Будущие инженеры-системотехники создают подводного робота для очистки озер

Загрязнение твердыми отходами озер страны, таких как Титикака, стало постоянной угрозой для водных экосистем и сообществ, которые от них зависят. Перед лицом этой экологической проблемы группа студентов факультета системного инжиниринга Университета Франца Тамайо (Unifranz) разработала подводного робота ROV (Remotely Operated Vehicle), способного обнаруживать и собирать загрязняющие отходы с помощью искусственного зрения, что стало важной вехой в интеграции технологий и экологического сознания. Проект, родившийся из энтузиазма по поводу прикладной робототехники и страсти к защите окружающей среды, стал одним из победителей V Дней исследований Unifranz, академического мероприятия, которое продвигает генерацию, социализацию и применение знаний с междисциплинарной точки зрения и с социальным воздействием. Франциско Аранибар Ортис, преподаватель-исследователь в области интеллектуальных систем, возглавил команду. «Вдохновение пришло к нашей команде, когда нас пригласили на соревнование по робототехнике подводных лодок. Это был вызов, объединяющий аппаратное и программное обеспечение, и он мотивировал нас создать инструмент, способный распознавать и собирать мусор под водой с помощью искусственного зрения», — отмечает Аранибар, объясняя, что это оборудование можно без проблем использовать в загрязненных водах, таких как озеро Титикака, которое сталкивается с экологическим кризисом, угрожающим его экологическому равновесию. Одной из основных причин загрязнения озера является ежегодный сброс около семи тысяч тонн пластика и сточных вод из рек Эль-Альто и соседних муниципалитетов, которые в конечном итоге накапливаются в нижней части бассейна, согласно исследованиям ученого Карлоса Ревильи. Отсюда и возникает острая необходимость в реализации программ по очистке, в которых даже использование подводных роботов могло бы усилить меры по сохранению экосистемы. Учиться, делая, чтобы преобразовывать Разработка робота была процессом совместного обучения, в ходе которого студенты применили свои знания в области программирования, электроники и механики, чтобы создать функциональный прототип, отвечающий характеристикам боливийских озер. «У нас есть балластный резервуар, который позволяет подводной лодке погружаться, всплывать и оставаться стабильной в воде. Кроме того, мы интегрировали четыре двигателя для управления подводной лодкой под разными углами и свет, который улучшает видимость на глубине», — говорит Даниэль Апо Киспе, студент шестого семестра по специальности «Системная инженерия». Команда планирует продолжить совершенствование системы. Апо объясняет, что на данный момент передача данных от робота осуществляется по кабелю, «но мы хотим расширить его возможности, добавив передачу сигналов по оптоволокну, что обеспечит более эффективное управление и большую автономность под водой». Такой подход к постоянному совершенствованию отражает методологию работы Unifranz, основанную на девизе «учиться, делая», философии, которая побуждает студентов применять на практике знания, полученные в классе. В нашей специальности все, что мы видим в теории, оживает, когда мы применяем его на практике. Подводный робот научил нас, что каждая ошибка — это возможность научиться чему-то новому, а каждый вызов — шаг к инновациям», — комментирует Исаак Леонардо Меайя Посос, также член команды. Искусственный интеллект под водой Сердце проекта — это программное обеспечение и искусственный интеллект (ИИ), которые позволяют роботу распознавать различные типы отходов. Игнасио Зарате, студент факультета системного инжиниринга, объясняет, что они использовали сверточные нейронные сети, передовую технологию искусственного зрения, для обучения системы распознаванию загрязняющих материалов. «Мы обучили искусственный интеллект, как ребенка, кормя его тысячами изображений пластика, металла и других отходов. Таким образом, робот научился различать отходы и маркировать их цветами в режиме реального времени», — поясняет будущий инженер-системотехник. Для улучшения подводной видимости команда также изменила разрешение камеры с помощью алгоритмов, запрограммированных на Python, адаптировав ее к реальным условиям водной среды. Первоначальные испытания, проведенные в контролируемых условиях, таких как бассейны, показали обнадеживающие результаты. Робот смог с высокой точностью обнаруживать и классифицировать твердые отходы благодаря анализу кривых ROC (Receiver Operating Characteristic), которые оценивают способность модели различать различные типы материалов. Технология, которая оказывает социальное воздействие Аранибар отмечает, что подобные проекты демонстрируют, как технологические достижения могут оказывать положительное влияние на общество. «Технология должна служить не только для автоматизации процессов, но и для решения реальных проблем, таких как загрязнение наших озер. Этот проект является примером того, как молодые люди могут предлагать инновационные и устойчивые решения», — утверждает он. Со своей стороны, студент Кристофер Родригес Айала считает, что проект позволил им применить свои знания в комплексе. «Многие из нас привыкли работать в основном с программным обеспечением, но эта задача заставила нас совместить его с реальным оборудованием. Мы научились использовать бесщеточные двигатели, микроконтроллеры и новые системы проводки. Это была настоящая лаборатория творчества и инженерии». Хосе Фернандес Посо, еще один член команды, резюмирует смысл этой коллективной работы. «Самое ценное, что мы применили знания в области электроники, программирования и механики для решения реальной экологической проблемы. Этот робот не только очищает, но и демонстрирует, на что мы способны как студенты, заботящиеся о планете». Устойчивое будущее, движимое молодежью Подводный робот ROV от Unifranz отражает видение будущего молодых людей, для которых технология служит жизни. Студенты доказали, что инновации рождаются не только в лабораториях крупных корпораций, но и в руках молодых мечтателей, которые хотят вернуть воде ее чистоту, а планете — ее равновесие. «Это только начало», — подчеркивает Аранибар. «Наша цель — усовершенствовать систему, чтобы она могла работать в озерах, таких как Титикака, собирая мусор без ущерба для фауны и флоры. Каждый наш прогресс приближает нас к более чистому, более сознательному и более устойчивому будущему». ROV погружается не только в глубины воды, но и в глубины надежды, построенной молодыми людьми, которые, благодаря своим знаниям, решили изменить курс планеты из глубины своих мечтаний.