Проблемная ситуация / задача для оптимизации:

«Орион V2» — отечественная учебная беспилотная авиационная система (БАС) в виде программируемого квадрокоптера, созданная для изучения робототехники, пилотирования и принципов работы беспилотников. Участникам предстоит не просто запустить готовый дрон, а полностью собрать аппарат из комплекта, настроить две различные программные платформы (PX4 и ArduPilot), обеспечить корректную работу всех датчиков и систем безопасности, а затем подтвердить правильность сборки и настройки в серии зачётных лётных испытаний.

Цель решения:

Собрать и настроить работоспособную БАС «Орион V2», выполнить все этапы конфигурирования на платформах PX4 и ArduPilot, успешно пройти зачётные лётные испытания согласно конкурсной методике.

Требования к участникам

• Возраст: 16–19 лет.
• Количество в команде: 3 человека.
• Рекомендуемые компетенции: базовые навыки работы с электроникой, пайкой, чтение схем, опыт программирования микроконтроллеров (желательно), готовность работать с технической документацией на английском языке.

Оборудование и материалы

Организаторы предоставляют комплекты БАС «Орион V2», инструмент для сборки и пайки, компьютеры с необходимым ПО, доступ к интернету. По желанию участники могут взять собственные ноутбуки.

Проблемная ситуация / задача для оптимизации:

Реальный проходческий комбайн — крупногабаритная машина, движущаяся в стеснённых условиях горной выработки, где даже небольшое отклонение курса приводит к задеванию борта, повреждению крепи или самого комбайна. В масштабной модели эта проблема воспроизводится через рыскание и снос макета из‑за разброса характеристик двигателей, проскальзывания движителя и отсутствия идеальной прямолинейности хода. Команде нужно построить алгоритм коррекции курса в реальном времени на ограниченном наборе датчиков и за ограниченное время разработки.

Цель решения:

Создать рабочий прототип макета комбайна на базе Arduino Uno, который автономно проезжает дистанцию 5 метров с минимальным боковым смещением и не задевает борта «выработки».

Состав команды: 3 человека, 12-15 лет. Роли в команде - инженер-схемотехник (тим-лидер, 3Д- инженер-конструктор, программист.

Что потребуется сделать участникам

• Собрать макет комбайна на заданной элементной базе (Arduino Uno, MPU‑6050, ИК‑датчики, моторы, драйверы, блок питания).
• Разработать и реализовать алгоритм удержания курса (гироскоп + ИК‑датчики, PID‑регулятор).
• Провести калибровку датчиков и настройку коэффициентов регулятора.
• Выполнить серию заездов на 5‑метровой трассе, добиться минимального и повторяемого бокового смещения.
• Подготовить краткую защиту решения (понимание проблемы, схема системы, результаты тестов).

Оборудование и материалы:

Организаторы предоставляют все необходимые компоненты (Arduino, датчики, моторы, драйверы, крепёж, инструмент, расходные материалы). По желанию участники могут взять собственные ноутбуки для программирования.

Проблемная ситуация / задача для оптимизации: Уровнемеры критически важны для нефтяной компании, потому что заменяют ручной замер лотовой лентой на непрерывную автоматическую передачу точных данных, исключая ошибки оператора из‑за усталости, плохой видимости или погодных условий. Даже небольшая погрешность в несколько сантиметров на крупном резервуаре приводит к десяткам тонн неучтённой нефти и серьёзным финансовым потерям или штрафам. Кроме того, уровнемеры позволяют контролировать границу «нефть‑вода» и вовремя дренировать подтоварную воду, не допуская её попадания на нефтеперерабатывающий завод.

Цель решения: Разработать и собрать бюджетную, автономную и искробезопасную систему поплавкового контроля уровня жидкости для дренажной подземной ёмкости ЕП‑12 на нефтепромысле ООО «Газпромнефть‑Восток».

Состав команды (рекомендуемый): до 3 участников в возрасте 16–19 лет. 1) Инженер-схемотехник (тим-лидер) 2) 3Д- инженер-конструктор; 3) программист.

