Силой мысли

Ученые из ТГТУ представили уникальные разработки на национальной выставке «Вузпромэкспо-2020»

Более ста высокотехнологичных новинок, семьсот пятьдесят уникальных экспонатов, сто тысяч онлайн-посетителей. В Москве завершилась ежегодная национальная выставка «Вузпромэкспо-2020». Среди ключевых тем – разработка нового нацпроекта «Наука и Университеты». В числе прочих тем здесь обсудили развитие науки, ее популяризацию среди молодежи и цифровую трансформацию образования. А самой зрелищной частью стала демонстрация достижений отечественной науки. Свои разработки представили и ученые из Тамбова.

УМНАЯ СЕТЬ

Тамбовский государственный технический университет представил сразу шесть экспонатов. Среди них - роботизированный комплекс для мониторинга качества и сортировки фруктов.

Узнать то, что находится внутри фруктов и овощей, определить дефекты и автоматически отбраковать опасные для всего урожая корнеплоды – все это может робот. Подобные исследования для России пока еще в новинку. Разработки в этой области ученые ТГТУ начали вести еще в 2016 году. Первые исследования были посвящены клубням картофеля. Дефекты «искали» с помощью высокоскоростного тепловизора. Результаты превзошли ожидания, однако такой метод показал недостаточную эффективность на других плодах. Например, не все заболевания яблок тепловизор считал за дефекты. Разрешить задачу помогли космические технологии.

– Когда мы начали работу над этой проблематикой, оказалось, что исследований, посвященных контролю качества пищевой продукции с помощью гиперспектральных камер, очень мало. За рубежом эти исследования начались примерно пятнадцать лет назад, когда гиперспектральные камеры стали доступны. Изначально они использовались для дистанционного зондирования из космоса, – рассказывает доцент кафедры мехатроники и технологических измерений ТГТУ Андрей Егоров.

Роботизированный комплекс позволяет за час проанализировать около пятисот килограммов яблок. Фрукты загружаются в специальный отсек, а затем «прогоняются» через гиперспектральную камеру. Полученные снимки обрабатывает нейронная сеть.

– Чтобы обучить нейронную сеть определять заболевания по трем сортам яблок нового урожая, были получены около пятидесяти тысяч гиперспектральных снимков, – добавляет Андрей Егоров. – У каждого сорта – своя особенность. Поэтому и при спектральном анализе каждый сорт выглядит по- разному. Обучать нейронную сеть приходилось по каждому виду, и уже затем проводились комплексные исследования.

Аналогов роботизированному комплексу в России нет. Сейчас разработки ведутся совместно с индустриальным партнером вуза – научно-производственным объединением «Андроидная техника». Проект прошел апробацию и готов к использованию на производстве.

– Применение этого комплекса поможет автоматизировать процесс сортировки, избавить человека от однообразной и монотонной работы, а также обеспечить качество продукции, поступающей на прилавки магазинов или на хранение. На следующем этапе разработки совместно с вузами, партнерами по научно-образовательному центру мирового уровня «Инженерия будущего», будет создан мобильный роботизированный комплекс для мониторинга и выполнения технологических работ в условиях интенсивного фруктового сада, - рассказывает руководитель проекта, заведующий кафедрой мехатроники и технологических измерений ТГТУ Александр Дивин.

ПРАВИЛЬНО ДЫШАТЬ

Тяжело в учении, легко в работе: еще одна разработка ученых ТГТУ создана для работников горнодобывающей промышленности. Анализ последствий катастроф на угольных шахтах показал, что многие из людей, погибших при авариях, попросту неэффективно использовали средства индивидуальной защиты органов дыхания – самоспасатель.

Каждого шахтера обучают правилам пользования самоспасателем, тем не менее в условиях реальной опасности справиться со стрессом могут не все. Ресурс самоспасателя – в среднем шестьдесят минут. В состоянии стресса человек начинает интенсивнее дышать, тем самым он потребляет больше кислорода. Ресурс прибора вырабатывается быстрее, и человек не успевает выйти из задымленного помещения.

Директор Центра коллективного пользования «Цифровое машиностроение» ТГТУ Денис Дедов поясняет: сейчас обучение сотрудников горнодобывающей промышленности происходит на реальных образцах самоспасателей непосредственно в шахтах. Оценить эффективность процесса при таком подходе, а также проконтролировать физическое состояние человека просто невозможно.

Над созданием тренажерного комплекса, позволяющего имитировать физические нагрузки, которые испытывает шахтер в процессе эвакуации из аварийной шахты, ученые ТГТУ работали по заданию Министерства промышленности и торговли совместно с корпорацией «Росхимзащита» – основным поставщиком самоспасателей в России. Работа началась еще в 2015 году.

– Тренажер состоит из трех частей: беговой дорожки, шлема виртуальной реальности и имитатора самоспасателя. Беговая дорожка имеет угол наклона до тридцати градусов, что позволяет имитировать рельеф шахты. Вторая часть тренажерного комплекса, виртуальная шахта, создана на основе технологий виртуальной реальности, – поясняет Денис Дедов.

