УЛИВАНОВ ДЕМИД АНДРЕЕВИЧ «Чистый город»

31.03.22

Учитель начальных классов ЭРЕНЬ МАРИНА ИВАНОВНА

СОШ №1 г. Чебоксары Чувашская Республика

Скачать материал (полная версия работы): Проект «Чистый город»

____________________________________

Введение

Актуальность. Мы живем в обществе потребления, которое намеренно провоцирует быструю смену моды на товары и всячески побуждает нас «купить еще», не задумываясь о причинах и последствиях очередной покупки. Очевидно, что такой подход к потреблению имеет не только плюсы, но и минусы, среди которых первостепенное значение имеет экологическая проблема. Мы каждый день покупаем огромное число товаров, от которых остается множество отходов в виде пластиковых пакетов, пленок, бутылок и т.д. С каждым годом наша планета все больше покрывается мусором, и на данный момент проблема загрязнения мусором (как часть экологической проблемы) как никогда актуальна. Сейчас все страны мира ищут действенные способы переработки мусора, поэтому тема “Отходы в экологии” обсуждается не только в рамках отдельных государств, но и на международном уровне: на саммитах G20, встречах различных экологических организаций. Пока эффективные системы сортировки и переработки ввели лишь отдельные страны. Их опыт показывает, что решить проблему отходов возможно только при активном участии представителей разных слоев общества. Таким образом, сегодня утилизация мусора является одной из главных проблем человечества, потому что, если не решить ее в ближайшее время, наш мир превратится в большую свалку.

Цель работы: создать модель экологически чистого города.

Задачи:

Создать модель экологичного мусоровоза будущего из lego wedo 2.0
Спроектировать робота по очистке воздуха из lego wedo 2.0
Спроектировать робота-сортировщика из Lego boost
Написать программы для работы роботов

Объект исследования: мусор и способы его переработки

Предмет исследования: модели из lego wedo 2.0 и Lego boost по очистке и сортировке мусора.

Гипотеза: В нашем городе будущего возможно использование таких роботов, которые будут следить за экологически вредными выбросами, устранять их и таким образом улучшать экологию.

Методы исследования:

Сбор и анализ информации
Опрос
Практическое моделирование

Продукт проекта: модели автоматизированных машин для переработки мусора

Практическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что результаты исследования могут быть использованы при проблеме загрязненности окружающей среды. Решать экологические проблемы нужно комплексно, используя все доступные инструменты. Все чаще роботы становятся частью борьбы за «зеленое» будущее.

Основная часть

2.1. Теоретическая часть

2.1.1. История проблемы мусора

Проблема отходов не возникала, пока люди жили небольшими группами и кочевали. С появлением постоянных поселений количество мусора значительно увеличилось. Археологи обнаружили свалки возрастом от 4000 до 7000 лет. Жители городов долго выбрасывали домашний мусор прямо из окон на улицу или в расположенные поблизости водоемы. В разных городах люди до сих пор выбрасывают мусор на улицы. До XIX столетия отходы в основном состояли из биоразлагаемых материалов. Влияние мусора на экологию, который образуется в результате человеческой деятельности, вызывает изменение климата, загрязняет почву, воду, воздух. Мелкие предметы из синтетических материалов поедают птицы и звери, что часто приводит к их гибели. В смертельные ловушки для живых существ, превращаются брошенные полиэтиленовые пакеты, сети, проволока, другие предметы.

2.1.2. Виды отходов и сроки разложения

Отходы бывают жидкими или твердыми. По происхождению их делят на 3 большие группы: Домашние, или хозяйственно-бытовые: садово-огородные, стройматериалы, стекло, макулатура, упаковка, текстиль, бытовая химия, крупногабаритный мусор, обработанная и необработанная древесина, остаточные отходы (те, которые нельзя отнести к определенному виду). Промышленные: производственные, радиоактивные, металлические, спецотходы. Сельскохозяйственные: древесные, растительные, животного происхождения. Под действием микроорганизмов разлагаются (гниют) только органические отходы: остатки пищи, растения, фекальные массы и т. д. Стекло, пластик, металл со временем распадаются под воздействием воды, ветра, солнца. Существуют биоразлагаемые полимеры, изготовленные из растительного сырья или нефтепродуктов. К ним относятся, например, полилактиды, полиамиды, полиэстеры, полимочевины. На скорость разложения/распада в природе влияют разные факторы: состав, размер, температура окружающей среды.

2.1.3. Проблемы, связанные с отходами, и пути решения проблемы

Несмотря на меры, принимаемые отдельными странами, количество мусора на планете увеличивается с каждым годом. Все больше его оказывается в водоемах. Вследствие неправильной утилизации обостряется проблема загрязнения окружающей среды вредными веществами. Избежать появления отходов невозможно. Среди основных причин их образования в разных сферах производства и сбыта: перепроизводство, ошибки при изготовлении, нарушение условий хранения, повреждение во время транспортировки, истечение срока годности, совершение потребителями ненужных покупок.

