Илья Щембелов воспитанник детского технопарка «Кванториум» в Пскове. Молодой человек учится в 10 классе Многопрофильного лицея №4. По его словам, старается получать только «четвёрки» и «пятёрки», а в 9 классе даже заработал красный аттестат. Но как бы ни была важна учёба, главная страсть Ильи, пожалуй, не она. А робототехника.
«Когда я был в первом классе, мне родители подарили набор для начинающих робототехников. Он назывался “Амперка”. Сначала около года я занимался сам. После было два года работы в другом кружке. А в 2018 году открылся “Кванториум”. С тех пор робототехникой я занимаюсь здесь», - делится Илья Щембелов.
По его словам, разработка роботов оказалась настолько увлекательной, что даже свою комнату дома пскович превратил в мастерскую с оборудованием и собственным 3D-принтером.
Без наставника никуда
Воплощать в жизнь идеи и задумки 16-летнему изобретателю Илье Щембелову помогает наставник Игорь Лубягин. В псковском «Кванториуме» он работает почти 4 года. Признаётся, что в детский технопарк попал волей судьбы: в вузе учился на программиста, однажды по просьбе своего куратора по робототехнике заменил его на занятии… Затянуло. Из программирования ушёл в педагогику.
«Дети у нас начинают осваивать мир робототехники с конструкторов (некоторые с “Лего”, некоторые – с металлических). После чего переходят на более сложные проекты – собирают различных роботов, изучают кинематику, их программируют. Потом каждый углубляется в своё русло. Это может быть, например, протезирование (экзо-скелеты) или даже пневмомышцы [устройства, сжимающиеся или растягивающиеся под действием воздушного давления, похожие на человеческие мышцы – прим.ред.]», - перечисляет Игорь Лубягин.
Для простого человека звучит замысловато, не так ли? Откуда же юные умы черпают идеи? По словам наставников детского технопарка, дети, как правило, отталкиваются от проблем. Например, один из воспитанников «Кванториума» так беспокоился за своего старенького кота, который не мог забраться на второй этаж, что создал специально для него роботизированный подъёмник.
«Дети начинают изучать в интернете, какие технологии уже используются. Особенно обращают внимание на промышленных роботов, например, манипуляторы. Затем смотрят, что реально самим сделать, какие есть знания и что можно использовать. Потом уже углубляются в поиск информации – идеи черпают в основном у китайских блогеров», - говорит наставник детского технопарка Игорь Лубягин.
Он же добавляет, что в «Кванториуме» занимается большое количество детей. Но есть те, которых прийти заставили родители. А есть те, кто по-настоящему увлечён своим делом. Илья Щембелов, уверяет его наставник, как раз такой.
Международные высоты
В конкурсах робототехники 16-летний Илья участвует регулярно. В конце октября молодой человек взял «серебро» Международного фестиваля робототехники «Робофинист». Вместе со своим наставником Игорем Лубягиным пскович представил проект под названием «Разработка сенсорной системы для манипулятора». Идея и исполнение не оставили равнодушными членов жюри.
Корреспондент «МК в Пскове» побеседовал с юным изобретателем Ильёй Щембеловым.
– Где проходил Международный конкурс?
– «Робофинист» проходил в Санкт-Петербурге. Это был Международный этап, финал. Практически все участники до него проходили конкурсный отбор. Но нам в этом плане немножко больше повезло, чем остальным. До этого мы выиграли в ещё одном соревновании «Робоскилс», которое проводила та же организация (в этом конкурсе в своей возрастной категории я занял первое место). В результате всех победителей автоматически допустили к финалу «Робофиниста». Наша секция, «Свободная творческая категория: старшая» длилась три дня (весь конкурс – пять, с 19 по 23 октября).
– С кем пришлось соревноваться? Из каких стран были участники?
– Стран было три – Россия, Белоруссия и Казахстан. А городов было так много, что боюсь, все перечислить и не смогу. Участников было несколько сотен. А из Псковской области только две команды – одна из Пскова, вторая из Великих Лук. [согласно информации на официальном сайте конкурса, в «Робофинисте» участвовали, например, жители Волгоградской, Архангельской, Пензенской, Самарской, Новосибирской, Тюменской, а также Республик Чувашии, Татарстан, Мордовии; Краснояского и Пермского краёв – прим.ред.]
– Обширная география. А удалось ли найти единомышленников? Обзавестись новыми знакомыми?
– Время для того, чтобы пообщаться, было. Я встретил своих старых знакомых, встретил других кванторианцев [воспитанников технопарков «Кванториум» из других городов – прим.ред.], пообщался с педагогами.
– Какую проблему решает сенсорная система для манипулятора, которую вы разработали и представили на конкурсе?