Что потребуется сделать участникам: Команда должна изучить физико‑химические свойства нефти и подтоварной воды, рассчитать параметры плавучести поплавка по закону Архимеда, разработать электрическую схему двухступенчатого герконового датчика уровня (жёлтый — предупреждение 90%, красный — аварийный перелив 95% + опционально звуковая сирена), спроектировать и изготовить физический макет направляющей шахты, поплавка и пульта оператора, обеспечить герметичность и искробезопасность контактов, создать лабораторный стенд с имитатором среды (подкрашенная вода или масло), провести испытания уровнемера и подготовить презентацию с обоснованием актуальности, расчётами и экономическим сравнением с промышленными аналогами.

Для достижения поставленной цели потребуется: аналитическое исследование проблемы переливов и рисков, расчёт плавучести и обоснование химстойкости материалов, разработка электрической схемы и конструкции датчика, сборка макета (поплавок, шахта, пульт со светодиодами/зуммером, Arduino, герконы), создание модельной ёмкости и имитатора жидкости, тестирование системы, оценка экономической эффективности, подготовка презентации и демонстрация работы макета.

Оборудование и материалы

Организаторы предоставляют комплектующие (герконы, светодиоды, резисторы, Arduino, макетные платы, батарейки, провода, звуковые модули, расходники), инструмент (клеевой пистолет, паяльник), материалы для имитаторов. По желанию участники могут взять собственные ноутбуки.

Проблемная ситуация / задача для оптимизации: Полипропилен — лёгкий, прочный и химически стойкий полимер, который широко используется для производства деталей беспилотных авиационных систем (БАС), упаковки, труб и бытовых изделий. Однако у полипропилена есть существенный недостаток — низкая адгезия: поверхность плохо смачивается, к ней плохо приклеиваются клеи и краски, что приводит к снижению надёжности соединений, увеличению брака и необходимости использовать более дорогие технологии. Команде необходимо разработать безопасный и эффективный способ химической модификации поверхности полипропилена, обеспечивающий улучшение адгезии для применения в производстве деталей БАС.

Цель решения: Разработать методику химической обработки поверхности полипропилена с использованием доступных и безопасных реагентов (перекись водорода, растворы щёлочи и кислот), экспериментально оценить влияние обработки на адгезию и смачиваемость, выбрать оптимальный способ обработки и подготовить рекомендации по применению метода в производстве.

Состав команды (рекомендуемый): до 3 участников в возрасте 16–19 лет. 1) Инженер‑технолог; 2) Инженер‑химик; 3) Инженер по испытаниям, тим‑лидер.

Что потребуется сделать участникам: Команда должна изучить свойства полипропилена и причины низкой адгезии, рассчитать и приготовить растворы заданных концентраций, провести обработку образцов по разработанной методике, оценить смачиваемость поверхности и провести тесты на адгезию с одинаковым клеем и материалом, зафиксировать результаты в таблице, сравнить эффективность разных методов, выбрать оптимальный способ обработки, подготовить технический отчёт и презентацию с обзором методов модификации поверхности, обоснованием выбранных реагентов и рекомендациями по внедрению в производство.

Для достижения поставленной цели потребуется: изучение литературных данных о свойствах полипропилена и методах модификации поверхности, приготовление растворов (перекись водорода, NaOH, уксусная и лимонная кислоты, изопропиловый спирт), обработка образцов полипропилена, тесты на смачиваемость и адгезию (с нагрузкой при отрыве), анализ результатов, оценка безопасности, стоимости и экологичности метода, подготовка отчёта и презентации.

Оборудование и материалы: Организаторы предоставляют образцы полипропилена, химические реагенты (перекись водорода, NaOH, уксусная и лимонная кислоты, изопропиловый спирт, дистиллированная вода), лабораторную посуду (стаканы, мерные цилиндры, пипетки), защитное снаряжение (перчатки, очки, халаты), оборудование для тестов (весы, таймер, клей, грузы, линейка). По желанию участники могут взять собственные ноутбуки.