Περιγραφή του προβλήματος και το πεδίο εφαρμογής της ιδέας μας και αρχικός σχεδιασμός.
Η πόλη μας, τα Χανιά, αντιμετωπίζει τεράστιο πρόβλημα στο θέμα του κυκλοφοριακού το οποίο αλληλοτροφοδοτείται από την τρομερή έλλειψη θέσεων στάθμευσης. Η μεγάλη ανάπτυξη της πόλης οικονομικά και τουριστικά οδήγησε σε ακραίες καταστάσεις. Παράλληλα τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει πολλά έργα βελτίωσης των συνθηκών κίνησης των πεζών στην πόλη, με διαπλατύνσεις πεζοδρομίων κλπ. Προφανώς τα παραπάνω έργα είναι πολύ θετικά. Ωστόσο έγιναν χωρίς τον απαραίτητο σχεδιασμό και πρόβλεψη για υποδομές που θα αντικαταστήσουν τις χαμένες θέσεις στάθμευσης. Ταυτόχρονα η έκρηξη των τιμών των ακινήτων και η συνεχής δόμηση στο κέντρο έχουν κάνει αδύνατη ή τρομερά ακριβή την εύρεση χώρων που μπορούν να αξιοποιηθούν από το δήμο ως χώροι στάθμευσης ενώ και όταν βρίσκονται τέτοιοι χώροι υπάρχει το ίδιο μεγάλη ανάγκη να αξιοποιηθούν και σαν χώροι πρασίνου.
Η πρόταση/ιδέα μας αφορά σε ένα δίκτυο αυτόνομων ρομποτικών πάρκινγκ. Πολλά τέτοια πάρκινγκ θα μπορούσαν να εγκατασταθούν σε διάφορα σημεία στο κέντρο των Χανίων και να λύσουν σημαντικά προβλήματα στάθμευσης βελτιώνοντας την καθημερινότητα των κατοίκων και των επισκεπτών. Καθώς η πόλη αντιμετωπίζει συχνά προβλήματα συμφόρησης, η εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων θα εξοικονομούσε χρόνο στους πολίτες-οδηγούς και θα μείωνε την κυκλοφοριακή συμφόρηση. Επιπλέον θα βοηθούσε στη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, καθώς οι οδηγοί θα έβρισκαν εύκολα θέση χωρίς να χρειάζεται να περιφέρονται για ώρα αναζητώντας ελεύθερο χώρο. Το σύστημα θα μπορούσε επίσης να ενισχύσει την τουριστική εμπειρία, προσφέροντας εύκολη και γρήγορη πρόσβαση σε δημοφιλή σημεία της πόλης αφού μπορεί να εγκατασταθεί κοντά σε τέτοιους χώρους. Μείωση της κίνησης φυσικά σημαίνει και εύκολη μετακίνηση κάποιου οχήματος της αστυνομίας, πυροσβεστικής και ΕΚΑΒ καθώς και των αστικών λεωφορείων. Τα παραπάνω προκύπτουν τόσο χάρη στη μεγάλη αύξηση των θέσεων πάρκινγκ όσο και στο ψηφιακό κομμάτι της λειτουργίας των πάρκινγκ τα οποία θα ενημερώνουν σε πραγματικό χρόνο μια ιστοσελίδα από την οποία ο οδηγός μέσω της ανάλογης εφαρμογής στο κινητό θα μπορεί να δει σε ποια σημεία υπάρχουν διαθέσιμες θέσεις και να κατευθυνθεί απευθείας εκεί. Τέλος πολύ σημαντικό όφελος θα μπορούσε να αποτελέσει ως προς την διάθεση θέσεων στάθμευσης για ΑΜΕΑ. Οι θέσεις ΑΜΕΑ είναι φυσικά απαραίτητες και με το σύστημα που προτείνουμε μπορούν να πολλαπλασιαστούν. Το πιο σημαντικό όμως είναι ότι μπορούν να διασφαλιστούν χάρη στις ψηφιακές μεθόδους. Πολλές φορές βλέπουμε ασυνείδητους οδηγούς να καταπατούν τις θέσεις ΑΜΕΑ. Σε ένα ρομποτικό πάρκινγκ το οποίο ελέγχεται ψηφιακά θα μπορούσαν να υπάρχουν θέσεις αποκλειστικά για ΑΜΕΑ στις οποίες η πρόσβαση θα γίνεται με αντίστοιχο κωδικό (ψηφιακή κάρτα, RFID, κωδικό σε εφαρμογή κινητού) που θα διαθέτουν μόνο τα συγκεκριμένα άτομα. Περιγραφή της λύσης, κατασκευή ρομποτικού πάρκινγκ. Η πρόταση μας είναι η δημιουργία μεταλλικών κατασκευών οι οποίες θα λειτουργούν ως αυτόνομα ρομποτικά πάρκινγκ πολλών