Робот, звездна карта и колело на бъдещето са част от мега проектите на Александра Умленска
16-годишното момиче с награда от Британския съвет за вдъхновяващи жени в науката
16-годишната ученичка от ПМГ „Проф. Емануил Иванов“ в Кюстендил Александра Умленска създаде робот, захранван от водороден двигател. Уникалното изобретение спечели 3-о място на националното състезание КITE Projects, организирано от CoderDojo Bulgaria.
Първият проект на талантливата Александра е Star Seeker – звездна карта. Съставена е от над 500 звезди на базата на най-новата технология за провеждане на светлина – фиброоптични влакна. Участва на национални и международни състезания, като печели и специална награда. Следващото изобретение на ученичката в 11-и клас е уникално колело на бъдещето – „The past future bike“, което печели първо място в cъcтeзaниeтo “Гpaдoвe нa бъдeщeтo”, opгaнизиpaно oт Иĸoнoмичecĸия yнивepcитeт във Bapнa. Вдъхновено от градския транспорт в Париж през миналия век, то представлява колело, задвижвано от въздуха.
Родена в семейство на икономист и машинен инженер, Александра Умленска печели редица награди от национални конкурси, в свободното си време се занимава с конна езда и моторизъм, а голямата й мечта е да остави следа в науката.
– Здравей, Александра. Би ли ни представила своя робот? Има ли си име? Колко е висок и колко тежи?
– Роботът се нарича AUHydroBot2021. Тъй като това е третият ми проект, реших да включа в името му част от инициалите си. Разработката има за бъдеща цел да се задвижва от водород и това е ключовата част от наименованието му. Една от главните причини за създаване на проекта е да представи значимостта на екологията и иновациите, тъй като годишно доказано умират над 5 милиона души от замърсяване на въздуха, което пък влияе върху качеството на живот.
Проектът представлява робот, който се задвижва от екологично чист източник на енергия. Включва добавки, които помагат за употребата му в модерното ежедневие. Той е в етап на разработка, като последният етап е постигнат теоретично и са направени практически тестове на самостоятелно създадени водородни клетки.
Включва модул за дистанционно управление с 4 релейни изхода, скачащ код и 4 режима на работа – с прехвърляне, тригерно, за време, със задържане. Корпусът и шасито са етажирани и олекотени. Съставени са от профили, колела, поликарбонат и алуминиеви кантове. Добавена е камера с интелигентен режим на следене и релета с цел реверсиране на моторите, чрез които роботът се движи спрямо обекта. Той има и режим за ръчно управление чрез дистанционно или чрез приложението за управление на камерата, което дава и възможност за обмен на звук и наблюдение.
За задвижването са използвани два мотор-редуктора и допълнително окабеляване, предварително симулирано. Създадени са чертежи за цялостния вид на робота.
Захранването използвано до момента премина от 12V литиево-йонен акумулатор до хибридна комбинация между употребата на екологична слънчева енергия и резервен литиево-йонен акумулатор, за да бъде приспособен и към по-неблагоприятни условия.
Към AUHydroBot2021 е добавено умно реле с цел автоматизация и роботизация на процесите, което е програмирано чрез функционални блокови диаграми, HMI, BBC Microbit и таблет с цел хуманизация, нормализиране на отношенията робот – човек и възможности за онлайн и офлайн достъп до документи, социални мрежи и други. Теоретичното захранване е чрез водород с цел завършване на процеса на декарбонизация. Представено е от процеса електролиза – електролизна клетка и воден затвор, който възпира връщането на водорода към системата. Чрез топлината, получена при изгаряне на водород се загрява парогенератор и получената пара завърта парната турбина, чрез чието принудително завъртане се генерира електричество. Различните елементи от теоретичното захранване са създадени и тествани, като очакват скорошно взаимодействие. Масата на робота варира спрямо добавките към него, но има олекотен дизайн. Височината му е около метър, но може да се изменя спрямо вида на шасито, което се използва.
– За какво служи?
– Възможностите за персонализиране на робота чрез добавките обуславят различните му приложения – от робот-асистент, рецепционист и други до приятел за деца и възрастни, който има образователна роля и е представител и на нуждата от екологични решения.