– В первую очередь, её можно использовать в тех сферах, где нужно контролировать одновременно большое количество степеней свободы. То есть тех направлений, в которых можно двигать манипулятор в один момент времени. Например, бионические части тела не заменяют человеческие органы, как протезы, а увеличивают функционал, добавляя стороннее тело. Здесь, когда мы работаем с бионическими кистями, их сложно контролировать, потому что каждый палец двигается аж в трёх местах. А моя перчатка, моя сенсорная система, позволяет без каких-либо проблем контролировать подобные устройства.
– Наверное, на подготовку этого проекта ушло много времени…
– Этому проекту у меня посвящён целый ящик. От самой первой руки, с которой я начинал свой путь в бионике, мы пришли к той, что я представлял на конкурсе. Здесь уже более правильная физиология у руки. Более правильная перчатка, которая сделана на основе модульной конструкции, на основе датчиков, которые я сам изготавливал.
Одна из первых версий сенсорного манипулятора
– Как же работает эта сенсорная система для манипулятора?
– В ней есть три основных части: сенсорика, логика, исполняющее устройство. Сенсорика это пять оптических датчиков изгиба. Принцип работы очень простой – в основе трубка от капельницы, которая играет роль оптоволокна. С одной стороны, светодиод, источник светового потока, с другой, стороны фоторезистор, датчик, реагирующий на интенсивность светового потока. Сверху всё покрыто черным материалом, за счёт чего при изгибе пальца интенсивность светового потока падает. Мы это фиксируем, обрабатываем и приводим в движение. Важный аспект – модульность конструкции. Так как она подвержена износу и датчики могут выходить из строя. Но я продумал этот момент, сделав модульную быстросъёмную конструкцию. Очень быстро, в течение трёх минут, датчик можно заменить на новый.
Далее, если говорить о второй части, (о логике) была проделана очень большая работа – я прописал алгоритм примерно в тысячу строчек. Здесь реализован полноценный интерфейс для настройки, можно провести калибровку перчатки, калибровку руки и отслеживать все параметры во время изгиба моей руки в изгиб исполнительной части. Основу исполнительной части я, честно говоря, позаимствовал и доработал в дальнейшем. Поскольку в данный момент я не настолько силён в 3D-моделировании. Но все остальные детали изготовлены мной. Здесь главная особенность – сила сжатия. Тяга на каждый палец – около 20 килограммов. На соревновании был очень наглядный эксперимент: я около двадцати раз брал свой телефон, клал его в исполнительную часть [в ту самую бионическую кисть – прим.ред.] и тряс. Он ни разу не вылетел.
– Одно из заданий конкурса было написать рецензию на проект конкурентов, а затем прорекламировать его. Что это был за проект и какие впечатления он оставил?
– Да, это был один проект. Мы его обработали, так сказать, и кнутом, и пряником. Проект назывался «Большой шлёпа». Его авторы – жители Петрозаводска. Название, на самом деле, комичное. Мы с ним уже сталкивались на других конкурсах. «Большой шлёпа» - проект, основанный на трёхпалой конструкции. За счёт специальных колёс и приводов робот перемещается по трубам больших диаметров и исследует их на повреждения. Вообще этот проект имеет потенциал, но пока он не имеет целесообразности. Ребята плохо провели работу по анализу конкурентов. Всё, что у них есть, уже реализовано. Но, тем не менее, мы постарались не сильно обидеть их в рецензии.
– Похвально. Хотелось бы ещё узнать, какие разработки впереди лично у вас?
– Планов очень много: первое – доработка этой сенсорной системы для манипулятора. Все провода нужно перевести в корпус, перевести на беспроводную связь, чтобы не было ограничений в виде полуметрового кабеля. Нужно также закрыть все механизмы, усовершенствовать исполняющую часть. Завершение этого проекта – полная модель плечевого пояса человека от плеча до кончиков пальцев две руки, которые повторяют мои движения. Но это очень сложно, очень дорого и трудоёмко. Других планов тоже большое количество, так как часто к разным конкурсам нужно делать разные проекты. Тут нужно сказать, что чем проекты качественнее, тем они дороже. К счастью, «Кванториум» предоставляет компонентную базу.
Планов у псковского десятиклассника Ильи Щембелова, действительно, много. Лет через 10, признаётся юный разработчик, ему хотелось бы стать инженером-робототехником и продвигаться в сфере бионики. Второй вариант развития событий после школы, по словам молодого человека, – податься в IT-сферу.
«Я люблю робототехнику, потому что она совмещает в себе всё: и работу с электронными схемами, и пайку, и программирование, а ещё моделирование, обработку деталей. Здесь очень много того, чем можно заниматься. Очень большой спектр возможностей», - вдохновенно сообщает Илья Щембелов.
