Το σχολείο μας συμμετείχε στον Πανελλήνιο Διαγωνισμό Εκπαιδευτικής Ρομποτικής 2024-25, στην Ανοικτή Κατηγορία (Γ’-ΣΤ’ τάξεις Δημοτικού), “Can we survive on Mars? ”. Στο πλαίσιο του διαγωνισμού, η ομάδα μας ανέπτυξε μια καινοτόμο λύση που συνδυάζει τεχνολογίες υδροπονίας και ρομποτικής αυτοματοποίησης. Συγκεκριμένα, σχεδιάσαμε ένα θερμοκήπιο υδροπονίας, το οποίο επιτρέπει την ανάπτυξη φυτών χωρίς τη χρήση εδάφους, καθώς και ένα ρομποτικό όχημα ποτίσματος, το οποίο ελέγχει και διαχειρίζεται τη σωστή υγρασία των φυτών μέσω αισθητήρων και προγραμματισμένων λειτουργιών, αναλαμβάνοντας το πότισμα των φυτών, συμβάλλοντας έτσι στη δημιουργία ενός βιώσιμου οικοσυστήματος σε ακραίες συνθήκες όπως το αφιλόξενο περιβάλλον του Άρη.
Αρχικά, οι μαθητές παρακολούθησαν ένα βίντεο που παρουσίαζε τις προκλήσεις του αποικισμού στον Άρη, εστιάζοντας στις ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες του πλανήτη, όπως η έλλειψη οξυγόνου, το μη θρεπτικό έδαφος και οι περιορισμένοι υδάτινοι πόροι. Στη συνέχεια, συμμετείχαν σε δραστηριότητες που αφορούσαν την παρατήρηση της ανάπτυξης φυτών υπό διαφορετικές συνθήκες φωτός και νερού, κατανοώντας τη σημασία αυτών των παραμέτρων για τη φωτοσύνθεση.
Παράλληλα, γνώρισαν τη λειτουργία του υδροπονικού θερμοκηπίου και τον τρόπο με τον οποίο αυτή η καινοτόμος τεχνολογία επιτρέπει την καλλιέργεια φυτών χωρίς έδαφος, χρησιμοποιώντας νερό εμπλουτισμένο με θρεπτικά στοιχεία. Στο πλαίσιο αυτής της ενότητας, δημιούργησαν μια μακέτα υδροπονικού θερμοκηπίου, αναδεικνύοντας τη βιωσιμότητα αυτής της μεθόδου για μελλοντικές διαστημικές αποικίες και κατασκεύασαν ένα ρομποτικό σύστημα ποτίσματος, εφαρμόζοντας STEM αρχές για τον σχεδιασμό και την υλοποίηση λύσεων που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν την καλλιέργεια φυτών σε περιορισμένα περιβάλλοντα, όπως αυτό του Άρη.
Συγκεκριμένα το έργο μας αποτελείται από δύο βασικά μέρη:
- Το υδροπονικό θερμοκήπιο:
Σχεδιάστηκε ώστε να επιτρέπει την ανάπτυξη φυτών χωρίς τη χρήση εδάφους, αξιοποιώντας θρεπτικά διαλύματα.
- Προστατεύεται από εξωτερικούς παράγοντες όπως η ακτινοβολία και η χαμηλή θερμοκρασία.
- Είναι εξοπλισμένο με αισθητήρες υγρασίας που παρακολουθούν την ανάγκη των φυτών για νερό.
- Το ρομποτικό όχημα ποτίσματος:
Για την κατασκευή της μακέτας και του ρομποτικού οχήματος αυτόματου ποτίσματος χρησιμοποιήσαμε τα εξής:
- Τουβλάκια LEGO: Χρησιμοποιήθηκαν για τη συναρμολόγηση του σκελετού του θερμοκηπίου και της δομής του οχήματος αυτόματου ποτίσματος. Παρέχουν σταθερότητα και ευκολία στη συναρμολόγηση.
- Δύο κινητήρες: Ο ένας κινητήρας χρησιμοποιείται για την κίνηση του οχήματος, μπροστά ή πίσω ανάλογα με τις εντολές που δίνονται από το σύστημα ελέγχου, ενώ ο δεύτερος για να την περιστροφή του δοχείου, ώστε να παρέχει νερό στα φυτά.
- Αισθητήρας Υγρασίας : Ο αισθητήρας αυτός χρησιμοποιείται για να μετρά την υγρασία του περιβάλλοντος. Όταν η υγρασία ξεπερνάει το προκαθορισμένο όριο, ενεργοποιούνται οι κινητήρες και το όχημα ξεκινάει.
- Micro:bit: Το micro:bit είναι το κεντρικό σύστημα ελέγχου του ρομποτικού οχήματος. Διαβάζει τα δεδομένα από τον αισθητήρα υγρασίας και ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί τους κινητήρες ανάλογα με τις μετρήσεις της υγρασίας. Το micro:bit προγραμματίζεται για να αποφασίζει αν θα ξεκινήσει το όχημα με βάση τα δεδομένα που λαμβάνει από τον αισθητήρα.
- Αισθητήρας απόστασης: Μόλις το όχημα αυτόματου ποτίσματος συναντάει εμπόδιο, σταματάει να κινείται και αρχίζει η διαδικασία ποτίσματος.
Σενάριο λειτουργίας του αυτόματου οχήματος ποτίσματος
- Έναρξη λειτουργίας
- Το όχημα είναι σε αναμονή.
- Αν η υγρασία είναι μηδέν (αυτό σημαίνει ότι έχει πέσει η στάθμη στο δοχείο του νερού), το όχημα ενεργοποιείται και ξεκινά να κινείται προς την προγραμματισμένη διαδρομή ποτίσματος.
- Ανίχνευση εμποδίων
- Το όχημα κινείται μπροστά και χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα απόστασης για να ελέγχει το σημείο που θα σταματήσει.
- Αν εντοπίσει εμπόδιο, σταματάει άμεσα την κίνησή του. Ο κινητήρας που κινεί το όχημα απενεργοποιείται
(Στο σημείο αυτό γίνεται χειροκίνητα αλλαγή κινητήρα στο Hub, γιατί δεν είναι δυνατή η σύνδεση δύο Hub στο ίδιο laptop και δεν υπήρχε η δυνατότητα χρήσης δεύτερης συσκευής).
- Ενεργοποίηση μηχανισμού ποτίσματος
- Ενεργοποιείται ο κινητήρας που περιστρέφει το δοχείο με το νερό .
- Το νερό αρχίζει να χύνεται στα φυτά για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.
- Επιστροφή στην αρχική θέση ποτίσματος
- Μόλις ολοκληρωθεί το πότισμα, το δοχείο επιστρέφει στην αρχική του θέση. Ενεργοποιείται ξανά ο κινητήρας που περιστρέφει το δοχείο.
(Στο σημείο αυτό γίνεται χειροκίνητα αλλαγή κινητήρα στο Hub, γιατί δεν είναι δυνατή η σύνδεση δύο Hub στο ίδιο laptop και δεν υπήρχε η δυνατότητα χρήσης δεύτερης συσκευής).
- Επιστροφή στη βάση
- Ενεργοποιείται ξανά ο κινητήρας του οχήματος. Το όχημα κινείται πίσω στην αρχική του θέση.
- Μόλις φτάσει στη βάση του, απενεργοποιείται και τίθεται ξανά σε κατάσταση αναμονής έως ότου η υγρασία γίνει πέσει ξανά μηδέν.
