Ρομπότ Συλλογής Δεδομένων για τις Συνθήκες Υγιεινής και Ασφάλειας στην Εργασία

ΤΙΤΛΟΣ ΣΧΕΔΙΟΥ ΔΡΑΣΗΣ:	ΤΥΠΟΣ ΣΧΕΔΙΟΥ ΔΡΑΣΗΣ:
Ρομπότ Συλλογής Δεδομένων για τις Συνθήκες Υγιεινής και Ασφάλειας στην Εργασία	Μια Νέα Αρχή για τα ΕΠΑ.Λ. (ΜΝΑΕ)
ΣΧΟΛΕΙΟ:	ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΤΗΣ:
2^ο Εσπερινό ΕΠΑ.Λ. Ιωαννίνων	NOESIS - Ίδρυμα "ΚΕΝΤΡΟ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΜΟΥΣΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ"
ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ:	ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΣΧΕΔΙΟΥ ΔΡΑΣΗΣ
2019 - 2020	Ανδρέας Γραμματικόπουλος, ΠΕ83 (Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από τους αυτοματισμούς αποστολέων ανεπιθύμητων μηνυμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε τη JavaScript για να μπορέσετε να τη δείτε.)

Αντικείμενο Σχεδίου Δράσης:

Η αυτοματοποίηση και η κυριαρχία των υπολογιστικών διατάξεων στην καθημερινή ζωή του άνθρωπου έχουν οδηγήσει τα ενσωματωμένα συστήματα (embedded systems) να αποτελούν τα τελευταία χρόνια σημαντική εξέλιξη στον τομέα της πληροφορικής και της εφαρμοσμένης μηχανικής. Τα ενσωματωμένα συστήματα υπολογιστών εναρμονίζονται με τη βελτίωση της καθημερινότητάς μας. Αρκεί να συνειδητοποιήσουμε ότι το 96% των υπολογιστών είναι ενσωματωμένοι σε άλλα συστήματα.

Το Arduino είναι το πιο γνωστό αναπτυξιακό board στον κόσμο που συνδυάζει το χαμηλό κόστος και την ανοιχτή αρχιτεκτονική με την ευκολία ανάπτυξης ενσωματωμένων εφαρμογών.

Το Arduino είναι ένας single-board μικροελεγκτής, o οποίος μπορεί να προγραμματιστεί με τη γλώσσα Wiring (ουσιαστικά πρόκειται για τη γλώσσα προγραμματισμού C++ και ένα σύνολο από βιβλιοθήκες, υλοποιημένες επίσης στην C++ ). Το Arduino είναι ένα εργαλείο με το οποίο μπορούμε να κατασκευάσουμε ένα ενσωματωμένα σύστημα με πλήθος εφαρμογών.

Το παρόν Σχέδιο αποσκοπεί στην υποστήριξη, ενδυνάμωση και εν τέλει στην αναβάθμιση του ελληνικού επαγγελματικού λυκείου, μέσα από την κατάλληλη εκπαίδευση μαθητών πάνω στην κατασκευή ενός ρομπότ, για την συλλογή ατμοσφαιρικών ρύπων σε μία υποθετική παραγωγική μονάδα και καταγραφή των αποτελεσμάτων σε κάρτα μνήμης. Επιπλέον θα εξασφαλισθεί η δυνατότητα της μονάδας να καταγράφει βίντεο και ήχο για ηχητική και οπτική όχληση, με σκοπό την ενημέρωση του προσωπικού, ώστε αυτό να λαμβάνει ατομικά μέτρα προστασίας στην υπό θεώρηση περιοχή της παραγωγικής μονάδας.

Συγκεκριμένα, το αντικείμενο του έργου είναι ένας αυτόνομος ρομποτικός μηχανισμός βασισμένος στην πλακέτα Arduino και ένα κατάλληλο σύνολο αισθητήρων μέτρησης σύστασης του ατμοσφαιρικού αέρα, μαζί με ένα σύνολο ενεργοποιητών, ούτως ώστε είτε άμεσα από τον ρομποτικό μηχανισμό είτε μέσω τηλεμετρίας να λαμβάνονται τα αναγκαία μέτρα προστασίας και ευζωίας των εργαζομένων μίας υποτιθέμενης παραγωγικής μονάδας με επιβαρυντικό, για τον αέρα και επομένως για τους εργαζόμενους και τα προϊόντα της μονάδας, σύνολο ρύπων.

Οι αισθητήρες που θα χρησιμοποιηθούν κατατάσσονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες, χημικών εκπομπών αερίων, αιωρουμένων σωματιδίων και καπνού και συνθηκών περιβάλλοντος (θόρυβος, υγρασία, θερμοκρασία).

Η πρώτη κατηγορία θα περιλαμβάνει αισθητήρες χημικών εκπομπών αερίων, τα οποία είναι βαρύτερα από τον αέρα και επομένως τείνουν να συσσωρεύονται στο έδαφος. Αυτή η ιδιότητα τα κάνει επικίνδυνα σε υπόγειους κυρίως χώρους και συνεπώς κρίνεται σκόπιμη η έγκαιρη ανίχνευσή τους. Έτσι θα χρησιμοποιηθούν οι αισθητήρες χημικών εκπομπών αερίων αιθενίου, μονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίων του αζώτου, μεθανίου.

