Завдання на конкурс від компаній
1. Маніпулятор розмінування для наземного роботизованого комплексу
МЕТА:
Побудувати маніпулятор для прибирання вибухонебезпечних предметів вагою до 200г та/або встановлювати зачепних пристроїв («кішки») на міни більшої ваги.
Основні параметри та принцип роботи:
Довжина стріли: 40-60см,
Кількість ступенів свободи: 2+, 1 затискач (кліщі)
тиск до 100г ,
2 нахил стріли +/- 20 градусів,
3 висування затискача +/- 10 см (опція),
4 поворот стріли +/- 20 градусів (опція)
Напруга живлення: 12-24В.
Споживання в режимі очікування до 2А, в режимі роботи до 5А
Опис структури електронної складової:
Керування сервоприводами з пульта через протокол SBUS (допомога по ПЗ керування може бути надана). Використання звичайних сервоприводів або крокових двигунів
Стислий опис технології виготовлення
Матеріал:
Немагнітні матеріали (нержавіюча сталь, бронза, алюміній, карбон). Сервоприводи бажано помістити в задню частину маніпулятора (для зменшення магнітного впливу)
Виробництво:
Лазерна порізка, зʼєднання заклепками або гвинтами з неіржавіючої сталі, гибка в листогибочному верстаті
Додаткова інформація
Можлива підтримка наданням матеріалу для виготовлення
2. Система прийому даних від лазера для дрона
МЕТА:
Створити приймач та демодулятор для приймання корисного сигналу лазерного випромінювача для прийому даних на швидкості до 4Мбіт до 10км.
Основні параметри та принцип роботи:
Приймач отримує випромінювання напівпровідникового лазера потужністю до 10Вт для приймання даних.
Модуляція: несуча 50МГц, OOK. Вхідний сигнал TTL 3.3В. Швидкість передачі даних: від 1Мбіт до 4Мбіт. Протокол передачі: послідовний порт, 8E1.
Можлива альтернатива: модуляція різними несучими для 0 та 1 або інші пропозиції.
Напруга живлення: 12В (за необхідності можливо 24В). Споживана потужність до 20Вт.
Опис структури електронної складової:
Стислий опис технології виготовлення
Макетна плата, готових 2 вироби. Приймач містить фотодіод або фототранзистор в каналі / бленді, кут прийому 10 градусів. Широкополосний фільтр несучої (для відсікання засветки). Можливе використання SDR приймача для фільтрації та декодування даних.
Додаткова інформація
В якості тестового лазера заплановано використання потужної лазерної указки, тестова дальність до 3км. Перевірка модульованим випромінюванням лазера. Мета досягти відноше ння сигнал / шум на вході тестового приймача порядка 10 dB.
3. Система керування маніпулятором розмінування наземного роботизов аного комплексу екзоскелетного типу
МЕТА:
Створити екзоскелетну систему керування що повторює ступені свободи маніпулятора та виробляє команди дистанційного керування маніпулятором подібної (ізоморфної) структури.
Основні параметри та принцип роботи:
Оператор кладе руку в ложемент, рухи ложемента повторюються стрілою маніпулятора. Пальцями оператор керує кліщами-затискачами. Задня частина сенсора кріпиться до столу струбцінами.
Розмір ложементу стріли: 40-50см. Зворотній звʼязок не обовʼязковий (достатньо навантаження пружинами для симуляції опору). Вага компенсації навантаження від руки оператора до 2кг. Загальна вага виробу порядка 5кг.
Кількість ступенів свободи 2+: 1 затискач (кліщі) тиск до 100г, 2 нахил стріли +/- 20 градусів, 3 висування затискача +/- 10 см (опція), 4 поворот стріли +/- 20 градусів (опція).
Напруга живлення: 5В (за необхідності можливо 12В). Споживання енергії до 20Вт.
Опис структури електронної складової:
Керування сервоприводами через протокол SBUS (допомога по ПЗ керування може бути надана). В якості сенсорів можна використовувати обертальні енкодери та лінійні енкодери
Стислий опис технології виготовлення
Матеріал:
Немає обмежень.(Сталь, карбон, пластик).