Человек надевает шлем и попадает в виртуальную модель шахты. Поначалу все работает в штатном режиме, но задача разработчиков – не провести экскурсию по объекту, а научить персонал правильно действовать в аварийных ситуациях. Взрывы и возгорания точно имитируют реальные аварии, погружая человека в опасное положение.

– Эта часть тренажера помогает создать стрессовую ситуацию, приближенную к реальной, –добавляет Денис Леонидович. – Третья часть тренажера – имитатор самоспасателя, который позволяет развить навыки эффективного дыхания в аппарате.

ВКЛАД В БУДУЩЕЕ

Из шести представленных ТГТУ образцов на выставке «Вузпромэкспо» два посвящены разработкам в области здравоохранения. Одно из достижений – программно-аппаратный комплекс прогнозирования рисков эпилепсии. Устройство крепится на руку как браслет и регистрирует информацию о двигательной активности человека во время его сна. Полученная информация сохраняется на карте microSD. Данные пациент передает врачу для дальнейшего исследования.

– Информация, полученная о рисках эпилепсии во время сна, считается наиболее ценной, – рассказывает начальник отдела внедрения новой техники центра новых информационных технологий ТГТУ Сергей Егоров. – Создание этого комплекса вызвано тем, что в настоящее время единственным надежным средством, которое предназначено для регистрации эпилептиформной активности, является электроэнцефалография (ЭЭГ), ее разновидность – ночной видео-ЭЭГ-мониторинг, но такие процедуры выполняются только в амбулаторных условиях сертифицированными специалистами. К тому же это очень дорогая процедура, и может потребоваться не один сеанс, поскольку речь идет об анализе нестационарного процесса, и результаты, полученные во время одного сеанса, могут оказаться неадекватными. Мы предлагаем доступное устройство, при помощи которого пациент способен сам у себя дома получать результаты, которые затем может передавать врачу либо самостоятельно, либо посредством телекоммуникаций.

Применение такого комплекса позволит также решить проблему малых населенных пунктов, расположенных далеко от лечебных учреждений.

Планируется выпуск системы прогнозирования рисков эпилепсии в промышленных масштабах. Учеными ТГТУ уже получен патент Российской Федерации на устройство регистрации двигательной активности.

ПОДДЕРЖКА ДЛЯ НАУКИ

В начале декабря пришла еще одна хорошая новость из мира науки. Правительство одобрило поддержку и финансирование новой пятерки научно-образовательных центров мирового уровня, среди которых

– НОЦ «Инженерия будущего». В его состав входят пять регионов. Нашу область представляет Тамбовский государственный технический университет.

Первая пятерка научно-образовательных центров заработала еще в прошлом году. НОЦ «Инженерия будущего» объединил Самарскую, Пензенскую, Ульяновскую, Тамбовскую области и Республику Мордовия. Якорными индустриальными партнерами выступают крупнейшие российские корпорации «Роскосмос», «Ростех» и «РЖД».

ТГТУ практически с самого начала присоединился к команде центра. Соглашение о сотрудничестве было подписано в марте 2020 года. С этого момента университет активно включился в совместную работу над научными и образовательными проектами.

В научный блок программы НОЦ вошли проекты ТГТУ в области развития новых материалов, умного агро, новых медицинских технологий, в образовательный блок – предложения по формированию компетенций «Инженера будущего».

Поддержку развитию НОЦ оказывает администрация Тамбовской области. В октябре было подписано соглашение между регионами – членами о сотрудничестве в сфере развития деятельности научнообразовательного центра «Инженерия будущего». Как отметил первый заместитель главы администрации области, руководитель аппарата главы администрации области Олег Иванов, в рамках реализации программы НОЦ в регионе будет осуществлен комплекс мер, включающий поддержку из регионального бюджета фундаментальных и прикладных научных исследований, в том числе исследований молодых ученых, привлечение индустриальных партнеров и инвесторов.

– Коллаборация всегда усиливает свой эффект за счет привлечения сильных сторон каждого участника. А состав участников НОЦ «Инженерия будущего» действительно внушительный: это сильнейшие вузы пяти регионов России, крупные индустриальные партнеры. В тесном взаимодействии науки, образования, бизнеса и власти научно-технологический прорыв обеспечен правильной постановкой задачи, общей концептуальной и функциональной работой, апробацией и масштабированием идей и проектов программы НОЦ, – считает ректор ТГТУ Михаил Краснянский.

В Минобрнауки подвели итоги XII конкурса по кооперации вузов, науки и реального сектора экономики в рамках 218-го постановления правительства. Субсидии из федерального бюджета на реализацию высокотехнологичных проектов получат десять победителей конкурса. В их числе – коллектив ученых Тамбовского государственного технического университета.

Проект-победитель посвящен созданию комплекса по переработке отходов птицефабрик, деревообрабатывающего и других производств в электрическую и тепловую энергию

Анна МЕЩЕРСКАЯ
Тамбовский курьер.2021.№2.С.7
Скачать