростить работу при проведении вычислений и обработку полученных данных путем их графического представления. На первом этапе был проведен ознакомительный обзор направляющих качения металлорежущих станков, определены их основные особенности и характеристики. Рассмотрены направляющие модульного типа, как наиболее актуальные у производителей разного рода оборудования. В качестве физической модели контакта используется теория упругого взаимодействия Г.Герца. Исходя из этого были определены варьируемые геометрические параметры контактирующих тел. К ним можно отнести диаметры тел качения, радиусы дорожек танкеток, их соотношение между собой, а также некоторые конструктивные особенности этого типа направляющих.

Выводы: проведен анализ влияния геометрических параметров тел качения на жесткость шариковых направляющих модульного типа и сделаны выводы о степени влияния этих параметров в отдельности или в целом.

ИЗУЧЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ

СО СТАНОЧНЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Руководитель: преподаватель кафедры «Робототехника и мехатроника»

Область и предмет исследования: области применения промышленных роботов с металлообрабатывающим и режущим оборудованием, где возможна замена человека, на более производительного робота.

Цель работы: работа заключается в том, чтобы найти новые области применения промышленных роботов в составе станочных комплексов.

Кратко о промышленных роботах:

Промышленный робот — автономное устройство, состоящее из механического манипулятора и перепрограммируемой системы управления, которое применяется для перемещения объектов в пространстве и для выполнения различных производственных задач. Промышленные роботы являются важными компонентами автоматизированных гибких производственных систем (ГПС), которые позволяют увеличить производительность труда.

Преимущество использования роботов в том, что они могут выполнять работу в неблагоприятных для человека условиях, таких как темные или шумные среды, а также освободить людей от монотонных, повторяющихся задач, на сборочной линии.

Методы исследования:

Изучение образцов промышленных роботов Изучение образцов станочного оборудования Поиск областей применения промышленного робота для работы со станками.

Главный результат. Предложены варианты дальнейшей модернизации ГПС путем установки на них роботов, найдены новые области применения промышленных роботов. Результаты работы могут быть применены в будущем для усовершенствования промышленных линий с участием роботов.

РАЗРАБОТКА ПРИВОДА НА БАЗЕ МЕХАНИЗМА С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ

КИНЕМАТИКОЙ

Руководитель: преподаватель кафедры « РИМ» МГТУ «Станкин» Калядин Владимир Анатольевич Область и предмет исследования: применение машин, основанных на базе механизма с параллельной кинематикой для изготовления деталей сложного профиля при роботизации производства.

Кратко о приводе на базе механизма с параллельной кинематикой. Механизм с параллельной кинематикой – это технические устройства позволяющие реализовывать перемещения рабочей точки используя движения одного или нескольких кинематически взаимонезависимых приводов. Данная компоновка дает возможность изготовлять детали сложного профиля с высокой точностью, а также проводить требуемые контрольно-измерительные операции. Машины на базе механизмов с параллельной кинематикой могут применяться в различных областях при высокоточной обработке. Достаточно сложный процесс в создании механизмов занимают расчеты, связанные с его областями применения, и наиболее трудоемкая часть проектирования – это создание имитационной модели, которая отражает кинематические возможности.

Цель работы. Нахождение обобщенных координат механизма с параллельной кинематикой при выполнении перемещений рабочей точки.

1. Создание имитационной модели для наглядной демонстрации данного механизма в среде проектирования 2. Определение областей эффективного применения механизмов с параллельной кинематикой.

3. Изучение физических и кинематических свойств данной установки.

24 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

В данной работе была использована специально созданная для 3D проектирования программа T-Flex CAD 3D.

Эта система параметрического твердотельного моделирования. Выполнено построение модели механизма с параллельной кинематикой. Моделирование осуществляется одновременно как в 2D, так и в 3D пространстве.

Главный результат. Создана графическая модель механизма с параллельной кинематикой для наглядной демонстрации, а также предложен алгоритм нахождения координат положения конечной точки рабочего органа технологического робота в зависимости от перемещений рабочих частей приводов движения. Определены области эффективного применения механизмов с параллельной кинематикой и изучены физические и кинематические свойства данной установки.

ЗАХВАТНЫЕ УСТРОЙСТВА МАНИПУЛЯТОРА

ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА

Руководитель: Аверьянова Анна Евгеньевна, м.н.с. МГТУ «СТАНКИН», кафедра РИМ Ведение:

Целью данной работы было исследование типов захватных устройств, их недостатков и преимуществ.

Захватные устройства (ЗУ) предназначены для удержания в определенном положении и перемещения изделий. В терминологии по теории робототехнических систем - захватное устройство это рабочий орган манипулятора, предназначенный для взятия и удержания объекта рабочей среды.

Из этого определения следует, что конструкция ЗУ, способ приведения его в действие, параметры удержания изделия определяются конфигурацией изделия, свойствами материала и особенностями технологического процесса производства. Таким образом, ЗУ по сути являются разновидностью оснастки и подобно нормам для литья под давлением или для прессования весьма разнообразны. Элемент захватного устройства, вступающий непосредственно в контакт с объектом называется рабочим элементом.

Основное содержание:

Захватные устройства можно классифицировать на:

Заключение:

В обзоре, следует отметить, что в большинстве случаев транспортируемые детали захватываются двумя пальцами, расположенными друг против друга, и их положение регулируется устройством, способным создавать усилие сжатия, достаточное для надежной фиксации детали. Обычно стремятся ограничить число степеней свободы детали выбором точек зажима кулачками соответствующей формы, при этом стараются избегать статической неопределенности ЗУ, уменьшая число контактных поверхностей. Опыт создания ЗУ показывает, что требуются губки с определенной поверхностью, обеспечивающие ориентацию перемещаемых деталей и предотвращающие излишнее усилие зажима и преждевременный их износ. Если детали тонкие и форма их не позволяет производить захват за боковые стенки, то применяют ВЗУ или МЗУ.

Но несмотря на высокие достижение в современное технике, идеальных захватных устройств нет. В каждом типе захватов есть свои недостатки и преимущества.

ИЗУЧЕНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОГО РОБОТА

Руководитель: аспирант кафедры «Робототехника и Мехатроника» МГТУ «СТАНКИН»

Работа относится к области мобильной робототехники. Рассматривается проблема исследования исполнительной системы в зависимости от типа применения мобильного робота. Работа позволит обосновать выбор структуры исполнительной системы мобильного робота для использования в условиях автономности в недетерминированных средах. Были сформированы и исследованы структуры исполнительной системы мобильного робота. Сделан рациональный выбор элементов и формирование структуры исполнительной системы мобильного робота. Изучены сферы и цели применения мобильной робототехники.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ АНТРОПОМОРФНЫХ РОБОТОВ

Робототехника является важнейшей составляющей научно-технического прогресса современного общества.

Антропоморфные роботы относятся к высоко - мобильным управляемым мехатронным системам, значение которых непрерывно возрастает в связи с их применением не только как технологических, но и как автоматических сервисных систем в обслуживании людей, для использования в экстремальных условиях.

Основу совершенствования и развития антропоморфных роботов составляют их информационные системы, без которых невозможно решение поставленных задач.

Цель работы: ознакомиться с принципами функционирования информационных систем антропоморфных роботов. Выполнить анализ состояния исследований в области создания современных информационных систем антропоморфных роботов.

Методы исследования: Изучение литературы по соответствующей тематике. Рассмотрение антропоморфного робота как мехатронной системы. Сравнительный анализ методов построения информационных систем мобильных роботов.

Главный результат. Выполнен анализ информационных систем антропоморфных роботов для различных условий среды и решаемых задач. Разработаны перспективные структурные схемы построения информационных систем.

Практическое применение: Может использоваться для развития и проектирования информационных систем антропоморфных роботов.

ВИДЫ СХВАТОВ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА

Руководитель: Аверьянова Анна Евгеньевна, м.н.с. МГТУ «Станкин»

Роботы применяются на самых разнообразных операциях и работают с деталями, резко отличающимися по прочности, массе, габаритам, конфигурации, расположению центра масс, шероховатости поверхности.

Изобретение схвата относится к робототехнике и может быть использовано для сборки сложнофасонных соединений в различных областях машиностроения. Схват содержит клинорычажный механизм, включающий корпус, губки захвата, силовой механизм линейного перемещения и два двуплечих рычага, шарнирно установленных в корпусе и несущих на одних концах губки, а другими взаимодействующие с конечным элементом силового механизма линейного перемещения.

Схваты можно подразделить на:

- механические с жесткими или пружинящими губками;

- с вакуумными присосами;

- с электромагнитами;

- с сенсорными датчиками;

- прочие схваты, в том числе схваты, несущие инструмент.

В обзоре захватных устройств промышленного робота следует отметить, что, несмотря на интенсивность и высокий уровень научных разработок в этой области, работа по созданию более подходящих схватов для той или иной детали еще далеко не завершена. Некоторые специалисты робототехники считают, что будущее за универсальными, многофункциональными схватами, моментально упростившими работу с ним. трудности вызывает использование роботов на сборочных операциях. Эти трудности можно в некоторых случаях легко преодолеть, если для соосной установки двух сопрягаемых деталей сообщить схвату с деталью, которая должна быть вложена в отверстие, колебательные движения. При совмещении осей отверстия и детали амплитуда становится меньше и прекращение колебаний служит сигналом для открытия схвата. В процессе эксплуатации роботов приходится создавать различные конструкции схватов, всякий раз заботясь о наибольшей приспособленности схвата к детали. Поэтому в ближайшее время предстоит выполнить большой объем теоретических исследований в этом важном научном направлении.

26 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УПРУГОГО БАЛОЧНОГО

ЭЛЕМЕНТА С ПЕРЕМЕННЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ

Научный руководитель: ассистент кафедры “Прикладная механика” МГТУ им. Н.Э. Баумана. Чернятин В работе рассматривается упругий балочный элемент, имеющий переменное поперечное сечение по длине, изменение высоты которого подчиняется кусочно-линейному закону при постоянной ширине. Предполагаемое использование разрабатываемого элемента – это автомобилестроение, авиастроение и космическая техника. Чаще всего к упругим элементам предъявляют такие требования как: обеспечение нужной жесткости, объема и прочности. Например, в авиастроении важно получить элемент с заданной прочностью при минимальном весе и объеме. Минимальный вес конструкции летательного аппарата положительно сказывается на характеристиках летательного аппарата в целом. Поэтому целью работы является расчёт параметров, характеризующих геометрию стальной балки, из условия минимума её веса при одновременном обеспечении заданной жёсткости и коэффициента запаса по текучести. Сложность работы заключается в том, что уравнение каждого участка после интегрирования содержит 2 произвольные постоянные. Если балка имеет n участков (в нашем случае их 2), то необходимо совместно решить 2n уравнений для определения 2n постоянных интегрирования. Естественно уравнения для расчета нужных переменных получаются очень громоздкими.

Итак, в начале решения задачи я задалась некоторыми параметрами (длиной балки, прогибом центрального сечения, силой приложенной к балке, плотностью материала из которого изготовлена балка и допустимым значением напряжения) из чего после длительных вычислений получила значения ширины, минимальной высоты и максимальной высоты балки. Новизна моей работы состоит в том, что я разработала свою методику расчета на прочность упругого балочного элемента с переменным сечением, которая позволяет методом сопромата провести расчет с оптимизацией по весу и габаритам.

На основе теории прямого изгиба упругих стержней, дающейся в рамках сопротивления материалов, выводится выражение для жёсткости конструкции и изучается распределение напряжений по ней. Таким образом, решается многомерная задача минимизации с ограничениями, производится сравнение с балкой-аналогом постоянного поперечного сечения и делаются выводы по дальнейшему совершенствованию геометрии.

ПРИМЕНЕНИЕ ГИРОСКОПОВ В ПОДВИЖНЫХ РОБОТАХ.

Руководитель: аспирант кафедры Робототехника и мехатроника, МГТУ «Станкин»

Область и предмет исследования: физика, робототехника, сенсоры в мобильных роботах.

Целью моей работы является выявление из многочисленных видов современных гироскопов наиболее подходящих для использования в мобильных роботах методом анализа литературы по современным гироскопам и их применению в технике.