Целта му е улеснение на ежедневието чрез въвеждане на роботизация и екологични методи, употреба на безвъглеродно гориво, нормализиране на отношенията робот – човек и промяна в ежедневието.
Сегашната употреба на AUHydroBot2021 е демонстративна, затова не е програмиран да бъде специфично насочен към дадена сфера.
– Подобен проект струва време и пари. Колко време и колко пари бяха необходими за постигане на твоята цел?
– Според мен един проект никога не може да бъде довършен, тъй като се създават нови иновации, които могат да бъдат прибавяни. Първите ми два проекта мисля, че са стигнали същинското си развитие, като бяха създадени в рамките на няколко месеца, но роботът има още много възможности. Освен теоретичното му задвижване да се превърне в действително, може да се развие кодът, външният вид, функциите и сензорите. Работата с водород е изключително прецизна, заради взривоопасните му свойства, но изградих методи за безопасното му използване и въпреки това, крайната изработка може да продължи от месеци до години.
Семейството ми и аз инвестираме в проектите, тъй като за нас те са вложение в бъдещето. За момента не искам да се обвързвам със спонсори, тъй като предпочитам проектите ми да бъдат изцяло независими от външни фактори.
– Как се роди идеята за твоя робот?
– Когато реших да обединя проектите The Past Future Bike и Star Seeker в концепцията за умни градове, усещах липса. От друга страна забелязвах много неща в ежедневието си, които исках да променя, за да бъда по-ефективна. Екологията е тема, която винаги има ключово значение. По тази причина реших да обединя всички компоненти и да създам робот, който има сходни черти с други роботи по външен вид и функция, но е необичайно задвижван.
– Писателят-фантаст Айзък Азимов е написал много творби с главни герои – роботите. А ти черпиш ли вдъхновение от книги или филми на тази тематика?
– Любимите ми книги са свързани с икономика, технологии и предприемачество. Не черпя от тях идеи, но изграждам общата си представа за иновациите и ключовите моменти в развитието на тези насоки, обогатявам познанията си и по-скоро виждам какво липсва, отколкото заимствам, като по този начин създавам лична позиция. Бих казала, че научно-фантастичните филми и книги са интересна предпоставка за младото поколение да мечтаят за развитието на бъдещето и насърчавам запознаването не само с научни тематики, но и такива, които развиват въображението и креативността.
– Има ли поле роботиката в България?
– Роботиката определено има поле за развитие в България и е започнало внедряването ѝ постепенно. Ключов фактор е необходимостта от изключване на схващането, че роботите ще изместят човека. Те ще бъдат до нас и ще ни асистират, но никога няма да достигнат уникалните човешки черти.
Трябва да се създаде възможност за бързо внедряване на иновации. Интересно е, че България е една от най-добре развиващите се страни в робот-асистираната хирургия. Действат различни организации и асоциации на територията на страната, които си партнират с фирми, включително и чуждестранни инвеститори. Положителна страна е, че се предоставя поле за изява на млади таланти в сферата на роботиката.
– Как ще изглеждат роботите на бъдещето?
– Според мен в бъдеще ще се развиват два вида роботи – хуманоидни, които максимално се доближават до човешкия вид и такива, които нямат връзка с него, тъй като все още много хора ще се притесняват от влиянието на роботизацията и близостта на технологиите до хората. Също така ще е и ключова оптималността и ефективността. За пример можем да дадем индустриалните роботи, тъй като тези, на които са им необходими хуманоидни черти са само изключения.
– Смяташ ли, че роботите ще бъдат по-умни от хората?
– Роботите ще имат много черти, които ще отразяват влиянието на недостатъците в човешкия вид. Те ще оперират със забележителна памет, но никога няма да бъдат по-умни от нас. Ще бъдат физически стабилни, но постоянно зависими от различни фактори, включително и източник на енергия. Ключовото е, че те са създадени от хората и винаги ще бъдат подвластни. Един фактор за това е, че човек не е перфектен и съответно, колкото и голяма група от професионалисти да работят по дадена система, те отново няма да достигнат дадена цялостна идеология. Има примери за изкуствен интелект, който е развивал притеснителни за времето си възможности за комуникация и е бил изключен.