Большую проблему представляют собой остатки пластмассовых изделий. Россияне сравнительно недавно приступили к поиску путей решения проблемы и утилизации разных видов отходов. Большая их часть до сих пор отправляется на свалки и полигоны. Под них приходится выделять все новые территории, что вызывает массовые протесты населения. Люди, живущие поблизости, страдают от неприятных запахов. В развитых странах популярны такие способы борьбы с бытовым и промышленным мусором, как сортировка, вторичная переработка, сжигание с целью получения энергии, компостирование органических отходов.

2.1.4. 9 роботов, которые помогают решить экологические проблемы

DustClean – уборщик улиц. Внешне робот напоминает привычную нам уборочную машину с щетками, которая чистит улицы. Но есть существенное отличие – устройство полностью автоматизировано и способно автономно работать 24/7 без вмешательств человека.

DustCart – робот-экотакси – Концепция робота аналогична идее экотакси для сбора вторсырья. Как и в случае с DustClean, отличие – автоматизированность и автономность. Для вызова робота нужно воспользоваться специальным приложением или отправить СМС.

Сlark – сортировщик на заводе – Это робот с искусственным интеллектом, запрограммированный на распознавание и отбор упаковок TetraPak. С помощью камеры Clark сканирует содержимое сортировочной ленты, при обнаружении нужного вида сырья роботизированная «рука» с присосками убирает его в отдельный контейнер.

Recycler – сортировщик строительного мусора – Его научили находить и распознавать около десяти видов отходов. Выглядит это так: видеокамера и металлоискатель сканируют конвейер и анализирует мусор, два роботизированных манипулятора, напоминающих клешни, захватывают сырье и отправляют его в контейнеры. «Клешни» способны захватывать элементы весом до 20 кг. Точность такой сортировки равна 98%, даже с учетом ошибок это эффективнее ручной альтернативы.

Hoola One – пылесос для пляжей – втягивает в себя песок с загрязнениями, сортирует содержимое по весу: песок и камни тяжелее, они идут на дно аппарата и возвращаются на пляж, а пластик отправляется в отдельный контейнер.

WasteShark – плавающий poбот – разработан по прототипу китовой акулы, только вместо рыб он питается мусором. Робот предназначен для закрытых водных пространств: порты, пруды, озера.

Social Trash Box – урна на колесах. Работают они так: 20-литровый контейнер на колесах с помощью датчика тепла находит человека, приближается к нему, с помощью камеры и распознавательного алгоритма он идентифицирует мусор в руках людей, затем звуком и движениями привлекает внимание того, кто держит мусор и просит бросить его в контейнер.

Geckon – уборщик космоса – Группа инженеров сконструировала аппарат по образу лапы геккона. «Лапки» робота оборудованы манипуляторами с поверхностями для захвата объектов. На них расположены тысячи липких волосков, которые и ловят космический мусор.

«Колосс» – робот-пожарный. робота для тушения пожаров в экстремальных условиях. Он может преодолевать любые препятствия, подниматься по лестницам и даже выносить пострадавших из огня.

2.2. Практическая часть.

2.2.1. Анкетирование одноклассников.

Будущее нашей планеты находится в руках подрастающего поколения, поэтому особый интерес вызывает именно его мнение относительно общественно-социальных проблем. В связи с этим было решено провести анкетирование среди учеников 2 «и» класса нашей школы СОШ №1 с целью узнать, готовы ли ребята к раздельному сбору мусора. Были два варианта ответа «ДА» или «НЕТ». С целью выявления отношения одноклассников к проблеме мусора в нашем городе. 1. Готовы ли вы сортировать мусор?

Готовы ли вы сдавать отходы?
Отношение к утилизации мусора?
Знакомы с проблемой мусора?

Анкетирование проводилось с 10 декабря по 20 декабря 2021 года.

В анкетирование приняло 30 человек 2 «и» класса.

Проанализировав ответы, можно сделать выводы:

На первый вопрос положительно ответили 20 человек. Остальные ответили, что мусор не сортируют.

На второй вопрос анкеты 21 человек ответили, что готовы сдавать отходы.

Из опрошенных мною людей 19 человек знали как правильно сортировать мусор, и готовы это делать.

25 человек знакомы с проблемой мусора в нашем городе.

Результаты анкетирования представлены в Приложении 1.

Таким образом, можно сделать вывод, что половина из участников анкетирования, уже приступили к сортировке мусора и понимают значимость и важность проделанной ими работы. Многие одноклассники владеют информацией, как правильно сортировать мусор в нашем городе.

2.2.2. Проектирование роботов

В нашем городе будущего планируется использование таких механизмов и роботов, которые будут следить за экологически вредными выбросами, устранять их и таким образом улучшать экологию. Именно поэтому я решил спроектировать модель «ЧИСТЫЙ ГОРОД» с помощью конструктора LEGO®. Всего было разработано 3 модели из конструктора: модель экологичного мусоровоза будущего из lego wedo 2.0, который сортирует мусор и отвозит на переработку уже в разделенном виде; робота по очистке воздуха из lego wedo 2.0, у которого мотор крутится и фильтрует вредные выхлопы, делая воздух чистым и робота-сортировщика из Lego boost. Кроме того, мною были написаны программы для работы роботов. Данный процесс требует постоянной проверки, анализа и пересмотра решений. Применение процесса инженерного конструирования и проектирования. Результат показан в Приложении 2.