На данный момент существует большое количество научных трудов о гироскопах и их применении в технике, что позволяет сделать конкретные выводы о целесообразности и эффективности применения гироскопов в мобильных роботах.

Гироскоп - устройство, способное измерять изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат, как правило, основанное на законе сохранения вращательного момента (для роторных или механических гироскопов). Существует огромное множество подобных устройств (в России и США на устройства типа «гироскоп» зарегистрировано более 1000 патентов), но, в своей работе, я ограничусь исследованиями 2-х основных их типов (по принципу действия): механические и волоконно-оптические. Эти виды гироскопов являются основными и самыми распространёнными. В моей работе были рассмотрены механические, оптоволоконные, лазерные, ядерные и квантовые гироскопы. В роторных (механических) гироскопах используется твёрдое вращающееся тело, при вращении которого оно теряет возможность менять положение в пространстве (в состоянии покоя он может это делать при помощи 2-х или 3-х колец, в которых он зафиксирован). В лазерных и оптоволоконных гироскопах используются свойства света как явления геометрической и волновой оптики. В квантовых и ядерных гироскопах используются свойства ядер различных элементов, способных сохранять направление магнитного момента, вызванного в них ориентирующим магнитным полем в окружающем пространстве.

Вывод. Проанализировав доступные мне источники литературы (книги и ресурсы сети Интернет), я сделал вывод, что наиболее подходящим видом гироскопов является лазерный, поскольку, благодаря исследованиям учёных, такие гироскопы можно интегрировать в любые микросхемы, к тому же, современные лазерные гироскопы обладают очень высокой точностью измерений. Роторные гироскопы очень громоздки сами по себе, а ядерные и квантовые - являются экспериментальными технологиями, к тому же время, в течение которого ядра атомов сохраняют направление магнитного момента довольно невелико и они требуют постоянной помощи ориентирующего поля для сохранения данного эффекта.

АНАЛИЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТАМИ.

Руководитель: преподаватель кафедры «РИМ» МГТУ СТАНКИН Область, предмет исследования: Современное состояние рынка микроконтроллеров как элемент системы управления роботами. Предметом исследования является микроконтроллер AVR.

Цель работы: Анализ современного состояния и развития систем управления роботами.

Работа посвящена разработке устройства системы управления роботами с микроконтроллерным управлением.

Использование микроконтроллера позволяет реализовывать различные алгоритмы управления роботами и позволяет упростить аппаратную часть устройства. Такой подход называется мехатронным. Устройство имеет режим ручного управления, когда команды о движении подаются с помощью кнопок управления. Возможно, также, подключение устройства к компьютеру через последовательный интерфейс. Последовательный интерфейс это интерфейс, обеспечивающий передачу последовательности битов по единственной линии. Микроконтроллер AVR имеет следующие последовательные интерфейсы: последовательный периферийный интерфейс SPI, двухпроводной последовательный интерфейс TWI и интерфейс JTAG.

Выводы. В ходе работы были выявлены основные свойства микроконтроллеров AVR:

все AVR имеют Flash-память программ, которая может быть загружена как с помощью обычного программатора, так и с помощью SPI-интерфейса, в том числе непосредственно на целевой плате.

все AVR имеют также блок энергонезависимой электрически стираемой памяти данных EEPROM. Этот тип памяти, доступный программе микроконтроллера непосредственно в ходе ее выполнения, удобен для хранения промежуточных данных, различных констант, таблиц перекодировок, калибровочных коэффициентов и т.п. EEPROM также может быть загружена извне как через SPI интерфейс, так и с помощью обычного программатора.

микроконтроллеры AVR имеют в своем составе от 1 до 4 таймеров/счетчиков общего назначения с разрядностью 8 или 16 бит, которые могут работать и как таймеры от внутреннего источника опорной частоты, и как счетчики внешних событий с внешним тактированием.

для разных семейств AVR и разных микроконтроллеров в пределах каждого семейства изменяются количество и сочетание доступных режимов пониженного энергопотребления.

AVR функционируют в широком диапазоне питающих напряжений от 1,8 до 6,0 Вольт.

Энергопотребление в активном режиме зависит от величины напряжения питания, от частоты, на которой работает AVR и от конкретного типа микроконтроллера.

AVR представляет собой 8-разрядный RISC микроконтроллер, имеющий быстрый Гарвардский процессор, память программ, память данных, порты ввода/вывода и различные интерфейсные схемы.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛЁСНОГО МОБИЛЬНОГО РОБОТА

Руководитель: преподаватель кафедры «Робототехники и мехатроники» МГТУ «Станкин», к.т.н., Цель проекта – создание мобильного робота на колёсной базе с микроконтроллерным управлением.

«Сердцем», то есть управляющей микросхемой, является микроконтроллер семейства Intel 8051(MSC-51) компании ATMEL – AT89C51 24PI. Причинами выбора этого микроконтроллера является: большое количество документации на него, простота написания программной части (языки Ассемблер и Си) и простота встраивания.

Для выполнения работы используется среда программирования и отладки Pinnacle 52. Для вывода информации использовуется светодиодная матрица 8 на 8 от компании Kingbrite.

Теоретическая часть проекта включет в себя:

28 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

изучение литературы (документация на микроконтроллер, матрицу);

разработка блок-схем устройства и программы-прошивки для микроконтроллера принципиальной разводка печатной платы схемы управления;

расчёт номиналов сопротивлений для подключения матрицы к микроконтроллеру;

разработка программы-прошивки микроконтроллера и отладка её на симуляторе микроконтроллера.

Практическая часть включет в себя:

создание печатной платы;

сборка и пайка элементов на плату;

программирование микроконтроллера;

отладка программы-прошивки на реальной микросхеме;

опыты, тестирование робота;

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ РОБОТА С ПОМОЩЬЮ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ.

Руководитель: доцент кафедры РИМ МГТУ «Станкин», к.т.н., Поливанов А.Ю.

Область исследования: в проекте рассмотрена возможность установки и работы ультразвукового датчика с роботом.

Цель работы: создать систему ультразвуковых датчиков для определения положения робота в пространстве и изучение возможности использования ультразвука на работах различного назначения.

