Η Ιδέα
Η ζήτηση για σπίτια στις μεγάλες Ελληνικές πόλεις αυξάνεται, αλλά όταν οι πόλεις επεκτείνονται συνήθως γίνεται εις βάρος των φυσικών χώρων πρασίνου και των δασών. Θα μπορούσε να βρεθεί μια λύση όπου η ανάγκη για σπίτια και η ανάγκη για πράσινο θα καλύπτονται ταυτόχρονα, εξασφαλίζοντας παράλληλα την προσβασιμότητα και την ασφάλεια όλων των κατοίκων;
Η ομάδα της Ε Δημοτικού του Διεθνούς Σχολείου Pinewood θα κατασκευάσει το μοντέλο ενός προσβάσιμου και ασφαλούς οικισμού δεντρόσπιτων. Ο οικισμός δεν αναπτύσσεται εις βάρος των δασών αλλά ένα καινούργιο δάσος δημιουργείται σε περιαστικές περιοχές μέσα στο οποίο εγκαθίστανται τα δεντρόσπιτα. Η δημιουργία ενός τέτοιου οικισμού εμπεριέχει πολλές προκλήσεις για τις οποίες θα αξιοποιηθούν τρεις επιμέρους εφαρμογές. Οι εφαρμογές αυτές έχουν ως αντικείμενο: την μετακίνηση, τον εντοπισμό φωτιάς και τον σχεδιασμό κατοικιών.
Μετακίνηση: Για να παραμείνει το δάσος αναλλοίωτο αποφασίστηκε να μην κατασκευαστούν δρόμοι. Οι περιαστικές περιοχές στην Θεσσαλονίκη και την Αθήνα έχουν συχνά μεγάλες κλήσεις, έτσι για να εξασφαλιστεί η προσβασιμότητα για όλους τους κατοίκους θα χρησιμοποιηθεί ένα ειδικά σχεδιαμένο τελεφερίκ που θα ενώνει τα δεντρόσπιτα με την υπόλοιπη Πόλη. Το βαγόνι του τελεφερίκ θα σχεδιασττεί στο Tinkercad και θα εκτυπωθεί από τον τρισδιάστατο εκτυπωτή του σχολείου μας. Η κίνηση του τελεφερίκ θα παρέχεται από το edison robot του σχολείου το οποίο θα προγραμματιστεί με EdScratch για να κάνει στάσεις στα δεντρόσπιτα και στην αφετηρία. Θα δοθεί ιδιαίτερη προσοχή έτσι ώστε άτομα με αναπηρία αλλά και καροτσάκια μωρών να μπορούν να επιβιβάζονται και να αποβιβάζονται με ευκολία και ασφάλεια από το βαγόνι.
Επιτήρηση Πυρκαγιών: Η ζωή στο δάσος απαιτεί να υπάρχει συστηματική πρόληψη αλλά έγκαιρος εντοπισμός φωτιάς. Για αυτό το λόγο θα κατασκευαστεί ρομπότ που θα κινείται σε όλη την περιοχή του δάσους του οικισμού. Για να μπορεί να κινείται ακόμη και στις πιο δύσβατες περιοχές του δάσους, το ρομπότ θα έχει πόδια και η περιστρεφόμενη κίνηση τους θα παρέχετε από το Edison ρομποτ του σχολείου. Το ρομπότ θα ακολουθεί διαδρομή που θα οριστεί προγραμματίζοντας το με EdScratch και θα καλύπτει όλη την έκταση του οικισμού. Επάνω στο Edison θα προσαρμοστεί το σύστημα εντοπισμού φωτιάς. Θα αποτελείται από micro:bit, GPIO T-Type Expansion Board και αισθητήρα φλόγας. Το σύστημα θα ενημερώνει για την ύπαρξη φωτιάς μέσω του ενσωματωμένου ηχείου και θα προγραμματιστεί με MakeCode Blocks.