Η δεύτερη κατηγορία θα περιλαμβάνει αισθητήρες ανίχνευσης καπνού και αιωρουμένων σωματιδίων συγκεκριμένων μεγεθών (10μm, 25μm, 50μm), καθότι σε διάφορες βιομηχανικές και βιοτεχνικές εγκαταστάσεις είναι συνηθισμένο να αιωρείται κονιορτός, που αποτελείται από τέτοια σωματίδια και τα οποία είναι επικίνδυνα όταν εισπνέονται και συσσωρεύονται στο αναπνευστικό σύστημα των εργαζομένων.

Η τρίτη κατηγορία θα περιλαμβάνει αισθητήρες μέτρησης συνθηκών θερμοκρασίας, υγρασίας, θορύβου και ιοντιζουσών ακτινοβολιών.

Το προτεινόμενο Σχέδιο θα παρέχει στους συμμετέχοντες τις απαραίτητες γνώσεις και δεξιότητες, οι οποίες θα εισαχθούν από έμπειρους και άρτια καταρτισμένους καθηγητές πάνω στο αντικείμενο προγραμματισμού εφαρμογών Arduino. Η εκπαιδευτική μεθοδολογία θα βασιστεί σε πρακτικές επιδείξεις, πρακτική προσέγγιση και ενεργό συμμετοχή όλων των μελών. Μετά τη λήξη του Σχεδίου, ο κάθε συμμετέχοντας:

Θα έχει εξοικειωθεί με τον προγραμματισμό στο Arduino.
Θα μπορεί να αναπτύσσει κώδικα για ολοκληρωμένες εφαρμογές ενσωματωμένων συστημάτων.
Θα εξοικειωθεί με την ανάπτυξη ρομποτικών εφαρμογών.
Θα μπορεί να σχεδιάζει δικές του εφαρμογές.
Θα μπορεί να δημιουργεί custom hardware, π.χ.:
Led που αναβοσβήνει.
Σταδιακή αύξηση και μείωση φωτεινότητας (Fade in-Fade out), αναβόσβημα στις άκρες (Blink at peaks).
Χρησιμοποιώντας τον ήχο (Sounder).
Κινώντας άξονες (Servos).
Ελέγχοντας κινητήρες (DC Motor).
Ελέγχοντας 2 ή περισσότερους κινητήρες.
Χρησιμοποιώντας υπερήχους για τη μέτρηση μιας απόστασης.

Για την επίτευξη καλύτερων και ουσιαστικότερων αποτελεσμάτων κρίθηκε ως αναγκαίο κι επιβεβλημένο η διεξαγωγή εκπαιδευτικών παρουσιάσεων για την προγραμματιζόμενη πλακέτα Arduino ως παραδειγμάτων, ουσιαστικής υλοποίησης της επιθυμητής δράσης του σχολείου. Συνεπώς για την επίτευξη της προαναφερόμενης ιδέας:

Θα γίνει παρουσίαση της πλατφόρμας Arduino και των αναγκαίων αισθητήρων και ενεργοποιητών για
- την συλλογή και διαχείριση των δεδομένων.
- τον έλεγχο και κίνηση της ρομποτικής κατασκευής.
Θα γίνει αναλυτική μελέτη της τρέχουσας κατάστασης στο σχολικό χώρο, με σκοπό την κατάλληλη σχεδίαση της ρομποτικής μονάδας σε θέματα αυτονομίας κίνησης και πρόσβασης σε περιοχές υψηλού κινδύνου (επί παραδείγματι, χώρος σχολικού λεβητοστασίου).

Μια σειρά από Υποδράσεις έχουν σχεδιαστεί ώστε η καθεμιά με την ολοκλήρωσή της να οδηγεί το παρόν Σχέδιο και πιο κοντά στην επίτευξη του σκοπού του. Αυτές είναι:

“Υποδράση1”: Μελέτη καταγραφής των συνθηκών υγιεινής και ασφάλειας σε χώρους εργασίας. Παραδορέα Υποδράσης: Οι συνθήκες υγιεινής και ασφάλειας στους σύγχρονους χώρους εργασίας (xlsx αρχείο).

“Υποδράση2”: Πλατφόρμα Arduino. Παραδορέα Υποδράσης: Προγραμματιζόμενη πλακέτα Arduino (mp4 αρχείο).

“Υποδράση3”: Αισθητήρες και ενεργοποιητές. Παραδορέα Υποδράσης: Ενσωμάτωση αισθητήρων σε πλακέτα Arduino και αποστολή κατάλληλων εντολών σε ενεργοποιητές (mp4 αρχείο).

“Υποδράση4”: Ρομποτική πλατφόρμα. Παραδορέα Υποδράσης: Ρομποτική πλατφόρμα βασισμένη σε Arduino (mp4 αρχείο).

“Υποδράση5”: Εφαρμογή της ρομποτικής κατασκευής σε χώρους εργασίας, καταγραφή της αναγκαιότητας μιας τέτοιας κατασκευής σε σύγχρονο χώρο εργασίας, οικονομική ανάλυση του κόστους μιας τέτοιας κατασκευής από επιχείρηση. Παραδορέα Υποδράσης: Εφαρμογή ολοκληρωμένης εφαρμογής (mp4 αρχείο, xlsx αρχείο, link ιστοσελίδας, jpg αρχεία).

Video GALLERY:

GALLERY φωτογραφικών: