Аппарат искусственной вентиляции лёгких

1. Техническое задание

Необходимо спроектировать и изготовить автоматизированный аппарат для искусственной вентиляции лёгких (далее — «изделие»). Изделие должно работать в автоматическом режиме и иметь три режима работы с разными значениями производительности: минимальной 150…160 мл/с, средней 300…350 мл/с и максимальной 450…500 мл/с.

В качестве основы аппарата необходимо использовать устройство для ручной вентиляции лёгких, фотография которого представлена на рис. 3:

Рис. 3. Внешний вид устройства для ручной вентиляции лёгких

Сценарий прохождения испытания:

– капитан демонстрирует и объясняет конструкцию и принцип действия изделия;

– по команде судьи капитан устанавливает механический привод на устройство для ручной вентиляции лёгких и демонстрирует принципиальную работоспособность полученного изделия;

– по команде судьи капитан устанавливает изделие на стенд;

– по команде судьи производится запуск изделия в режиме минимальной производительности;

– по команде судьи производится переключение изделия в режим средней производительности;

– по команде судьи производится переключение изделия в режим максимальной производительности;

– по команде судьи капитан выключает изделие и снимает его со стенда;

– по команде судьи капитан снимает механический привод с устройства для ручной вентиляции лёгких.

Во время испытания устройство для ручной вентиляции лёгких и стенд в целом не должны повреждаться.

В ходе испытания запрещено любое непосредственное (т. е. руками, любыми подручными средствами и т. п.) вмешательство в работу изделия, кроме переключения режимов производительности. Любое подобное событие означает окончание текущей попытки.

В ходе испытания запрещено:

– модифицировать стенд каким бы то ни было способом.

1. Требования к изделию

1. Размеры и масса изделия:

– в рабочей конфигурации размеры изделия не должны превышать 500х500х500 мм, Если хотя бы по одному габариту изделие не соответствует ограничениям, оно допускается к испытаниям, но команда штрафуется на 3 балла.

– масса изделия в рабочей конфигурации не должна превышать 5,00 кг.

– в транспортной конфигурации размеры и масса изделия не регламентируются.

2. Изделие в рабочей конфигурации не должно содержать:

– любые жидкости и растворы;

– животных суммарной массой свыше 0,010 г;

– готовые и/или самодельные ядовитые, взрывчатые (в т. ч. пиротехнические), самовоспламеняющиеся, дымящие, зловонные, пачкающие или брызгающие компоненты и составы.

3. При изготовлении изделия запрещено использовать:

– любые готовые изделия или наборы, прямо предназначенные для сборки транспортных средств, отвечающих критериям ТЗ (в т. ч. наборы LEGO или аналогичные), а также специализированные компоненты этих наборов (в т. ч. готовые насосы, электронные микроконтроллеры и т. д.).

4. При изготовлении изделия разрешено использовать:

– материалы, перечисленные в разделе 4.1;

– дерево, полимеры, металлы, стекло, растительные волокна, бумагу, картон, камень и подобные материалы, а также изделия из них (шланги, пластины, пружины, шестерёнки, магниты, верёвки и т. п.);

– микроконтроллеры общего назначения (например, семейства Arduino, Raspberry или аналогичные), электродвигатели, датчики, провода, переключатели, разъёмы, реле, электромагниты, драйверы электродвигателей и т. п.

5. Параметры электропитания:

– изделие должно питаться внешнего сетевого источника питания постоянного тока низкого напряжения (не более 40 В). Внешний сетевой источник питания (регулируемый блок питания) предоставляется организаторами, а в конструкции изделия должны быть предусмотрены провода для подключения сечением не менее 1,5 кв. мм и длиной не менее 1,5 м;

– потребляемая электрическая мощность изделия не должна превышать 75 Вт. При превышении указанной мощности происходит автоматическое отключение блока питания, что означает окончание текущей попытки.

1. Критерии оценки

Критерии и их оценка в баллах приведены в таблице 6:

Табл. 6

Критерий	Баллы
Продемонстрирована принципиальная работоспособность изделия (способность приводить в движение устройство для ручной вентиляции лёгких)	1
Продемонстрирована работоспособность изделия при подключении к стенду в режиме минимальной производительности	2
Продемонстрирована способность обеспечивать постоянство расхода воздуха в режиме минимальной производительности в течение 30 с	2
Продемонстрирована возможность переключения в режим средней производительности и способность обеспечить постоянство расхода воздуха в этом режиме в течение 15 с	1
Продемонстрирована возможность переключения в режим максимальной производительности и способность обеспечить постоянство расхода воздуха в этом режиме в течение 15 с	1

Итоговая оценка получается суммированием баллов, набранных в процессе испытания.

Поиск источника света

1. Техническое задание

Необходимо спроектировать и изготовить автономное устройство с лазерным целеуказателем (далее — «изделие»), способное осуществлять автоматический поиск яркого источника света и наведение на него целеуказателя.