Σχεδιασμός Κατοικίας: Η κατοικία θα σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο, ώστε να μπορεί να εγκατασταθεί με ασφάλεια πάνω στα δέντρα και να προσφέρει εύκολη πρόσβαση στο τελεφερίκ για άτομα με αναπηρία. Τα δεντρόσπιτα θα σχεδιαστούν στο Tinkercad και θα εκτυπωθούν από τον τρισδιάστατο εκτυπωτή του σχολείου μας.
Λίστα Εξοπλισμού
1 Micro:bit v2 Starter Kit
1 Micro:bit GPIO Expansion Board 1 Flame Sensor KY-026
1 Edison Robot
1 PLA filament 1,75mm 1kg
4 Jumper Wires
1 Breadboard
Κάθε μια από τις παραπάνω εφαρμογές μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν ξεχωριστό project εισάγοντας τους μαθητές σε διαφορετικές τεχνολογίες, οι οποίες είναι διαχειρίσιμες από παιδιά δημοτικού. Η ομάδα μας θα ακολουθήσει την μέθοδο του σχεδιαστικού κύκλου για την υλοποίηση του έργου. Τα στάδια του κύκλου θα είναι η έρευνα, η δημιουργία ιδεών, η κατασκευή και τέλος η δοκιμή-αξιολόγηση.
Υλοποίηση
Τα δεντρόσπιτα σχεδιάστηκαν στο Tinkercad. Σκοπός μας ήταν να έχουν ένα όμοργο σχεδιασμό και να είναι προσβάσιμα και σε ανθρώπους με αναπηρία. Για να είναι προσβάσιμα, στο πλάι υπάρχει ράμπα η οποία οδηγεί στην οροφή του δεντρόσπιτου. Απο εκεί ο κάτοικος μπορεί να χρησιμοποιήσει το τελεφερίκ για τις μεταφορές του.
Για να σχεδιαστεί το δεντρόσπιτο λάβαμε υπόψη τις διαστάσεις μιας φιγούρας αναπηρικο καροτσάκι που έφερε ένας συμμαθητής. Για να αποφύγουμε την χρήση στηριγμάτων, το σχεδιάσαμε στον προσανατολισμό που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Αφού το εκτυπώσαμε το τοποθετήσαμε πάνω σε δέντρα που κατασκευάσαμε από σύρμα.
Για το τελεφερίκ παρήχαμε την κίνηση με το ρομποτ Edison. Αυτό μας επέτρεψε να ρυθμίσουμε την ταχύτητα, αλλά και τις στάσεις στα δεντρόσπιτα χρησιμοποιώντας EdScratch. Το ρομποτ συνδιάζετε με άξονες, ρόδες και τουβλάκια που είχαμε σε παλιά μας παιχνίδια. Χρησιμοποιήσαμε πετονιά για το τελεφερίκ και χρειάστηκαν πολλές δοκιμές για να καταλήξουμε σε ένα μηχανισμό που θα ήταν λειτουργικός. Ο μηχανισμός κολλούσε ή γλιστρούσε. Η προσθήκη ενός άξονα που κατεύθυνε το νήμα το έκανε να κινείται αποτελεσματικά. Το επόμενο βήμα ήταν ο σχεδιασμός του βαγονιού.
Το βαγόνι σχεδιάστηκε στο Tinkercad. Θα επρεπε να μπορεί να μεταβεί σε αυτό ο επιβάτης με το αναπηρικό καροτσάκι και να μπορεί να μεταφερθεί. Το αρχικο μοντέλο ήταν πολύ βαρύ και ο μηχανισμός δεν μπορούσε να το κινήσει. Το σχέδιο άλλαξε χωρίς να γίνουν συμβιβασμοί ως προς τη δυνατότητα μεταφοράς της φιγούρας με το αναπηρικό καροτσάκι. Για να γίνει πιο ελαφρύ το βαγόνι μεγαλώσαμε τα παράθυρα, και λεπτύναμε τα τοιχώματα. Το καινούργιο βαγόνι ήταν πολύ ελαφρύτερο. Ο μηχανισμός δούλευε αποτελεσματικά με το νέο βαγόνι.