Методы: нахождение материалов, рассмотрение различных типов датчиков подходящих для данной работы, изучение возможностей ультразвуковых датчиков и попытка создания реальной модели робота с датчиками.

Данная работа посвящена попытке создания системы, определяющей местоположение робота, которая будет помогать роботу понять в каком месте он находится и куда двигаться дальше или что делать. В работе также рассматриваются способы связи датчика и робота и насколько они могут быть удобными для применения.

Впоследствии предполагается создание реальной модели робота с ультразвуковыми датчиками. Суть изучения заключается в попытке доказать, что ультразвуковые датчики очень удобны для использования их в любом разделе робототехники.

Выводы:

Создание реальной модели робота с возможностью определения своего местоположения в малом помещении требует больших финансовых затрат.

Система ультразвуковых датчиков, если их расположить на роботе, а не вокруг него, может принести большую пользу.

Способы связи робота и датчика могут быть разнообразны.

Роботы с ультразвуковыми датчиками могут использоваться во многих сферах, как дома, так и на производстве и в военных целях.

ОТРАБОТКА ПЛАНЕТОХОДОМ ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ С ПОМОЩЬЮ

ОДОМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НАВИГАЦИИ

В работе проводится исследование одометрической системы навигации для планетоходов, актуальность и работоспособность данной системы навигации. Задача – выбрать платформу колесного планетохода, составить для него кинематическую модель и, смоделировав, отработать заданную траекторию с помощью одометрической системы, тем самым показав работоспособность предлагаемых решений.

Была выбрана платформа колесного планетохода, наиболее подходящая для отработки траектории с помощью одометрической системы навигации. Под эту платформу была разработана кинематическая модель. Собран макет робота, соответствующий выбранной платформе. Для эксперимента была выбрана траектория.

Используя разработанную кинематическую модель для заданной траектории, составлена таблица скоростей вращения и времени вращения колес робота. На основе таблицы была написана программа робота Mindstorm.

Робот отработал заданную траекторию. Тем самым была показана работоспособность предлагаемых решений.

Решения, предложенные в данной работе, можно использовать при отработке более сложных траекторий и используя модифицированные планетоходы, построенные на базе представленного.

РОБОТИЗАЦИЯ КУЗНЕЧНОГО, ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Руководитель: преподаватель кафедры «Робототехника и мехатроника»

Промышленные роботы, используемые в различных отраслях тяжелой промышленности необходимы для повышения производительности труда, повышения надежности производства. Использование промышленных роботов, экономически выгоднее, чем использование труда рабочих.

Промышленные роботы не только обходятся дешевле, чем труд людей, но и зачастую обеспечивают и более высокий объем производства. Иногда это обеспечивается за счет большого быстродействия, но в основном, повышение производительности связано с тем, что робот может работать практически непрерывно, без остановок для приема пищи и отдыха. Повышенная универсальность промышленных роботов, способность быстро настраиваться на другие задачи привело к значительному расширению областей их применения.

Цель данной работы – изучить перспективы штамповочного производства путем применения роботов.

Для того, чтобы модернизировать штамповочное производство, необходим робот (механическая рука) имеющий следующие параметры:

1. Термостойкость.

2. Регулируемый по параметрам захват предметов.

3. Стойкость к механическим повреждениям.

4. Гибкая система программирования.

5. Должна иметь много степеней свободы.

Задача данной работы: определить возможность применения механической руки в кузнечном и штамповочном производстве.

Главный результат. В этой работе создана графическая модель механической руки и рассмотрена эффективность ее применения.

30 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

Математическое моделирование и приборостроение

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ

Руководитель: Сальникова Алла Васильевна, учитель математики В данной проектной работе исследованы методы решения некоторых функциональных уравнений и показаны примеры их решения. Функциональные уравнения – уравнения, в котором неизвестными аргументами являются функции, а не переменные. Функциональные уравнения могут определять такие свойства функций, как четность/нечетность, периодичность. Вследствие сложности решения функциональные уравнения могут быть представлены на олимпиадах, вступительных экзаменах в университет, последних заданий части C на ЕГЭ.

Рассмотрены два вида функциональных уравнений:

Для решения таких уравнений используется пять теорем, основанных на монотонности функций и четности/нечетности n. С их помощью функциональные уравнения приводятся к более простым уравнениям, которые уже можно решать обычными методами.

Помимо примеров решения функциональных уравнений, также разобраны примеры решения систем нескольких уравнений, сводящихся к функциональным.

Данная исследовательская работа помогла мне не только понять метод решения сложных функциональных уравнений, но и легче определять функциональные зависимости в решаемых уравнениях, так как найти такую зависимость, как правило, намного сложнее, чем решить упростившееся уравнение. Умение решать функциональные уравнения пригодится для успешного поступления в вуз, а также в других случаях, когда необходимо хорошее знание математики, выходящей за стандартный школьный курс.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЫХАНИЯ В СРЕДЕ MATHCAD

Область, предмет исследования: Искусственная поддержка нарушенной функции дыхания играет очень важную роль в современной медицине. Понимание механизмов дыхания позволяет построить более совершенные методики искусственной вентиляции легких и создавать современные аппараты ИВЛ. Совершенствование искусственной вентиляции становится все более актуальным направлением врачебной помощи при разнообразных нарушениях дыхания, поскольку существующие методики созданы достаточно давно, а разработка новых, как и доработка старых, сопряжены с более глубоким пониманием дыхания и создания новых математических моделей.

Цель: создать математическую модель дыхания в среде Mathcad.

В данной работе главной задачей является построение модели дыхания в среде Mathcad. На начальном этапе работы мною были изучены физиологические основы искусственной вентиляции лёгких. Для этого я рассмотрел механику дыхания, способы ИВЛ. Затем мною был осуществлен анализ методов ИВЛ и структурной схемы аппарата ИВЛ, что помогло определить основные достижения в области ИВЛ и проблемы, возникающие при использовании аппаратов ИВЛ, связанные со слабой адаптацией к собственному дыханию пациента, что приводит к неравномерности вентиляции, высокой вероятности возникновения отека и баротравмы.