Рабочая область стенда для проведения испытания представляет собой вертикальную плоскую панель с размещёнными на ней в несколько рядов компактными яркими источниками света (светодиодами). Схема вертикальной панели приведена на рис. 4. Вокруг каждого источника света нарисована круговая мишень с тремя областями точности (схема мишени приведена на рис. 5).

Рис. 4. Схема рабочей области стенда

На схеме панели условной штриховкой показаны две выделенные зоны; светодиод в центре области их пересечения далее именуется «центральный светодиод». Изделие устанавливается напротив центрального светодиода, перпендикулярно к панели, на расстоянии 500 мм от неё. В процессе испытания светодиоды включаются в случайном порядке на 1 минуту каждый. Изделие должно наводиться на них и после наведения включать целеуказатель на 10…12 секунд. Точность наведения оценивается по попаданию луча лазера в область соответствующей мишени.

Внимание! В процессе поиска лазер должен быть выключен! Целеуказатель включается только после наведения на цель. Изделие, не удовлетворяющее этому требованию, считается неработоспособным и не допускается к испытаниям.

Сценарий прохождения испытания:

– капитан демонстрирует и объясняет конструкцию и принцип действия изделия;

– капитан подготавливает изделие к работе, включает его и передаёт судье;

– судья подаёт команду на включение центрального светодиода и устанавливает изделие на стенд, наведя его на центральный светодиод (изделие при этом не должно сканировать пространство). Изделие подтверждает захват цели включением целеуказателя; если добиться захвата цели не удалось, текущая попытка прекращается;

– после подтверждения захвата цели судья подаёт команду на запуск автоматической программы смены целей. Центральный светодиод гаснет, включается случайный светодиод в зоне 2 (гарантированно не центральный), изделие осуществляет автоматический поиск и наведение и подтверждает захват цели включением целеуказателя. Затем включается случайный светодиод в зоне 1 (гарантированно не центральный), изделие осуществляет поиск и наведение и подтверждает захват цели включением целеуказателя. Далее включается случайный светодиод за пределами зон 1 и 2, изделие осуществляет поиск и наведение и подтверждает захват цели включением целеуказателя;

– судья фиксирует результаты, снимает изделие со стенда и передаёт капитану команды.

Рис. 5. Схема мишени

В ходе испытания запрещено любое непосредственное (т. е. руками, любыми подручными средствами и т. п.) вмешательство в работу изделия с момента установки его на стенд и до окончания испытания. Любое подобное событие означает окончание текущей попытки.

В ходе испытания запрещено любое внешнее дистанционное управление изделием. Любое подобное событие означает немедленное снятие изделия с испытаний и обнуление всех баллов данной рабочей группы, полученных за сроки, дизайн и документацию.

В ходе испытания запрещено:

– модифицировать стенд каким бы то ни было способом.

1. Требования к изделию

1. Размеры и масса изделия:

– не регламентируются.

2. Изделие в рабочей конфигурации не должно содержать:

– любые жидкости и растворы;

– животных суммарной массой свыше 0,010 г;

– готовые и/или самодельные ядовитые, взрывчатые (в т. ч. пиротехнические), самовоспламеняющиеся, дымящие, зловонные, пачкающие или брызгающие компоненты и составы.

3. При изготовлении изделия запрещено использовать:

– любые готовые изделия или наборы, прямо предназначенные для сборки изделий, отвечающих критериям ТЗ (в т. ч. наборы LEGO или аналогичные), а также специализированные компоненты этих наборов (в т. ч. готовые системы наведения, электронные микроконтроллеры и т. д.).

4. При изготовлении изделия разрешено использовать:

– материалы, перечисленные в разделе 4.1;

– дерево, полимеры, металлы, стекло, растительные волокна, бумагу, картон, камень и подобные материалы, а также изделия из них (шланги, пластины, пружины, шестерёнки, магниты, верёвки и т. п.);

– микроконтроллеры общего назначения (например, семейства Arduino, Raspberry или аналогичные), электродвигатели, датчики, провода, переключатели, разъёмы, реле, электромагниты, драйверы электродвигателей и т. п.

5. Параметры электропитания:

– изделие должно питаться от внешнего сетевого источника питания постоянного тока низкого напряжения (не более 12 В). Внешний сетевой источник питания (регулируемый блок питания) предоставляется организаторами, а в конструкции изделия должны быть предусмотрены провода для подключения сечением не менее 1,5 кв. мм и длиной не менее 1,5 м;

– потребляемая электрическая мощность изделия не должна превышать 25 Вт. При превышении указанной мощности происходит автоматическое отключение блока питания, что означает окончание текущей попытки.

1. Критерии оценки

Критерии и их оценка в баллах приведены в таблице 7:

Табл. 7

Этап	Точность: «1»	Точность: «2»	Точность: «3»
Наведение в вертикальной плоскости	0,5	1,0	1,5
Наведение в горизонтальной плоскости	1,5	2,0	2,5
Наведение на случайную точку	2,0	2,5	3,0

Итоговая оценка получается суммированием баллов. Максимальное количество баллов за испытание устройства — 7.