Виробництво:
Лазерна порізка, зʼєднання заклепками, або гвинтами, гибка в листогибочному верстаті, зварювання, 3Д друк
Додаткова інформація
4. Система модуляції лазера-передавача для передачі даних дрона
МЕТА:
Створити модулятор для керування лазерним випромінювачем для передачі даних на швидкості до 4Мбіт до 10км.
Основні параметри та принцип роботи:
Модулятор керує випромінюванням напівпровідникового лазера потужністю до 10Вт для виконання передачі даних.
Модуляція: несуча 50МГц, OOK. Вхідний сигнал TTL 3.3В. Швидкість передачі даних: від 1Мбіт до 4Мбіт. Протокол передачі: послідовний порт, 8E1.
Можлива альтернатива: модуляція різними несучими для 0 та 1 або інші пропозиції. Сигнал несучої частоти прямокутний TTL 3.3V може бути наданий із зовні (для тестів можливо використання мікроконтролера pi pico).
Напруга живлення: 12В (за необхідності можливо 24В).
Електричний ККД модулятора не гірше 75%.
Опис структури електронної складової:
Стислий опис технології виготовлення
Макетна плата, готових 2 вироби
Додаткова інформація
Тестування:
В якості тестового лазера можливо використання потужної лазерної указки, тестова дальність до 3км. Перевірка фотодіодом або фототранзистором (в тунелі / бленді) та осцілографом. Мета досягти Відношення сигнал / шум на вході тестового приймача порядка 10 dB (допускається фільтрування несучої).
5. 3D розробка, моделювання та прототипування вузлів теплового акумулятора
МЕТА:
Розробити прототипи, отримати робочі зразки.
Основні параметри та принцип роботи:
Простота виготовлення, простота збирання, герметичність, діапазон робоч іх температур - від 0 до 100 градусів Цельсія.
Опис структури електронної складової:
Стислий опис технології виготовлення
3D-друк,механічна обробка - пооліамід РА6, зварювання, склеювання пластиків.
Додаткова інформація
6. Автоматизований дезінфектор приміщень
МЕТА:
Розробити автономну мобільну платформу, призначену для безлюдної дезінфекції приміщень за допомогою ультрафіолетового випромінювання (UV-C) або направленого розпилення антисептика. Проєкт має на меті мінімізувати ризик для персоналу, забезпечити системність обробки та надати цифровий звіт про виконану роботу.
Основні параметри та принцип роботи:
Навігація:
Робот використовує систему датчиків (LiDAR або набір ультразвукових сенсорів) для побудови карти приміщення та автономного обходу перешкод.
Режим дезінфекції:
Робот рухається за заданим маршрутом або випадковим чином у замкненому просторі протягом встановленого часу.
Безпека (Smart Stop):
Використання ШІ-камери або PIR-датчиків для виявлення людей/тварин. У разі виявлення об'єкта UV-лампи миттєво вимикаються.
Зворотний зв'язок: Передача даних про площу обробки та час роботи на користувацький інтерфейс через Wi-Fi.
Опис структури електронної складової:
Електроніка розділена на три логічні рівні:
Обчислювальний центр: Мікроконтролер (напр., ESP32 або STM32) для низькорівневих задач та одноплатний комп'ютер (напр., Raspberry Pi / Orange Pi) для обробки зображень (AI) та навігації.
Силова частина (PCB): Спеціально розроблена друкована плата, що містить: Драйвери двигунів (L298N, TMC2208 або аналоги).Релейний модуль або потужні MOSFET-ключі для керування UV-лампами/помпою.Систему захисту та стабілізації напруги (12V -> 5V/3.3V).
Сенсорна мережа: LiDAR, гіроскоп/акселерометр (IMU), ультразвукові датчики дистанції, датчик присутності людей.
Стислий опис технології виготовлення
Проектування (Fusion 360): Створення 3D-моделі двоярусного шасі. Нижній ярус — для акумуляторів та двигунів, верхній — для електроніки та ламп. Розробка захисного кожуха.
Виробництво корпусу: 3D-друк силових елементів та кронштейнів; лазерна порізка основи з акрилу або алюмінію.
Електроніка: Травлення або замовлення PCB, монтаж компонентів (пайка), збірка кабельної мережі з маркуванням.