Изучив хронологию создания моделей дыхания, я решил создать математическую модель в среде Mathcad. Для осуществления этой цели мною были изучены возможности математического пакета Mathcad. Исходя из них и собственных возможностей, я решил рассмотреть функцию дыхания как кусочно-заданную. При реальном моделировании дыхания при передаче сигнала возникают шумы, которые нужно фильтровать при помощи цифрового фильтра. Этот процесс был учтён мною и в построении математической модели.

Главным результатом своей работы я считаю математическую модель дыхания, которая наглядно демонстрирует сам процесс дыхания, что может сыграть большую роль при создании новых аппаратов ИВЛ.

ПЛАЗМА В ТОКАМАКАХ. АНАЛИЗ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ

ПОДАВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ПЛАЗМЫ В РОССИЙСКОМ

Руководитель: преподаватель кафедры ИУ-1 МГТУ им. Баумана, Проблема управляемого термоядерного синтеза (УТС) является одной из важнейших проблем в современной науке. Одной из проблем УТС является долговременное удержание высокотемпературной плазмы в магнитном поле.

Поскольку плазма в токамаке является неустойчивой по каналу управления вертикальной скоростью, то все ее состояния при любых начальных условиях начнут экспоненциально возрастать, что приведет к нарастанию вертикального положения плазмы и её скорости. Обратная связь, если она правильно подобрана, должна подавлять такой рост состояний модели, и в замкнутой линейной системе состояния должны асимптотически стремиться к нулевым значениям.

Задачей данной исследовательской работы является подбор подходящего регулятора, обеспечивающего быстроту стабилизации, и проведение анализа на устойчивость полученной замкнутой автоматической системы стабилизации плазмы в токамаке на основании различных критериев устойчивости.

Теория автоматического управления, переживает стадию бурного развития, связанного, в первую очередь, с разработкой большого пакета компьютерных программ моделирования и исследования различных САУ. В своей работе я попытаюсь не обойти этот аспект стороной и, в качестве среды для компьютерного моделирования, буду использовать матричную лабораторию MATLAB (R2010a) фирмы The Math Works.

Особенностью замкнутой системы стабилизации является высокая скорость переходного процесса, исходя из этого, для обратной связи был выбран Пропорциональный регулятор.

Устойчивость системы проверена по критериям Гурвица и Рауса, а также по корням характеристического полинома передаточной функции объекта управления. Данные методы имеют преимущество в виду того, что они просты и одновременно эффективны.

В работе проведен анализ системы, на основании которого возможно дальнейшее проведение экспериментов на модели, что продвигает исследование реальной системы стабилизации в токамаке Т-15МД.

АРИФМЕТИКА ВЫЧЕТОВ ПО МОДУЛЮ И ЕЁ ПРИМЕНЕНИЕ К

РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ЧИСЕЛ.

Область исследования: Теория чисел: арифметика вычетов по модулю.

Предмет исследования: Свойства сравнений по модулю m, полезные при решении задач теории чисел.

Цель работы: посредством изучения и анализа свойств сравнений по модулю, анализа методов решения задач исследовать возможности и особенности применения теории вычетов по модулю, сформулировать соответствующие условия, позволяющие использовать конкретные приёмы при решении задач различных типов;

разработать материалы для факультативного изучения этой темы.

Решение задач на делимость чисел, как олимпиадных, так и при подготовке к ЕГЭ, неизбежно приводит к желанию углубленно изучить элементы теории чисел. В данной работе рассмотрено понятие арифметики вычетов по модулю, приведены и доказаны основные свойства и теоремы, приведены примеры применения теории в разных практических ситуациях. В процессе работы были освоены разные методы решения задач, связанные с вычетами по модулю; приведены решения задач этими методами, наглядно показывающие применение арифметики вычетов по модулю. Также проведён анализ этих методов с точки зрения рациональности, классификация задач.

Работа включает в себя материал, по которому можно подготовиться к решению задач С6 из ЕГЭ. Этот материал включает в себя теорию и задачи.

1. Проведен анализ литературы по теме;

2. Сформулированы и доказаны свойства сравнений по модулю;

3. Предложено несколько вариантов применения сравнений на практике;

32 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

4. Проведен анализ методов решения и классификация задач, решаемых с помощью сравнений; в результате было выявлено, что арифметика вычетов по модулю значительно облегчает решение 5. Разработаны материалы для факультативного изучения темы.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ИРИДОГЛИФИЧЕСКИХ И

ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Руководитель: научный сотрудник кафедры БМТ-1 МГТУ им. Н.Э.Баумана Область исследования: биомедицинская инженерия.

Предмет исследования, актуальность: сейчас при приёме людей на работу используют кадровый отбор, который осуществляется с помощью психологических тестирований, но они имеют ряд недостатков (зависимость от внешних факторов, возможность человека фальсифицировать свои данные), поэтому необходимо использовать другие методы. В литературе есть данные о возможности использования для этой задачи фенотипов человека.

Одним из наиболее информативных фенотипов является иридоглифический фенотип. Метод определения психических качеств человека по радужной оболочке глаза в отличие от тестов будет обладать преимуществами (быстрота, объективность, независимость от внешних факторов).

Цель работы: исследование взаимосвязи между иридоглифическими и психологическими параметрами Описание работы.

Проведён обзор методик психологического тестирования, среди которых был выбран СМИЛ, как наиболее известный и общепринятый во всём мире.

Исследованы шкалы и сформирован комплекс психологических параметров, который состоит из 10 шкал:

ипохондрия, депрессия, истерия, психопатия, маскулинность-феминность, паранойя, психастения, шизофрения, гипомания, социальная интроверсия.

Проведён обзор методик иридоглифического исследования и сформирован комплекс иридоглифических параметров, который состоит из следующих параметров: цвет РОГ, плотность стромы РОГ, тип РОГ, деформация зрачка, децентрация зрачка, форма автономного кольца, разрыв автономного кольца, зашлакованность автономного кольца, гетерохромия, лимфатический розарий, дистрофический ободок, токсическая лучистость, токсические и пигментные пятна, количество адаптационных колец.

Проведена регистрация РОГ, тестирование (формирование исследуемой выборки людей); обработка РОГ, тестов.

Исследована взаимосвязь между комплексом иридоглифических и психологических параметров с помощью:

- методов статистической обработки данных: критерия Манна-Уитни, критерия Крускела-Уоллиса, использования таблиц сопряжённости и значения (хи-квадрат).