θέσεων. Δομικά η κατασκευή είναι αρκετά απλή. Αποτελείται από μεταλλικές κολώνες και θυμίζει ρόδα ενός λούνα παρκ αλλά αντί για κυκλικό σχήμα έχει μακρόστενο σχήμα, σαν μια μακρόστενη ορθογώνια παραλληλόγραμμη στήλη. Το πλάτος που απαιτείται για την κατασκευή είναι μόλις όσο θα απαιτούνταν για δύο θέσεις στάθμευσης απλών αυτοκινήτων μαζί με τον απαραίτητο χώρο για να ανοίγουν οι πόρτες τους. Το μήκος επίσης είναι ελάχιστα παραπάνω από αυτό ενός αυτοκινήτου (γύρω στα 6 με 7 μέτρα). Το ύψος μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με τις ανάγκες και την γύρω δόμηση φροντίζοντας να μην αποτελεί αισθητική παραφωνία. Απαιτούνται περίπου 2 μέτρα ύψος για κάθε όχημα. Επομένως στην έκταση που κανονικά θα πάρκαραν δύο οχήματα θα μπορούσε να τοποθετηθεί μια κατασκευή 5μ Χ 7μ Χ 10μ η οποία θα δέχονταν δέκα οχήματα. Το μικρό σε επιφάνεια μέγεθος της κατασκευής επιτρέπει την τοποθέτηση του σε χώρους που περισσεύουν σε οικόπεδα, σε υπόλοιπο δόμησης ή ακόμα και σε ακάλυπτους χώρους πολυκατοικιών εφόσον υπάρχει πρόσβαση στο ισόγειο ενώ φυσικά πολλές τέτοιες κατασκευές θα μπορούσαν να τοποθετηθούν σε υπάρχοντα πάρκινγκ πολλαπλασιάζοντας τις θέσεις Χ 5 (στα δέκα μέτρα ύψος ή περισσότερο αν υπάρχει η δυνατότητα ψηλότερης κατασκευής). Η κατασκευή με μορφή μακέτας από απλά επαναχρησιμοποιήσιμα υλικά περιλαμβάνει έναν οβάλ ιμάντα/αλυσίδα όπου προσαρτώνται βαγόνια με τρόπο που μπορούν να περιστραφούν γύρω από τον άξονα τους ώστε το αυτοκίνητο να παραμένει κατακόρυφα όταν η θέση κινείται κυκλικά γύρω από την κορυφή και το κάτω μέρος της κατασκευής. Ένα μοτέρ με το ανάλογο γρανάζι αναλαμβάνει την περιστροφή της αλυσίδας και των βαγονιών κυκλικά. Ένας μικροελεγκτής αναλαμβάνει να ελέγχει την κίνηση του μοτέρ ώστε αυτό να σταματάει την κίνηση ευθυγραμμίζοντας το κατάλληλο βαγόνι με την είσοδο/έξοδο του πάρκινγκ. Όταν πρέπει να μπει ένα νέο αυτοκίνητο ο μικροελεγκτής ελέγχει αν υπάρχει ελεύθερο βαγόνι και το περιστρέφει ώστε να φτάσει στο ισόγειο. Σε μια οθόνη υπάρχει η σχετική ενημέρωση για τον οδηγό ώστε να περιμένει για να μπει ή ότι το πάρκινγκ είναι γεμάτο. Το βαγόνι κλειδώνει για λόγους ασφαλείας από δύο σερβοκινητήρες ώστε να είναι σταθερό κατά την είσοδο και έξοδο του οχήματος. Όταν έχουν γίνει τα παραπάνω τότε ανοίγει η είσοδος του πάρκινγκ για να μπει το αυτοκίνητο. Όταν ο οδηγός τοποθετήσει το αυτοκίνητο στη σωστή θέση, το οποίο ελέγχεται από αισθητήρες, απομακρύνεται από το όχημα και πατάει ένα κουμπί το οποίο κλείνει την είσοδο του πάρκινγκ και του παρέχει τον κωδικό με τον οποίο θα πάρει ξανά το όχημα αργότερα. Κατά την παραλαβή του οχήματος ο οδηγός πληκτρολογεί στην είσοδο τον κωδικό που έλαβε. Το σύστημα περιστρέφει τα βαγόνια μέχρι το κατάλληλο βαγόνι να έρθει στο ισόγειο. Η είσοδος ανοίγει και ο οδηγός μπαίνει στο όχημα και φεύγει. Κατά την είσοδο και έξοδο ενός οχήματος ενημερώνεται και η σχετική διαθεσιμότητα του συγκεκριμένου πάρκινγκ διαδικτυακά. Επίσης καταγράφεται η ώρα εισόδου και εξόδου του οχήματος για να μπορεί να υπάρξει η αντίστοιχη χρέωση. Σε περίπτωση ιδιωτικού πάρκινγκ ή δεσμευμένων θέσεων (π.χ. ΑΜΕΑ) ο έλεγχος εισόδου μπορεί να γίνει μέσω κινητού όπου στη σχετική εφαρμογή θα εισάγεται ο κατάλληλος κωδικός ή ακόμα και με RFID αισθητήρα. Εκπαιδευτικοί στόχοι του έργου: Οι εκπαιδευτικοί στόχοι του έργου είναι οι παρακάτω: Η δημιουργία κλίματος ομάδας με ανάθεση ρόλων και ξεχωριστών κομματιών που όμως απαιτούν συνεργασία ώστε στη συνέχεια να ενωθούν για να δημιουργηθεί το σύνολο. Η δημιουργική εξάσκηση των μαθητών στην κατασκευή της μακέτας το οποίο προσφέρει διασκέδαση αλλά και απόκτηση δεξιοτήτων αφού απαιτεί προσεκτικούς υπολογισμούς αποστάσεων κλπ. Εξάσκηση των μαθητών στον καταιγισμό ιδεών και το φιλτράρισμα τους ώστε να καταλήξουμε στην τελική λύση του προβλήματος και στην υλοποίηση του ανάμεσα σε πολλές επιλογές. Δημιουργία διαγραμμάτων ροής που περιγράφουν τις διαδικασίες και τα βήματα λειτουργίας της κατασκευής μας. Εδώ οι μαθητές εξασκούνται να βάζουν σε μια σειρά τις σκέψεις τους και να τις αναλύουν λαμβάνοντας υπόψιν όλες τις παραμέτρους και τυχόν προβλήματα. Αναζήτηση ηλεκτρονικού εξοπλισμού και συζήτηση για την καταλληλόλητα του. Απόκτηση ικανότητας αξιολόγησης επιλογών μέσα από έρευνα στο διαδίκτυο. Προγραμματισμός μικροελεγκτή Arduino και της χρήσης των αισθητήρων και κινητήρων που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή. Εδώ οι μαθητές θα αποκτήσουν σημαντικές δεξιότητες προγραμματισμού. Θα χρειαστεί να σκεφτούν σε βάθος και να κωδικοποιήσουν διαδικασίες. Θα πρέπει στην πορεία να αναζητήσουν έτοιμα παραδείγματα σχετικών εφαρμογών για τον κάθε αισθητήρα, κινητήρα κλπ και να προσαρμόσουν τη γνώση στις απαιτήσεις της εφαρμογής μας. Οι μαθητές θα κληθούν να παρουσιάσουν την κατασκευή μπροστά σε κοινό αλλά και για τους σκοπούς βιντεοσκόπησης, επομένως θα αποκτήσουν την ικανότητα να εκφράζουν τις σκέψεις τους με καλή ροή λόγου και να «πουλάνε» την ιδέα τους με θετική ενέργεια.
Αποτελέσματα της εργασίας μας
Το τελικό αποτέλεσμα της εργασίας μας αποτελείται από τα εξής:
Μια μακέτα/κατασκευή ενός ρομποτικού περιστρεφόμενου πάρκινγ 5 θέσεων από απλά υλικά όπως μακετόχαρτο, χαρτόνι, ξύλο, κάποιες 3d εκτυπώσεις κλπ.
Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που αναφέρονται παρακάτω.
1 αρχείο κώδικα που ελέγχει τον κεντρικό ελεγκτή Arduino Mega
1 αρχείο κώδικα για το nodemcu8266 το οποίο ενημερώνει διαδικτυακά το σέρβερ μας για τις διαθέσιμες θέσεις πάρκινγκ
2 αρχεία κώδικά php τα οποία λαμβάνουν τις απαραίτητες πληροφορίες από την κατασκευή μας και τις προβάλουν σε μορφή ιστοσελίδας καθώς και μέσω android εφαρμογής
1 εφαρμογή για κινητά android κατασκευασμένη σε App Inventor.
Παρακάτω παρουσιάζονται κάποιες εικόνες από το έργο μας και ακολουθεί αναλυτικό βίντεο με την περιγραφή της λειτουργίας του. Τα αρχεία κώδικα βρίσκονται στο github (λινκ στο κάτω μέρος της σελίδας).
Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήσαμε:
Arduino Mega
breadboard
ESP8266 (NodeMCU)
2 x stepper motor 28byj-48
2x uln2003a controller
Logic level shifter (μετατροπή 5v –>3v)
Hall effect magnetic sensor
2x 18650 μπαταρίες 3,7volt σε σειρά (7,4v)
lcd οθόνη 2 γραμμών με I2C επικοινωνία
Alphanumeric keypad 4×4
1 servo motor sg90
και πολλά καλώδια!!!!