Ο οικισμός των δεντρόσπιτων θα κατασκευαστεί μέσα σε δάσος το οποίο θα δημιουργηθεί σε περιαστική περιοχή με αναδάσωση. Για την προστασία του δάσους αναπτύχθηκε ειδικό ρομπότ που εντοπίζει την ύπαρξη φωτιάς στο δάσος. Απο τη στίγμη που δεν θα φτιαχτεί δρόμος, θα πρέπει να είναι ένα ρομπότ το οποίο θα μπορεί να κινηθεί στις δύσβατες περιοχές του δάσους. Αποφασίστηκε να είναι ένα ρομπότ με πόδια. Η κίνηση του ρομπότ γίνεται με ένα Edison Robot. Βλέποντας πόσο αποτελεσματικά συνδιάζεται το Edison με τουβλάκια και μηχανισμούς απο παιχνίδια που είχαμε στο σπίτι, πειραματιστήκαμε με διάφορα στελέχη που θα μπορούσαν να χρησιμοποποιηθούν για πόδια. Κατασκευάσαμε αρκετά σύνθετα πόδια, αλλά τελικά το μόνο που το επέτρεπε να κινηθεί σε μη λείες επιφάνειες (γρασίδι, πέτρες κτλ.) ήταν ένα απλό τουβλάκι 2×4 που εφαρμόστηκε στις ρόδες του Edison όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Σειρά είχε να βρεθεί μια λύση για τον εντοπισμό φωτιάς. To edison δεν έχει ενσωματωμένο αισθητήρα φλόγας, αλλά μπορούμε να συνδέσουμε αισθητήρα φλόγας στο microbit. Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται πως συνδέσαμε τον αισθητήρα φλόγας χρησιμοποιώντας μια επέκταση GPIO και το breadboard.
‘Ευκολα βρήκαμε πως προγραμματίζεται ο αισθητήρας φλόγας, όπως φαίνεται στο δεξιό μέρος της παρακάτω εικόνας. Εμείς θέλαμε να σταματάει το ρομπότ όταν εντοπίζει φωτιά και να βγάζει ένα ήχο συναγερμού. Η κίνηση όμως ελέγχεται από το Edison, το οποίο έχει και πιο δυνατό ηχείο απο το microbit. Πώς θα συνδέαμε το microbit με το Edison; Για να το πετύχουμε αυτό, προγραμματίσαμε το microbit να ανάβει όλα τα LED όταν εντόπιζε φωτιά που αλλιώς ήταν σβησμένα. Τα LED του microbit τοποθετήθηκαν ακριβώς πάνω από τον αριστερό αισθητήρα φωτός του edison και μέσα από την εντολή που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα το edison ακινητοποιούνταν και έπαιζε τη ντο για δέκα φορές. Η εντολή κάνει το Edison να προχωράει ως τη στιγμή που το φως στον αριστερό αισθητήρα φωτός θα είναι περισσότερο απο τον δεξιό. Όταν το φως στον αριστερό αισθητήρα γίνει περισσότερο, τότε το ρομπότ σταματά και ηχεί ο συναγερμός.
Το ρομποτ με το edison και το microbit με το breadboard καιτον αισθητήρα καλύφθηκε με μαύρο χαρτόνι για να μην επηρεάζονται απο τις αλλαγές του εξωτερικού φωτισμού οι αισθητήρες φωτός αλλά μόνο από τα φώτα LED του microbit. Η τελική του μορφή είναι όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Μπορείτε να δείτε την παρουσίαση του προτζεκτ με τους μηχανισμούς να λειτουργούν στον παρακάτω σύνδεσμο!