Результат: обнаружены взаимосвязи, которые в будущем могут дать возможность осуществления профессионального отбора и выявления психических отклонений личности на основе исследования радужной оболочки глаза.

РАЗРАБОТКА ФОНОКАРДИОГРАФИЧЕСКОГО КАНАЛА ДЛЯ

СИСТЕМЫ «РЕОКАРДИОМОНИТОР»

Руководитель: студентка 6-го курса кафедры БМТ-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана Область исследования: неинвазивные технологии диагностики состояния сердечнососудистой системы.

Предмет исследования: рео- и фоно- кардиография.

Цель: разработка фонокардиографического канала для определения фаз сердечного цикла, расширение аппаратных средств системы «РеоКардиоМонитор» реализацией дополнительного фонокардиографического канала.

Неинвазивные технологии диагностики становятся все более актуальными как безопасные и нетравмирующие процедуры. Для этих целей отмечается перспективность импедансных технологий, которые позволяют получить оценки состояния сердечнососудистой системы. Повысить точность определения параметров деятельности сердца возможно за счет применения метода прекардиальной реокардиографии, реализованного в компьютерной системе «РеоКардиоМонитор».

В ходе работы:

описаны основы методов фонокардиографии и реокардиографии разработана схема электрическая принципиальная фонокардиографического канала для системы «РеоКардиоМонитор»

проведены исследования применения фонокардиографического канала и сделаны выводы о его эффективности.

Результаты работы позволят достоверно определять временные параметры сердечного цикла, что, в конечном итоге, повысит объективность оценки состояния сердечнососудистой системы.

ИЗУЧЕНИЕ МУТНОСТИ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ

Руководитель: доцент, профессор кафедры БМТ-2 «Медико-технические информационные технологии»

Мутность - это способность оптически неоднородной среды рассеивать проходящий сквозь неё свет. С ее помощью можно судить о присутствии механических примесей, взвешенных веществ, микроорганизмов, а также мелких частиц. Данная величина является важным показателем качества воды. Целью работы стало изучение методов измерения мутности воды и рассмотрение практического применения подобных измерений.

В случае если количество вещества невозможно определить химическими методами, следует использовать оптические методы анализа. К ним относятся турбидиметрия и нефелометрия - анализ основан на поглощении и рассеянии лучистой энергии взвешенными частицами определяемого вещества. Основным достоинством нефелометрических и турбидиметрических методов является их высокая чувствительность, что особенно ценно по отношению к элементам или ионам, для которых отсутствуют цветные реакции. На практике широко применяется, например, определение хлорида и сульфата в природных водах и аналогичных объектах. В аналитической части данной работы были рассмотрены следующие экспериментальные способы определения мутности среды:

С помощью диска Секки, диаметром 30 см, который опускают на веревке в воду, прикрепив к нему груз, чтобы диск уходил вертикально вниз. Глубина, при которой диск становится невидимым, определяет показатель мутности воды.

Определение высоты водяного столба, при которой еще можно визуально увидеть юстировочную метку.

Определение изменения рассеянности света при его попадании в жидкость путем сравнения с образцом очищенной воды.

На основе последнего из вышеизложенных методов была построена практическая часть. В ходе работы была собрана лабораторная установка, состоящая из: стеклянного сосуда с прямоугольными, взаимно параллельными стенками, исследуемой жидкости, лазерной указки. В процессе проведения эксперимента жидкость помещали в стеклянный сосуд. Перпендикулярно его стенкам пропускали лазерный луч. В результате на задней стенке образовывалось световое пятно, по размерам которого определялась мутности данной жидкости. На основе практической работы была разработана программа для построения графиков зависимости яркости от радиуса светового пятна, образованного на задней стенке сосуда. Все цвета имеют максимальную яркость (100%) вне зависимости от тона. Уменьшение яркости цвета означает его затемнение. Для упрощения задачи использовались черно-белые изображения, где белый цвет имеет максимальную яркость (100%), черный – минимальную (0%). На вертикальной оси графика отложено отношение максимальной интенсивности к нулевой, на горизонтальной – радиус светового пятна (pix). В результате, была получена зависимость величины мутности среды (содержание в жидкости частиц, рассеивающих свет) от величины светового пятна. По полученным графикам, можно сделать вывод, что мутность среды увеличивается с увеличением ее плотности. При добавлении в физиологический раствор взвешенных частиц, изменения наблюдались лишь в областях, расположенных наиболее близко к оси луча, проходящего через жидкую среду.

Таким образом, представленный метод изучения мутности может быть полезен для определения качества питьевой воды (главным образом отсутствия примесей и взвешенного вещества). Более того, этот способ является наиболее простым и удобным в использовании. Также данный метод возможно использовать для изучения биологических жидкостей.

34 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ БИОТКАНЕЙ В

МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ И НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Руководитель: доцент кафедры БМТ-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана, к.т.н., Медицинская спектрофотометрия перспективное направление исследований и разработок в области биомедицинской инженерии.

Возможность прямого, in vivo, наблюдения динамических изменений в тканях и органах человека, связанных с их функциональной активностью, уровнем метаболизма, энергообеспечением и энергопотреблением, определяет широкое использование спектрофотометрии в клинической практике и научных исследованиях.

Целью работы было определение значимости применения метода спектрофотометрии биотканей для различных областей современной медицинской практики на основании анализа литературных данных.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. изучались теоретические основы метода спектрофотометрии;

2. систематизировались литературные данные по применению спектрофотометрии;

3. анализировались методические и технические особенности различных реализаций метода.

Результаты данной работы, обобщения и выводы и литературная база данных, могут быть полезны студентам и аспирантам, желающим получить представление о возможных применениях спектрофотометрии биологических тканей, а также для разработчиков новых эффективных методов диагностики, программно-алгоритмических и технических средств.

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЁТА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ ПРИ

МОНОПОЛЯРНОЙ РЕЗЕКЦИИ

Цель работы: методом математического моделирования рассчитать параметры распределения температурного и электромагнитного поля в выбранном образце мышечной ткани при воздействии монополярным электрохирургическим ножом-шпателем.