Програмна частина: Написання прошивки для МК (C++/Arduino) та створення UI-панелі (Dashboard на Python/Flask або Flutter).
Інтеграція AI: Навчання або адаптація готової моделі розпізнавання силуетів (YOLO) для зупинки роботи при появі людини.
Додаткова інформація
ШІ та Пошук: Студенти мають використати AI-асистентів для оптимізації алгоритмів обходу перешкод та підбору оптимального часу експозиції UV-випромінювання залежно від площі кімнати.
Економічна доцільність: Розрахунок собівартості прототипу порівняно з промисловими аналогами.
Масштабованість: Можливість заміни модуля дезінфекції на інші модулі (наприклад, для вологого прибирання або патрулювання).
7. Роботизований візок-помічник
МЕТА:
Розробити інтелектуальну мобільну платформу (візок), здатну автоматично слідувати за конкретним користувачем, перевозити вантажі масою до 5–10 кг та уникати зіткнень із перешкодами. Проєкт спрямований на допомогу людям у складських приміщеннях, торгових центрах або в якості персонального асистента для людей з обмеженими можливостями.
Основні параметри та принцип роботи:
Режим слідування (Target Tracking): Візок ідентифікує «власника» за допомогою комп'ютерного зору (AI-камера) або радіочастотних/ультразвукових маяків і підтримує дистанцію 1–1.5 метра.
Система безпеки: Автоматичне гальмування при появі раптової перешкоди на шляху.
Вантажопідйомність: Посилена конструкція шасі з використанням мотор-редукторів із високим крутним моментом.
Маневреність: Диференціальне керування, що дозволяє розвертатися на місці.
Інтерфейс користувача: Можливість ручного керування через смартфон (Bluetooth/Wi-Fi) та моніторинг стану батареї.
Опис структури електронної складової:
Мозок системи: Одноплатний комп'ютер (напр., Raspberry Pi 4 або Jetson Nano) для обробки відеопотоку та ШІ-алгоритмів.
Низькорівневий контролер: ESP32 або Arduino Mega для прямого керування двигунами, зчитування енкодерів та обробки сигналів із датчиків безпеки.
Силова частина (Custom PCB): Власна друкована плата, що включає: Потужний драйвер двигунів (напр., BTS7960 43A). Модуль захисту акумулятора (BMS) та перетворювачі напруги (Buck converters). Індикаторні світлодіоди стану системи.
Сенсори: Камера (RGB або Depth-камера), ультразвукові датчики (HC-SR04) по периметру, енкодери на колесах для точного контролю швидкості.
Стислий опис технології виготовлення
3D Моделювання (Fusion 360): Проектування тримальної рами, відсіків для електроніки та механізмів кріплення коліс. Розрахунок жорсткості конструкції під навантаженням.
Виробництво: Друк сполучних вузлів та корпусів датчиків на 3D-принтері.Виготовлення основної платформи з фанери, акрилу або алюмінієвого профілю (лазерна порізка/фрезерування).
Пайка та монтаж: Збірка PCB, розведення силових кабелів великого перерізу (XT60 роз’єми), екранування сигнальних ліній від завад двигунів.
Програмування: Реалізація алгоритму візуального слідування (напр., бібліотека OpenCV або MediaPipe) та PID-регулятора для плавного руху.
Додаткова інформація
Використання AI: Студенти повинні навчити модель розпізнавати «людину».
Пошук рішень: Використання ШІ-чатботів для генерації коду обміну даними між Python (на Raspberry Pi) та C++ (на ESP32).
Критерій успіху: Візок має впевнено слідувати за людиною, яка змінює швидкість та напрямок руху, не втрачаючи її з виду протягом 5 хвилин.
8. Дрон-інспектор трубопроводів або тунелів
МЕТА:
Створити спеціалізований безпілотний літальний апарат (БПЛА), здатний безпечно пересуватися всередині замкнених просторів (труби великого діаметру, тунелі, шахти) для проведення візуального огляду та виявлення пошкоджень без ризику для людей.
Основні параметри та принцип роботи:
Захисна концепція (Collision-Resilient): Дрон укладений у зовнішню сферичну або циліндричну захисну клітку, яка дозволяє йому торкатися стін, стелі чи перешкод і продовжувати політ.