Подъем груза

1. Техническое задание

Необходимо спроектировать и изготовить устройство, управляемое электрическими сигналами посредством проводной или беспроводной связи (далее — «изделие»), способное захватить груз, лежащий на песке, и поднять его на заданную высоту, проведя его при этом через препятствия — панели с отверстиями различного размера. Груз представляет из себя цилиндр со следующими параметрами: диаметр от 10 до 20 мм, длина от 130 до 200 мм.

Стенд для проведения испытания изделия представляет собой ёмкость с песком и последовательно закреплённые над ней шесть горизонтальных панелей. Общий вид стенда показан на рис. 6. Каждая следующая панель повернута относительно предыдущей на угол в 30° в горизонтальной плоскости. Расстояния между панелями — от 40 до 60 мм, а от нижней панели до груза — от 60 до 120 мм. Линейные размеры прямоугольного участка отверстия в каждой следующей верхней панели меньше, чем в нижней, но всегда достаточны для перемещения груза в горизонтальной ориентации. Диаметр круглого участка отверстия в панелях остается неизменным. Размеры нижней панели представлены на рис. 7.

Рис. 6. Конструкция стенда

Сценарий прохождения испытания:

– капитан демонстрирует и объясняет конструкцию и принцип действия изделия;

– помощник капитана устанавливает изделие на верхнюю панель стенда;

– по команде судьи начинается испытание, изделие цепляет груз, отрывает его от поверхности песка и поднимает через отверстия в препятствиях;

– судья фиксирует максимальную достигнутую высоту и даёт команду на прекращение испытания;

– помощник капитана снимает изделие со стенда.

Рис. 7. Размеры нижней панели стенда

В ходе испытания запрещено любое непосредственное (т. е. руками, любыми подручными средствами и т. п.) вмешательство в работу изделия с момента установки его на стенд и до прекращения испытания.. Любое подобное событие означает окончание текущей попытки.

В ходе испытания запрещено:

– модифицировать стенд каким бы то ни было способом.

1. Требования к изделию

1. Размеры и масса изделия:

– в рабочей конфигурации размеры изделия не должны превышать 300х300х800 мм (последнее измерение — высота). За указанные пределы не должны выступать никакие части изделия, в том числе наклейки, антенны, датчики, провода, выключатели, переключатели, винты, гайки и т. п.;

– в транспортной конфигурации размеры и масса изделия не регламентируются.

2. Изделие в рабочей конфигурации не должно содержать:

– любые жидкости и растворы;

– животных суммарной массой свыше 0,010 г;

– готовые и/или самодельные ядовитые, взрывчатые (в т. ч. пиротехнические), самовоспламеняющиеся, дымящие, зловонные, пачкающие или брызгающие компоненты и составы.

3. При изготовлении изделия запрещено использовать:

– любые готовые изделия или наборы, прямо предназначенные для сборки изделий, отвечающих критериям ТЗ (в т. ч. наборы LEGO или аналогичные), а также специализированные компоненты этих наборов (в т. ч. готовые системы перемещения грузов, электронные микроконтроллеры и т. д.).

4. При изготовлении изделия разрешено использовать:

– материалы, перечисленные в разделе 4.1;

– дерево, полимеры, металлы, стекло, растительные волокна, бумагу, картон, камень и подобные материалы, а также изделия из них (шланги, пластины, пружины, шестерёнки, магниты, верёвки и т. п.);

– микроконтроллеры общего назначения (например, семейства Arduino, Raspberry или аналогичные), электродвигатели, датчики, провода, переключатели, разъёмы, реле, электромагниты, драйверы электродвигателей и т. п.

5. Параметры электропитания:

– изделие должно питаться от внешнего сетевого источника питания постоянного тока низкого напряжения (не более 24 В). Внешний сетевой источник питания (регулируемый блок питания) предоставляется организаторами, а в конструкции изделия должны быть предусмотрены провода для подключения сечением не менее 1,5 кв. мм и длиной не менее 1,5 м;

– потребляемая электрическая мощность изделия не должна превышать 48 Вт. При превышении указанной мощности происходит автоматическое отключение блока питания, что означает окончание текущей попытки.

1. Критерии оценки

Список действий и их оценка в баллах приведены в таблице 8:

Табл. 8

Действие	Баллы
Первый полный отрыв объекта от песка	1
Первый подъём объекта выше очередной панели	1

Начисление штрафных баллов:

– за несоблюдение требований п. 6.5.2, п/п. 1 — 3 балла;

– за касание панели грузом или частями изделия — по 0,25 балла за каждое касание;

– за любую попытку коррекции траектории движения груза каким бы то ни было способом любым участником команды — немедленное снятие изделия с испытания и обнуление баллов за испытание.

Итоговая оценка получается суммированием всех баллов, набранных в процессе испытания.

[1] https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSeGN4yrlLX7bsxmmu6rOqE5whLvy-LvYUHVWRMWE-5AgGI3dg/viewform

[2] https://vk.com/mpoly_project

[3] http://docs.cntd.ru/