Методы: Анализ литературных источников по теме работы. Построение математической модели мышечной ткани. Анализ математической модели. Построение таблицы со значениями импеданса. Построение графика зависимости распределения температуры от времени.

В настоящее время электрохирургическая аппаратура входит в состав практически любого операционного блока. Однако при всем многообразии специфических преимуществ электрохирургической аппаратуры актуальным остается вопрос оказания максимально адекватного воздействия. Одной из самых важных задач электрохирургии является поддержание постоянной мощности, выделяемой в нагрузке, что в ряде аппаратов осуществляется с помощью информации об изменении импеданса ткани.

Объектом исследования является математическая модель мышечной ткани, при воздействии монополярным электрохирургическим ножом. Средой моделирования выбрана программа COMSOL Multiphysics 3.5, позволяющая рассчитать параметры распределения температурного и электромагнитного поля в выбранном образце мышечной ткани. Важной характеристикой исследования электромагнитного поля будет являться изменение импеданса в зависимости от температуры образца, а в температурном поле – его пространственное распределение.

Результат: выявлены зависимости импеданса мышечной ткани от температуры и пространственного распределения теплового поля возникающего при монополярной электрорезекции.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ

ЧАСТОТОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Руководитель: доцент кафедры БМТ1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, к.т.н.Карпухин Валерий Анатольевич Широкое распространение в хирургии при обработке мягких тканей ультразвуковые методы получили из-за снижения кровопотерь (ультразвук коагулирует сосуды диаметром до 5 мм), уменьшения сроков реабилитации в среднем на 3 – 5 дней, снижения возможности появления послеоперационных осложнений, повышения локального иммунитета, улучшения кровообращения, антимикробного и противовоспалительного действия. Но наряду с преимуществами, существуют и недостатки – современные ультразвуковые системы не позволяют динамически контролировать параметры воздействия, что приводит к возможности повреждения окружающих тканей особенно при обработке труднодоступных участков тела. Именно поэтому целью данной работы является создание программного обеспечения блока управления частотой ультразвукового генератора как части системы динамической обратной связи.

Ультразвуковые низкочастотные методы имеют широкие возможности применения в различных областях медицины: как в хирургии, так и в терапии. Максимальная эффективность лечебного ультразвукового воздействия достигается при стабильных значениях амплитуды и частоты рабочей части инструмента ультразвукового аппарата. Но на сегодняшний день не существует методов и аппаратных средств, которые позволили бы динамически контролировать параметры выходного воздействия в зависимости от акустических характеристик обрабатываемых тканей. Для компенсации изменений амплитуды и частоты был разработан ультразвуковой генератор с динамической обратной связью на основе многочастотного анализа активной электрической мощности, потребляемой ПЭАП. В рамках данной работы рассматрен принцип работы и реализация программного обеспечения управления частотой блока формирования сигнала ультразвукового генератора. Разработана структурная схема цифрового синтезатора частоты, описан алгоритм ее работы. Данная схема реализована в среде QUARTUS II и залита в ПЛИС разработанного макета ультразвукового генератора. С помощью цифрового осциллографа с функцией построения спектра выходного сигнала проведено тестирование разработанного программного обеспечения и оценена относительная погрешность параметров выходного блока формирования сигнала в сравнении с требованиями технического задания.

Результатом данной работы является отлаженное программное обеспечение для макета ультразвукового генератора, которое позволит осуществлять перестройку частоты в заданном диапазоне.

ПОСТРОЕНИЕ ИМПЕДАНСА КАРТЫ ПАТТЕРНА ПО СИГНАЛАМ

ПРЕКАРДИАЛЬНОЙ РЕОГРАММЫ.

Научный руководитель: аспирант кафедры БМТ-2 МГТУ им. Н.Э.Баумана Реография в мире используется для исследования сердечно-сосудистой системы, основное преимущество, это что она является неинвазивным методом. Из известных неинвазивных методов практически только реография способна работать в реальном масштабе времени в автоматическом режиме. Однако широкое применение метода сдерживается рядом причин. Одна из них - артефакты дыхания и случайных движений пациента, которые существенно затрудняют анализ реограммы.

В данной работе были рассмотрены методы выделения паттерна дыхания из прекаордиального реографического сигнала. Для обоснования данных метода был проведен ряд экспериментов. В ходе которых были сняты данные с помощью многоканальной электродной системы реографа «рео-32». Обработка данных проводилась с использованием системы автоматизации вычислений MathCAD.

В результате проделанной работы было установлено, что наиболее эффективным методом выделения паттерна дыхания из сигнала ТТРГ является аппроксимация кубическим сплайном. Использование кубического сплайна позволяет устранять артефакты из сигнала грудной реограммы, выделять паттерн дыхания. Для наглядного отображения влияния дыхательной деятельности на реокардиосигнал была построена карта паттерна дыхания.

Возможность корректного удаления паттерна дыхания позволяет использовать реокардиографические методы в более широком спектре практических задач.

36 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ДЫХАНИЯ НА СИГНАЛЫ ПРЕКАРДИАЛЬНОЙ

РЕОГРАММЫ

Руководитель: преподаватель кафедры БМТ МГТУ им. Н.Э.Баумана, д.т.н., Цель работы. Изучить влияние дыхания на значение импеданса ткани при реографии прекардиальной области. Проанализировать и применить различные методы удаления паттерна дыхания.

Методы. Анализ литературных источников по теме работы. Спектральный анализ прекардиальной реограммы. Применение различных алгоритмов для удаления паттерна дыхания.

В настоящее время реография является наиболее эффективным неинвазивным методом изучения динамики кровенаполнения тканей и органов. Одной из главных проблем реографии, мешающей объективной оценке изменений кровенаполнения по изменениям значений импеданса, является зависимость импеданса от дыхания.

Объектом исследования была прекардиальная реограмма, для получения которой применяется многоканальный реограф РЕО-32. Изучается спектр колебаний прекардиальной реограммы. Средой для преобразований Фурье и удаления паттерна дыхания выбрана программа Mathcad, позволяющая использовать различные сложные математические алгоритмы.