Освітлення: Потужна кругова система LED-підсвітки для роботи в умовах повної темряви.
Стабілізація без GPS: Використання оптичних датчиків (Optical Flow) або ультразвукових сенсорів для утримання позиції в умовах, де супутниковий сигнал відсутній.
Відеозв’язок: Передача відеопотоку низької затримки (FPV) на пульт оператора для керування в реальному часі.
Опис структури електронної складової:
Польотний контролер: База на STM32 (напр., Ardupilot сумісні) для стабілізації польоту.
Система зору та AI: Одноплатний комп'ютер (напр., Raspberry Pi Zero 2W) для запису відео високої якості та автоматичного виявлення тріщин/дефектів за допомогою ШІ.
Силова плата (PCB): Спеціалізована плата розподілу живлення (PDB), що включає: Регулятори швидкості двигунів (ESC). Фільтри живлення для усунення завад на відеоканалі. Драйвер керування потужним прожектором.
Датчики: Лазерні далекоміри (ToF) для вимірювання відстані до стінок тунелю.
Стислий опис технології виготовлення
3D Моделювання (Fusion 360): Проєктування легкої, але міцної захисної клітки-екзоскелета. Розрахунок аеродинаміки, щоб захисна конструкція не перекривала повітряний потік від гвинтів.
Виробництво: Друк елементів клітки гнучкими та ударостійкими пластиками (напр., TPU або Carbon-filled Nylon). Використання вуглецевих (карбонових) трубок для полегшення каркаса.
Пайка: Монтаж електронних компонентів з використанням вібростійкого припою та покриттям плат лаком для захисту від вологи/пилу (конформне покриття).
Програмування: Налаштування PID-регуляторів для роботи в обмеженому просторі та реалізація UI для виводу телеметрії поверх відео (OSD).
Додаткова інформація
Пошук та AI: Використання ШІ-інструментів для генерації алгоритмів обробки зображень (виявлення іржі або тріщин) та пошуку специфікацій радіомодулів, здатних пробивати бетонні перешкоди.
Критерій успіху: Проходження тестового Г-подібного тунелю довжиною 10 метрів у повній темряві з поверненням відеозвіту про стан внутрішньої поверхні.
9. Навігація в просторі без GPS
МЕТА:
Розробити систему автономного позиціонування робота, яка імітує людський спосіб орієнтації: розпізнавання специфічних статичних об'єктів (двері, колони, знаки, меблі) для визначення свого місця знаходження та напрямку руху без використання супутникових систем чи попередньо побудованих лазерних карт.
Основні параметри та принцип роботи:
Розпізнавання маркерів: Робот використовує камеру для пошуку природних орієнтирів (геометричні особливості приміщення) або штучних маркерів.
Тріангуляція: Обчислення власних координат на основі кутів та відстаней до двох або більше відомих орієнтирів.
Пам'ять маршруту: Можливість «запам’ятати» послідовність орієнтирів під час першого проходу (навчання) та повторити шлях автономно.
Динамічна адаптація: Здатність ігнорувати рухомі об'єкти (людей), фокусуючись лише на стабільних орієнтирах місцевості.
Опис структури електронної складової:
Обчислювальний блок: Одноплатний комп'ютер з графічним прискорювачем (напр., Nvidia Jetson Nano або Raspberry Pi 4 + Coral USB Accelerator) для швидкої роботи нейромереж.
Оптична система: Ширококутна камера (FOV 120°+) для максимального охоплення простору.
Власна PCB: Плата управління, що інтегрує: Контролер МК (ESP32) для обробки одометрії з коліс. Драйвери крокових двигунів для плавного та точного переміщення. Модуль бездротового зв'язку для передачі логів на сервер.
Додаткові датчики: Цифровий компас (магнітометр) для визначення азимута на орієнтири.
Стислий опис технології виготовлення
3D Моделювання (Fusion 360): Проєктування поворотної голови для камери (панорамне сканування) та захисного корпусу, що мінімізує вібрації камери.
Виробництво: 3D-друк кріплень «Pan-Tilt» механізму для камери. Складання мобільної платформи з низьким центром ваги.
