SeaPerch: Robot s posláním

Podvodní robot SeaPerch je populární vzdělávací nástroj pro studenty 5. až 12. tříd. Jeho stavba a ovládání zahrnují řadu manuálních výrobních procesů, elektronických technik a konceptů STEM. Prostřednictvím programu SeaPerch studenti a pedagogové zkoumají struktury, elektroniku a dynamiku pod vodou.

„SeaPerch má obrovský dopad na oblasti oceánografie a inženýrství,“ říká Andrew Bennett, PhD, administrátor vzdělávání MIT SeaGrant a seniorní lektor na fakultě strojního inženýrství (MechE).

Původní projekt SeaPerch byl zahájen MIT Sea Grant v roce 2003. V následujících desetiletích se rychle rozšířil po celé zemi i do zahraničí a vytvořil živou komunitu tvůrců. Nyní pod vedením RoboNation SeaPerch pokračuje ve svém rozvoji s mezinárodními soutěžemi. Tyto soutěže představují náročné problémy z reálného světa, které podporují kreativní řešení. Mezi některá nedávná témata patří těžba v hlubokém moři a sběr dat z hydrotermálních vývěrů.

SeaPerch II, vyvíjený na MIT Sea Grant od roku 2021, navazuje na původní program přidáním robotiky a prvků mořské a klimatické vědy. Stále se jedná o „udělej si sám“ projekt s cíli dosažitelnými pro studenty středních škol. Bennett doufá, že SeaPerch II umožní ještě větší dopad tím, že poskytne přístupnou cestu k učení se o senzorech, robotice, klimatické vědě a dalším.

„Myslím, že nejužitečnější je, že používá součástky z obchodů s hardwarem, které je třeba řezat, vodotěsnit, spojovat, pájet nebo nějakým způsobem zpracovat, než se stanou součástí robota nebo ovladače,“ říká Diane Brancazio, vedoucí týmu K-12 maker pro MIT Edgerton Center, která spolu s Bennettem vede iniciativu MIT SeaPerch. „Je to trochu jako dělat dort od začátku, místo z mixu – vidíte, co je v konečném produktu a jak to všechno funguje dohromady.“

SeaPerch II je rodina modulů, které umožňují studentům a pedagogům vytvářet vzdělávací aktivity šité na míru jejich potřebám. Nabídka zahrnuje modul pro měření tlaku a teploty, který lze použít samostatně; autonomní modul, který studenti mohou použít k vytvoření uzavřeného automatického systému řízení hloubky pro jejich SeaPerch; a modul s lekcí pro měkké robotické „prsty“, které lze konfigurovat do chapadel, senzorů vzdálenosti a nárazníků.

Základní SeaPerch je konstrukce z PVC trubek se třemi motory a kabelem k rozvaděči. Během procesu stavby se studenti učí o vztlaku, konstrukčním designu, manuální výrobě a elektrických obvodech. SeaPerch II využívá technologie, které jsou pokročilejší, levnější a dostupnější, než když byl SeaPerch poprvé koncipován. Bennett říká, že SeaPerch II má za cíl rozšířit původní program SeaPerch, aniž by zneplatňoval existující systém.

Teagan Sullivan, studentka třetího ročníku strojního inženýrství, se do projektu zapojila v lednu 2023 prostřednictvím programu Undergraduate Research Opportunities Program s MIT Sea Grant. Zpočátku pokračovala ve vývoji měkké robotické části projektu, než přešla na obecnější zaměření, kde pracovala na návrhu rámu pro SeaPerch II, aby zajistila, že komponenty budou pasovat a že bude zachována stabilita. Později pomáhala s programy osvěty a využívala zpětnou vazbu od studentů, se kterými pracovala, aby pomohla upravit návrhy a učinit je „robustnějšími a dětsky přátelštějšími“.

„Dokázala jsem vidět dopad SeaPerch II v malém měřítku tím, že jsem přímo pracovala se studenty,“ říká Sullivan. „Viděla jsem, jak podporuje kreativitu a jak děti naučil, že spolupráce je nejlepší cestou k úspěchu. SeaPerch II učí základy elektroniky, kódování a výroby, ale jeho největší silou je schopnost zpochybňovat způsob myšlení lidí a podporovat kritické myšlení.“

Vize týmu je vytvářet příležitosti pro mladé lidi, aby se zapojili do autentických vědeckých šetření a inženýrských výzev a rozvíjeli vášeň pro inženýrství, vědu a vodní prostředí. MIT Sea Grant pokračuje ve vývoji nových modulů SeaPerch II, včetně začleňování komunikace mezi pevninou a vodou, senzorů slanosti a rozpuštěného kyslíku a fluorometrů.

Sullivan doufá, že program dosáhne více studentů a inspiruje je k zájmu o inženýrství, zatímco jim učí dovednosti, které potřebují, aby se stali další generací řešitelů problémů. Brancazio doufá, že tento projekt inspiruje a připraví mladé lidi na práci na problémech klimatických změn.

„Roboti mají pomáhat lidem dělat věci, které by jinak nedokázali,“ říká Brancazio. „SeaPerch je robot s posláním.“