Результат. Выявление зависимости импеданса прекардиальной области от дыхания. Удаление паттерна дыхания. Это позволит с большей точностью оценивать динамику кровенаполнения прекардиальной области.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ

ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ АКТИВОВ

Руководитель: профессор, заведующий кафедрой «Управление и информатика в технических системах»

Проблема повышения эффективности деятельности высокотехнологичных предприятий на основе компьютерного моделирования сценариев создания и использования интеллектуальных активов является актуальной. Актуальность этой проблемы обусловлена необходимостью перехода России к экономике знаний, основанной на использовании информационных технологий в различных сферах деятельности предприятия, в том числе и в сфере моделирования сценариев создания и использования различных видов интеллектуальных активов.

Решение рассматриваемой проблемы принесет практическую пользу, т.к. позволит на основе компьютерного моделирования и автоматизации расчетов эффективности выбрать оптимальный сценарий создания и использования предприятием различных видов интеллектуальных активов.

Цель работы заключается в том, что методом компьютерного моделирования и автоматизации расчетов эффективности выбирается оптимальный по критерию максимума чистого дисконтированного дохода для предприятия вариант создания и использования интеллектуальных активов. Работа лежит на стыке прикладной информатики и экономики.

Гипотеза исследования, положенная в основу работы, основана на том, что компьютерное моделирование и автоматизация расчетов эффективности создания и использования интеллектуальных активов даст возможность повысить объективность принимаемых решений. Результаты проведенного исследования подтвердили, что средствами компьютерной графики можно наглядно представить изменение эффективности деятельности предприятия в зависимости от изменения параметров проекта по созданию и использованию интеллектуальных активов.

В теоретической части работы на основе анализа приведенных в литературных источниках математических моделей построена оригинальная математическая модель расчета эффективности процесса создания и использования интеллектуальных активов предприятия. Для созданной модели написан алгоритм и программа расчета эффективности создания и использования интеллектуальных активов предприятия.

Практическая часть работы включает компьютерное моделирование сценариев создания и использования интеллектуальных активов предприятия. Для этих сценариев были построены графики изменения показателей эффективности в зависимости от изменения параметров проекта создания и использования интеллектуальных активов предприятия. Анализ графиков позволил разработать рекомендации по выбору оптимального сценария создания и использования предприятием различных видов интеллектуальных активов.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ ОБОЛОЧКИ ДЛЯ ПОШАГОВЫХ

ТЕКСТОВЫХ ИГР

Руководитель: доцент кафедры ИТиВС МГТУ «СТАНКИН», к.т.н., Разработанная программа предназначена для быстрого и легкого создания текстовых игр. Основной упор был сделан на обеспечение нелинейности игрового сюжета за счет использования встроенного механизма параметров и алгоритмов их преобразования.

Главный принцип программы – возможность тщательной балансировки как отдельных локаций, так и потенциальных сюжетных линий. Проект выполнен в виде двух приложений: редактора сцен и программной оболочки для пошагового проигрывания сценария.

Основные возможности полученного программного продукта:

быстрое создание простейших текстовых игр;

создание более сложных игр с элементами других жанров;

запуск сценариев в пошаговом игровом режиме и в режиме редактирования;

38 VIII Городская техническая конференция школьников «Исследуем и проектируем»

встроенный верификатор текущего сценария.

В качестве среды реализации выбрана Turbo Delphi 2006. Разработка выполнялась итерационно: сначала были созданы демо-версии приложений, с помощью которых был скомпанован первый прообраз игры, затем проведено usability-тестирование, выявившее некоторые недостатки интерфейса, и реализована финальная версия редактора и программной оболочки, используемых далее для создания полноценных игровых сценариев.

Программный комплекс предназначен для эксплуатации в операционной системе Windows 7 или Windows XP.

Одним из неотъемлемых преимуществ полученного ПО являются низкие требования к аппаратному обеспечению.

СОЗДАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ УЧЕТА СТУДЕНТОВ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ

ОТБОРА ПО ПАРАМЕТРАМ

Цель работы: создать программу для ПК, позволяющую вести базу данных студентов с возможностью формирования выборок по заданным параметрам.

Задачи:

1) разработка базы данных студентов;

2) разработка интерфейса для ведения базы данных студентов и формирования выборок;

3) разработка запросов для формирования многокритериальных выборок по базе данных студентов.

Описание работы База данных студентов включает набор таблиц, содержащих существенные для учета студенческих кадров характеристики (личные данные, сведения об образовании, данные об обучении в вузе и др.). Количество студентов, обучающихся в вузе, измеряется тысячами человек. Таким образом, поиск информации в базе, имеющей значительный объем записей и большой набор параметров (полей базы данных) требует автоматизации.

Постановка задачи требовала иметь возможность формировать запрос, используя одновременно несколько полей различных таблиц (например, отобрать всех мужчин, обучающихся на заданном факультете, в возрасте от до 27 лет). Наиболее эффективным для реализации данного механизма отбора записей был признан язык SQL.

Особое внимание было уделено оптимизации обработки больших объемов информации.

Ввиду большого количества параметров (более 50) они были классифицированы на 5 тематических групп и размещены на разных вкладках (Личные, Довузовское образование, Обучение, Сведения о работе, Льготы). В выборку можно включать одновременно параметры из разных групп без ограничения общего количества.

Интерфейс программы позволяет строить сложные запросы рядовому пользователю. Программный продукт разработан в среде Delphi.

Результаты. Разработанная программа позволит вести учет студенческих кадров, а также эффективно строить списки студентов, отвечающих заданным параметрам.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПИЩЕВОЙ ЦЕПОЧКИ

Руководитель: преподаватель кафедры «Прикладная математика» МГТУ «Станкин»

Попытки математического описания динамики численности отдельных биологических популяций и сообществ имеют долгую историю. На современном этапе развития ЭВМ и информационных технологий широкое распространение получил метод исследования под названием имитационное моделирование. В данной работе предложена имитационная модель системы «Хищник-жертва».

Целью данной работы является изучение изменения численности объектов двух видов с течением времени с помощью предварительно разработанной имитационной модели.

В работе предложена и программно реализована следующая модель:

Взаимодействие двух видов животных - зайцев и волков - системы «Хищник-жертва» происходит на конечном поле размером MМ клеток.

Начальное расположение популяций волков и зайцев на поле случайно.