Пайка: Створення надійної системи живлення, яка виключає перезавантаження комп'ютера при різких пусках двигунів (використання конденсаторів великої ємності).
Програмування: Написання скриптів на Python/C++ з використанням бібліотек OpenCV (для обробки зображень) та TensorFlow/PyTorch (для ідентифікації об'єктів-орієнтирів).
Додаткова інформація
Використання AI: Студенти повинні застосувати ШІ для класифікації об'єктів місцевості. Наприклад, навчити робота розуміти, що «червоний вогнегасник» — це стабільний орієнтир №1.
Пошук та AI: Використання ШІ для генерації синтетичних даних (зображень орієнтирів під різними кутами) для швидкого навчання моделі.
UI (Інтерфейс): Веб-інтерфейс, що відображає «бачення» робота: відеопотік із виділеними в рамки орієнтирами та поточними координатами на схемі приміщення.
Критерій успіху: Робот має успішно пройти через три кімнати, орієнтуючись лише на візуальні підказки на стінах, та зупинитися у фінальній точці з точністю до 15 см.
10. Діагностичний AI-асистент для PLC через MCP
МЕТА:
Студент повинен оформити як Git-репозиторій (публічний або наданий Організатору):
1) MCP-сервер — реалізує тематичні діагностичні інструменти, що працюють поверх PLC-стенду через стандартний промисловий протокол.
2) Конфігурація AI-агента — підключення до MCP-сервера, системний промпт, формат виводу.
3) Демонстраційний пробіг — лог взаємодії агента з еталонними сценаріями несправностей: запит інженера → виклики інструментів → діагноз агента → пояснення для оператора.
Бажано пояснювальна нотатка з власним дизайном інструментів: які діагностичні гіпотези студент закодував і чому.
Основні параметри та принцип роботи:
Опис об’єкта:
Транспортно-технологічна лінія елеватора:
· Приймальний бункер → норія №1 → стрічковий конвеєр → один з трьох силосів на вибір → норія №2 → відпускний патрубок.
· 4–5 електродвигунів з повним набором permissives (заборона запуску проти послідовності, при заваленні, без датчика обертів попереднього механізму тощо).
· Каскадний пуск/зупинка з правильним порядком (запуск з кінця лінії, зупинка з початку — інакше засипає механізм перед зупиненим).
· Логіка вибору силосу за рівнями і операторським вибором.
· Датчики обертів норій для виявлення пробуксовки стрічки.
· Аларми: завал, пробуксовка, перевантаження, відсутність потоку зерна, пожежа.
Загалом 30–40 тегів.
Опис структури електронної складової:
Стислий опис технології виготовлення
Правила
· Системний промпт агента має бути generic. Допустиме формулювання: "Ти — інженер АСУ ТП, користуйся доступними інструментами для діагностики PLC-системи". Забороняються у промпті специфіка об'єкта ("якщо не запускається мотор, перевір спочатку рівень, потім аварії..."), деревовидні діагностичні алгоритми, прив'язки до конкретних тегів чи механізмів.
· Розмір відповіді одного MCP-інструменту обмежений ~4 КБ.
· Усі джерела даних — через MCP. Hardcoded значення тегів, заздалегідь захардкоджені діагностичні гіпотези у промпт чи в логіку агента — недопустимі.
· Reproducibility. Студентський MCP-сервер і агент мають запускатися локально через надану Організатором Docker-композицію, без додаткових ліцензованих компонентів.
· Authorship і AI-assisted coding. Дозволяються будь-які інструменти розробки (Claude Code, Cursor, Copilot тощо). На захисті студент пояснює архітектурні рішення і відповідає за поведінку агента.
Додаткова інформація
Можливі закладені несправності
· Permissive blocking — мотор не йде через незадоволений інтерлок.
· Sequence stuck — каскадний пуск зависнув на конкретному кроці.
· Latched alarm — аварія була, причину усунули, але latch не знятий.
· Sensor stuck / bad quality — датчик завис на одному значенні, або OPC UA quality = bad.
· Mode conflict — двигун заблокувався на щиті, оператор тисне Start у HMI — реакції немає.
