2ο Δημοτικό Σχολείο Βούλας – “Η πόλη που ταξιδεύει” #smartcity

Γεια σας!
Είμαστε οι Voula’s Scientists, του 2ου Δημοτικού Σχολείου Βούλας.
Σας παρουσιάζουμε την πρότασή μας για τον Πανελλήνιο Διαγωνισμό Εκπαιδευτικής Ρομποτικής #STEM 2023 στην Ανοικτή Κατηγορία Δημοτικού (Γ’-Στ’), “Έξυπνες Πόλεις - Smart Cities”.
Βρισκόμαστε στο μέλλον. Τα αποθέματα πετρελαίου, φυσικού αερίου και γαιανθράκων έχουν τελειώσει. Η ανθρωπότητα έχει στραφεί- έστω και καθυστερημένα- στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, αλλά δεν φτάνουν να καλύψουν τις ανάγκες μας.
Ένα πολύ μεγάλο μέρος της ενέργειας το ξοδεύουμε στην θέρμανση και την ψύξη των κατοικιών, των γραφείων και των δημόσιων κτιρίων, καθώς έχει δοθεί λύση στο θέμα της μετακίνησης των ανθρώπων,
κυρίως με τη χρήση ηλεκτρικών και υβριδικών οχημάτων.
• Η πόλη μας λοιπόν, μιας και είναι έξυπνη, έχει βρει τη λύση:
Για να γλιτώνει χρήματα αλλά και πόρους μετακινείται και ψάχνει να βρει το καταλληλότερο για την εποχή μέρος. Την άνοιξη και το καλοκαίρι ψάχνει να βρει κάποιο σημείο που έχει σκιά και χαμηλή
σχετικά θερμοκρασία, ίσως ένα σημείο με συννεφιά ή και τη σκιά ενός βουνού. Έτσι δεν χρειάζεται να καταναλώσει μεγάλα ποσά ενέργειας για την ψύξη των κτιρίων με τη βοήθεια των κλιματιστικών.
Το φθινόπωρο και τον χειμώνα ψάχνει να βρει κάποιο σημείο με αρκετό φως του ήλιου και σχετικά μεγάλη θερμοκρασία για να είναι τα κτίρια πιο ζεστά χωρίς να καταναλωθεί πολλή ενέργεια για τη θέρμανση (κλιματιστικά, καλοριφέρ, τζάκια). Η λειτουργία αυτής της πόλης μας θυμίζει τα πουλιά που αποδημούν για την επιβίωσή τους.
• Η εξοικονόμηση ενέργειας μέσω της μετακίνησης της πόλης δεν θα ήταν εφικτή αν δεν είχαμε λάβει υπόψη μας τον τρόπο που κινείται. Η μετάδοση κίνησης από τους κινητήρες στους τροχούς είναι βασισμένη σε μηχανισμούς όπως αυτόν του Αρχιμήδη (βαρουλκός) με αποτέλεσμα να κινείται αργά μεν, εύκολα δε, χρησιμοποιώντας γρανάζια. Έτσι, είναι πολύ χαμηλή η κατανάλωση ενέργειας για την κίνηση της πόλης σε σχέση με την κατανάλωση για ψύξη- θέρμανση. Επίσης, μιας και μιλάμε για πόλη του μέλλοντος, τα δομικά υλικά των κτιρίων είναι πολύ πιο ελαφριά από τα σημερινά, οπότε βοηθάει κι αυτό στην μετακίνηση της
πόλης.
• Τέλος, έχουμε δημιουργήσει έναν μηχανισμό ο οποίος αλλάζει το χρώμα της εξωτερικής επιφάνειας των κτιρίων. Την άνοιξη και το καλοκαίρι το χρώμα των κτιρίων γίνεται ανοιχτόχρωμο (λευκό πχ) για να αντανακλάται μεγάλο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας, με αποτέλεσμα να μην θερμαίνονται τόσο, ενώ κατά το φθινόπωρο και τον χειμώνα γίνεται σκουρόχρωμο (μαύρο πχ) για να απορροφάται μεγάλο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας έτσι ώστε να θερμαίνονται λίγο περισσότερο.
➢ Το project μας λοιπόν ξεκινάει με την πόλη να βρίσκεται στην θέση A και να παίρνει τις μετρήσεις φωτεινότητας και θερμοκρασίας. Παράλληλα οι μέρες περνούν, οι εποχές αλλάζουν.
Μόλις ολοκληρωθεί η πρώτη μέτρηση, αναλόγως την εποχή στην οποία βρισκόμαστε τη δεδομένη στιγμή, αν οι συνθήκες είναι ευνοϊκές για εξοικονόμηση ενέργειας, τότε η πόλη θα παραμείνει στη συγκεκριμένη αυτή θέση (πχ θέση A). Αν δεν είναι κατάλληλες οι συνθήκες θα μετακινηθεί στη θέση B για να ψάξει εκ νέου τις συνθήκες που επικρατούν εκεί. Το ίδιο κάνει και στη θέση C και στη θέση D. Αν χρειαστεί να φύγει κι από την θέση D τότε θα επανέλθει στη θέση A. Άρα στην ουσία η κίνηση της πόλης θυμίζει ένα τετράγωνο. (Από την A μπροστά στη B, από τη B δεξιά στην C, από τη C πίσω στην D και από την D αριστερά στην A) Παράλληλα, κάθε φορά που αλλάζει από καλοκαίρι σε φθινόπωρο και από χειμώνα σε άνοιξη, αλλάζει αντίστοιχα και η
πρόσοψη των κτιρίων (από ανοιχτόχρωμο σε σκουρόχρωμο και το αντίστροφο).
Κάποιες λεπτομέρειες για το project μας:
• Η πόλη κινείται προς όλες τις κατευθύνσεις με τη βοήθεια των mecanum wheels. Οι ρόδες αυτές μας επιτρέπουν να κινηθούμε όπως θέλουμε στο επίπεδο, απλώς κάθε ρόδα χρειάζεται τον δικό της
κινητήρα. Έτσι, για την κίνηση της πόλης, χρειαζόμαστε 2 Hubs Wedo 2.0 με 4 κινητήρες και για το σταμάτημα χρειαζόμαστε 1 Hub με 2 αισθητήρες απόστασης (motion sensors Wedo 2.0). Αυτά τα 3
Hubs βρίσκονται στο ίδιο PC και ο προγραμματισμός γίνεται με το Scratch.
• Στο ίδιο PC είναι συνδεμένη μια webcam η οποία “βλέπει” τι της δείχνει το άλλο PC, αν πρέπει να μείνει η πόλη στο ίδιο σημείο ή αν πρέπει να μετακινηθεί.
• Στο 2ο PC έχουμε συνδέσει το microbit το οποίο κάνει τις μετρήσεις της φωτεινότητας και της θερμοκρασίας. Ο προγραμματισμός γίνεται με Mind+.
• Στο ίδιο PC έχουμε την αλλαγή των ημερών και των εποχών. Αναλόγως λοιπόν των μετρήσεων και της εποχής, εμφανίζεται στα leds του microbit και το αντίστοιχο σύμβολο, αν πρέπει να μείνει η πόλη ή
να μετακινηθεί, το οποίο “διαβάζει” η webcam που αναφέραμε.
• Οι μετρήσεις στο 2ο PC γίνονται όταν η πόλη είναι σταματημένη, το οποίο το καταλαβαίνει χρησιμοποιώντας 2 αισθητήρες απόστασης (motion sensors Wedo 2.0) που είναι συνδεμένοι στο Hub Wedo 2.0 κι αυτό με τη σειρά του με το Mind+.