Заключение

Проведя эту исследовательскую работу, я понял, что моя гипотеза о том, что в будущем возможно, сортировать бытовой мусор с помощью роботов, подтвердилась. Перспектива внедрить роботизацию в сбор, сортировку и переработку мусора реальна. Уже сейчас применяются технологии, позволяющие автоматизировать и роботизировать этапы жизни мусора.

Как это может выглядеть?

«Умные» мусорные баки. Когда они заполняются, сигнализируют в «центр управления», ПО принимает сигнал и формирует маршрут.

Мусор забирает полуавтоматический мусоровоз, который может парковаться самостоятельно и запоминает путь.

На перевалочном пункте мусор сортируется роботами-конвейерами на пластик, стекло, картон, пищевые отходы и складывается в отдельные контейнеры. Отдельные виды мусора трамбуются прессом, собираются в блоки или мешки и отправляются или на полигон, или на мусороперерабатывающий завод.

На заводе механическим способом (краны, манипуляторы, перевозчики) мусор отправляется на переработку.

Конвейерные роботы для сортировки строительных и «гражданских» отходов уже работают. Роботизация отходов уменьшает процент мусора, который отправляется на полигоны, и повышает долю переработанных отходов. Автоматизация может приносить прибыль: замена роботом десятка человек на сортировке и нескольких водителей на управлении мусоровозом уменьшает затраты и повышает эффективность. Это вполне логичный этап развития человечества, такой же, как автоматизация труда рабочих на заводах. Хотя абсолютная автономность пока невозможна, тандем роботов и человека в сфере мусора вполне реален.

Сортировать бытовой мусор дома возможно и интересно. Проделав исследовательскую работу, я ответил на множество вопросов, которые задавал себе вначале. Так, для того чтобы сократить количество бытового мусора в контейнерах, необходимо сортировать отходы дома по группам. Сортируя бытовой мусор, люди будут причинять меньший вред окружающей среде. Вдобавок, при правильной организации сбора мусора упрощается их доставка на заводы по переработке.

Список литературы

Лифанова. О. А. Конструируем роботов на Education WeDo 2.0. Рободинопарк / О. А. Лифанова. — М.: Лаборатория знаний, 2019. — 56 с. ил., с. цв. вкл. — (РОБОФИШКИ). ISBN 978-5-00101-1873
Липковиц Д. LEGO. Книга потрясающих идей. – М.: Эксмодетство, 2016. – 200 с. ISBN: 978-5-699-84794-5
Краземанн Х., Фридрихс М. Конструируем и программируем роботов с помощью LEGO Boost: пер.с нем. – Бомбора, 2018. – 184 с. ISBN: 978-5-04-094097-4

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 3

Сроки разложения мусора

Вид отходов	Срок разложения или распада

Кожура плодов	2-5 недель
Огрызок	до 1 месяца
Полиэтиленовые пакеты	10-20 лет
Газеты	1-3 года
Пластиковые бутылки	100-1000 лет
Сигареты	1-5 лет
Стеклянные бутылки	4000 лет
Зажигалки	100 лет
Полимерная пленка	30-40 лет
Консервные банки	10-50 лет

Приложение 4

Сортировка и раздельный сбор отходов

Организация раздельного сбора твердых бытовых отходов в современных городах — важный шаг на пути к их эффективной переработке. Для создания новых продуктов исходное сырье должно быть чистым. Например, пластик, бумага или алюминий, брошенные в контейнер с остаточными отходами, при прессовании в бункере мусоровоза сильно пачкаются, контактируя с остатками еды, грязными мешками для пылесосов или подгузниками. Битое стекло разрушает другие материалы, что усложняет их переработку.

Для выстраивания эффективной системы обращения с отходами необходимо отдельно собирать:

упаковку из алюминия, пластика, белой жести и многослойных материалов;
бумагу, картон;
стекло;
органические остатки;
спецотходы (опасные);
одежду;
бытовую технику;
мебель;
автомобильные шины;
металлолом и т. д.

Приложение 5

Полезные советы для каждого

Существует немало способов избежать образования лишнего мусора. Несколько советов для тех, кто хочет внести свой вклад в улучшение экологической ситуации:

Хорошо обдумывайте свои покупки.
Приобретайте напитки в многоразовых бутылках.
Вместо полиэтиленовых пакетов используйте для покупок тканевые сумки или корзины.
Избегайте лишних упаковок.
Не пользуйтесь одноразовыми бритвами и посудой.
Приобретая мебель или технику, обратите внимание на срок службы и ремонтопригодность.
Выбирайте электрические приборы, работающие от сети или аккумуляторов, а не от батареек.
Экономьте бумагу. Откажитесь от рекламных проспектов, бумажных салфеток и носовых платков.
Научитесь по-новому использовать старые вещи.