· Cascading consequences — один root alarm викликав ланцюг блокувань ("Чому стоїть ВСЯ лінія?").
· Setpoint vs feedback divergence — контактор увімкнено, але швидкість 60% — пробуксовка стрічки, не помилка датчика.
11. Система автоматизації газової зерносушарки з двома режимами сушіння (PLC + SCADA/HMI + симулятор)
МЕТА:
Розробити систему керування зерносушаркою продуктивністю 100 т/год з підтримкою:
· двох режимів сушіння;
· безпечного запуску/зупинки;
· адаптації до погодних умов.
Основні параметри та принцип роботи:
Опис об’єкта:
Виконавчі механізми:
· Газова горілка (AO 0–100%);
· Завантажувальний шнек (DO);
· Вивантажувальний шнек (DO);
· Вентилятори (DO).
Датчики:
· Вологість зерна на вході (AI);
· Вологість зерна на виході (AI);
· Температура зони сушіння зерна (AI);
· Температура зовнішнього повітря (AI);
· Вологість зовнішнього повітря (AI);
· Датчик пожежі (DI);
· Нижній рівень (DI) — наявність зерна;
· Верхній аварійний рівень (DI) — переповнення;
· Готовністьгорілки (DI);
· Аваріягорілки (DI).
Операторські кнопки:
· СТАРТ;
· СТОП;
· АВАРІЙНИЙ СТОП (E-STOP).
Опис структури електронної складової:
Стислий опис технології виготовлення
Режими роботи:
Сушіння газом (основний режим):
· використовується горілка; · регулювання по вологості / температурі; · максимальна продуктивність.
Сушіння повітрям (економ режим):
· горілка вимкнена; · використовуються тільки вентилятори; · висока вологість зовнішнього повітря (блокування).
Важливий момент: система повинна визначати ефективність режиму і запропонувати вибір оператору.
Логіка кнопок:
СТАРТ:
Запускає сушарку через послідовність: · Перевірка аварій; · Перевірка (o є зерно (нижній рівень); o Запуск вентиляторів; o Запуск шнеків; o Дозвіл на включення горілки (тільки в газовому режимі).
СТОП:
Контрольована зупинка: · вимкнення горілки; · продувка (вентилятори працюють ще N секунд); · зупинка шнеків.
АВАРІЙНИЙ СТОП:
Миттєве: · вимкнення горілки; · зупинка всіх механізмів; · фіксація аварії; · повторний запуск тільки після скидання.
PLC-програма:
Основні функції:
· автомат запуску/зупинки; · керування горілкою; · PID; · перемикання режимів; · газ / повітря.
Логіка рівнів:
· Немає зерна (нижній рівень = 0); · заборона горілки; · Верхній рівень = 1; · аварійна зупинка подачі;
· сигнал оператору; · зупинка подачі.
Безпека:
· горілка тільки якщо; · вентилятори працюють; · є зерно; · немає аварій; · пожежа → повна зупинка; · перегрів → аварія.
Додаткова інформація
Симулятор (обов’язково):
Має враховувати:
· інерцію сушіння; · вплив; · температури; · вологості повітря; · два режими; · газ (швидке сушіння); · повітря (повільне, залежить від вологості і температури зовнішнього повітря); · обов’язково затримка вимірювання вологості (30–60 сек).
SCADA / HMI:
Основне:
· мнемосхема; · вибір режиму; · Кнопки; · START / STOP / E-STOP (з індикацією стану!).
Відображення:
· рівні (нижній / верхній); · стан горілки; · режим сушіння; · відображення сенсорів; · меню налаштування PID.
Тренди:
· вологість (in/out); · температура; · % горілки; · аварії; · пожежа; · перегрів; · переповнення; · відсутність зерна; · E-STOP.
Тестові сценарії:
· Пуск без зерна → заборонено;
· Переповнення → зупинка;
· Перехід газ → повітря повітря → газ;
· Різка зміна вологості;
· E-STOP під час роботи.
В якості ПЗ для розробки і симуляції пропонуємо використовувати TiaPortal v19-20. Але можливий варіант студента, головне щоб це підтримувало симуляцію зв’язку PLC-HMI/SCADA.