– Разкажи ни за предишните си проекти – звездна карта и колело на бъдещето. Каква е тяхната история?
– Звездната карта постави началото на изобретенията ми. Даде ми увереност и ме насърчи да продължа да се развивам в сферата на технологиите.
The Past Future Bike представлява колело, задвижвано от въздух чрез двойно действащ пневматичен цилиндър, който издържа 40 000 000 цикъла без промяна, бутилка с въздух под налягане, механизъм от зъбни колела и вериги. Използва се енергията на сгъстения въздух, за да се извърши възвратно-постъпателно движение и в двете посоки, което се превръща във въртеливо. Бутилката от стомана има живот между 30 и 35 години и може да бъде напълно рециклирана. Въздухът е неизчерпаем екологосъобразен ресурс на енергия, който е с широка употреба, безплатен и достъпен. Мощността на The Past Future Bike e 0,96 конски сили. Разходът е 1,4 ст/км. Добавките към него подпомагат употребата му в модерния град.
– А какво беше първото ти изобретение, помниш ли?
– Благодарение на професиите на родителите ми бях въведена в технологиите още от съвсем малка неусетно. Започнах да разглобявам, сглобявам и създавам малки устройства.
Имах интерес към различни конструктори, но първият ми същински проект е звездната карта. Star Seeker съдържа повече от 50 от най-големите съзвездия – зодиакални, на животни, митични същества и герои, предмети – съставени от над 300 звезди. В проекта е използвана най-новата технология за провеждане на светлина – оптични влакна, голям светодиод, който представлява Полярната звезда и други светодиоди за цялостно осветление. Мултивибратори и рид контакти са монтирани на всяко съзвездие и когато се приближи магнит, то започва да мига. Добавен е контролер с образователна цел, като проектът е вдъхновил много деца, младежи и възрастни да погледнат към Космоса като важна бъдеща перспектива.
Може би това беше ключовата първа стъпка, която направих, тъй като масово децата започват начинанието си в технологиите единствено чрез конструктори, докато аз започнах с базови умения за работа с инструменти и материали, което допринесе и за последващото ми развитие. Бих казала, че Star Seeker пасва перфектно с концепцията The Smart Future, в която обединих всичките си разработки, тъй като картата има основна образователна цел.
– Печелила си много награди. Коя от тях е най-ценната?
– За мен наградите нямат стойност без това, което седи зад тях – познанията и опитът, които печеля. Участието ми на първото национално състезание, което беше по природни науки беше ключово за изграждането ми на представа за сферата на състезанията.
Тази история е част от есето ми, в което разказах за предизвикателствата, които съм срещнала до момента в науката и успях да спечеля една от най-ценните си награди – първо място на конкурса „Силна нежност“, присъдена от Британски съвет по време на Европейската нощ на учените през 2020 година, тъй като тя е за вдъхновяващи жени в науката. Призът ми вдъхва увереност, че съм оставила следа и съм повлияла поне на един човек с дейността си.
– Твоите родители са машинни инженери. Помагат ли ти в реализирането на проектите ти?
– Майка ми е икономист, а баща ми е машинен инженер-конструктор и имат собствен бизнес в сферата на машиностроенето. Помагат ми по време на обучението и във финансирането на проектите, но държа да изготвям сама разработките си, тъй като участвам с тях на различни състезания и смятам, че е важно да бъда равнопоставена с конкуренцията си.
– Разкажи ни за своето училище. Със сигурност твоите преподаватели и съученици се гордеят с теб. А ти с тях?
– Уча в Природо-математическата гимназия в град Кюстендил в профил „Математически“ с профилиращи предмети математика, информатика и информационни технологии. Благодарна съм на помощта и подкрепата на своите приятели и роднини. Гордея се с успехите им и съм щастлива за резултатите и постиженията на училището си.
– Кои са силните ти и кои – слабите ти страни в училище?
– Най-силната ми страна в училище е математиката като предмет. Тази година станах и част от най-иновативната платформа за преподаватели в България. Обожавам да споделям знанията си и да помагам на другите с един от най-интересните предмети за изучаване, който дава възможност за развитие в различни перспективни сфери.
Тъй като в училище се изучават предмети след завършване на първи етап на средно образование, към които имаш засилен интерес, не бих казала, че имам такъв, в който проявявам значителна слабост, но извън училище обичам да приемам предизвикателства в сферите, в които имам най-много слаби страни, за да мога да се надграждам. Съжалявам, че учебната програма не ми позволява да продължа да изучавам физика и химия, тъй като за мен те са фундаментални, интересни и предизвикателни науки.
– Какво би искала да учиш след завършване на средното си образование?
– Целта ми е да завърша машинно инженерство. Стремя се да остана в България по време на образованието си, но със сигурност ще се развивам в родината си. Колебаех се за сферата, в която ще реализирам познанията си, тъй като тази специалност ми дава изключително много възможности, но се спрях на медицинската техника, тъй като тя е социално значима. Тази технологична ниша е сфера на развитие на едни от най-новите технологии, като все още много малко възможности са разкрити, въпреки че наблюдаваме уникални роботизирани системи и уреди.
– Знаем, че извън науката, твоя голяма страст са моторите. Защо е така?
– Една от магистратурите, които разглеждах като възможност беше автомобилостроенето, но реших, че за моето развитие е по-подходяща медицинската техника и бих оказала по-голямо влияние и развитие върху нея. От малка имам интерес към различни моторни превозни средства – от влакове до мотори и да изкарам книжка беше една от големите ми мечти.
Предполагам, че страстта ми е повлияна и от другите ми хобита. Моторите дават свобода и възможност да използваш превозно средство не само за да изминеш определено разстояние, но и да изпитваш удоволствие от това. Интересното е, че мотористите създават и много стабилна и подкрепяща се общност, което още повече ме привлича към тази страст.
– Какво обичаш да правиш в свободното си време?
– В свободното си време освен да разработвам изобретения и да уча нови неща, обичам да тренирам конна езда. За пръв път се качих на кон на 4-годишна възраст и бих казала, че чувството е несравнимо особено когато ездата за теб не е само развлечение, но и спорт. През лятото обичам да карам колело, като се стремя всеки ден да изминавам по 50 км, но се увличам и по триковото каране. Покрай състезанията се развих и в творческото писане. Отделям време за приятелите и семейството си, тъй като те имат важно значение за мен.
– С какво ще запомниш 2021 година?
– Ще я запомня като най-значимата година за мен – необичайна, изпълнена с успехи и вълнения. Освен в професионален план, успях да развия третия си проект, изпълних една от личните си мечти, организирах собствен уебинар на тема Cities of the future, който срещна голяма подкрепа освен от публиката, и от организации, които подпомогнаха реализацията му. Радвам се, че успях да стана и част от преподавателски екип и да преподавам това, което обичам. За мен математиката е начин на мислене, който се изгражда. Очаквам до началото на новата година да има развитие и на други мои дейности, които ще продължат и през следващите години.
– Как пандемията от Ковид се отрази на теб и твоите връстници?
– В професионален аспект имах изключителна възможност за развитие – разработка на проекти, усъвършенстване на умения, изучаване на материал, който не конфигурира в учебната програма. В личен аспект имах повече свободно време, което да прекарвам с близките си, въпреки че по-голямата част от него беше онлайн. Технологиите само ни дават шанс за комуникация при различни форсмажорни обстоятелства, а не ни ограничават.
За мен онлайн обучението беше по-успешно от всеки вид обучение до момента, тъй като работех усърдно самостоятелно, а повечето състезания се провеждаха онлайн, което ми даде възможност в един ден да „бъда“ в различни краища на България, защо не и в света?
За моите връстници бих отговорила, че мотивацията за придобиване на нови знания би трябвало да се покачи по време на дистанционното обучение, което не съм сигурна доколко беше успешно, но определено и други ученици използваха тази възможност максимално.
– Коя е следващата ти голяма мечта?
– В краткосрочен план се надявам на професионални и лични успехи, доразвиване на робота AUHydrobot2021 и започване на разработката на нов проект. В дългосрочен план ще завърша за машинен инженер-конструктор и мечтая да оставя следа след себе си в науката.
Светлана ВИДИНСКА
