1. Задания для младшей возрастной категории (6–9 лет)

Младшая возрастная категория может выбрать как задания 1.1–1.3, так и любые другие из списка. 

Ребята старше 9 лет могут выбрать любые задания, кроме как для младшей возрастной категории.

1.1. Домашний повар

Когда человек просыпается рано утром и надо куда-то спешить, то часто не завтракает, потому что нет времени на готовку. Подобная оплошность негативно влияет на здоровье. Попробуй решить эту проблему и разработай оригинальное устройство, способное приготовить вкусный завтрак (ингредиенты можно приготовить и положить в устройство с вечера).

1.2. Экспонат Minecraft

Задачу предоставила компания «RoboUniver»:

Представь, что виртуальные миры Minecraft приходят в нашу реальность, и у нас открываются музеи в стиле Minecraft на самые разные научно-популярные темы — от анатомии и биологии до географии и физики. Разработай интерактивный (взаимодействующий с человеком), желательно с механикой и электроникой, выставочный экспонат, который будет воспроизводить в реальной жизни действие любого из механизмов Minecraft (примерный перечень есть тут) или любого другого его объекта. Пример описания такого экспоната тут.

1.3. Освоение космоса

Задачу предоставила компания «Voltbro»:

При освоении космического пространства за пределами земной орбиты перед человечеством возникнет множество вызовов. Предложи свое техническое решение и создай прототип устройства, которое сможет ответить на эти вызовы и позволит человеку достигнуть далеких планет.

2. Аддитивные технологии

Задачи 1–3 предоставила компания «PICASO 3D»

2.1. 3D модели для помощи в изучении школьных предметов (блок точных наук)

В любом предмете есть сложные темы, которые хочется разобрать более детально, поэтому нас так занимают музейные экспозиции, макеты, которые можно потрогать руками, вообразив изучаемый предмет во всей красе. Пофантазируй:

1. Разработай модели для 3D печати в формате *.stl, которые могут использоваться как вспомогательные материалы для изучения одного из школьных предметов:

• Астрономия
• Алгебра (логика)
• Геометрия
• Информатика
• Математика начальная школа
• Стереометрия
• Технология
• Черчение
• Биология
• География
• Окружающий мир
• Природоведение
• Физическая культура
• Физика
• Химия
• Экология
• Иностранный язык
• История
• Литература
• Музыка
• МХК, искусство
• ОБЖ
• Обществознание
• Русский язык
• Экономика

2. Расскажи, почему ты выбираешь именно этот предмет и тему.

3. Запиши процесс создания модели на видео — можно ускорить.

4. Не забудь приложить к заявке сам *.stl-файл.

Мы планируем создать большую библиотеку проектов — и будем рады, если ты согласишься поучаствовать в этом большом проекте!

5. Запусти задание на 3D принтер через облако — удалённо 🙂

2.2. 3D модель головоломки

Кто из нас не любит поломать голову над интересной задачкой, игрой или загадкой? А сколько вариантов головоломок-конструкторов существует — и 3D пазлы, и криптексы / шкатулки с секретом, и различные вариации катамино.

Пофантазируй и разработай свою головоломку!

Для этого нужно:

1. Придумать классную идею. Убедись, что до тебя её еще никто не воплотил 🙂
2. Создать эскиз на бумаге и проверить работоспособность своей головоломки.
3. Разработать модели для 3D печати в формате *.stl. Помни, что если деталей несколько — они должны собраться (подсказка).
4. Записать процесс создания моделей на видео — можно ускорить.
5. Не забудь приложить к заявке сам *.stl-файл.
6. Запустить задание на 3D принтер через облако — удалённо.

2.3. 3D механизмы

Любой фантастический фильм или книга пестрит изобретениями и механизмами — от роботизированных помощников по дому до простых — рычага, винта, ворота.

Вспомни, пофантазируй — и создай свой механизм! Он может быть, как повтором существующего устройства или его исторического аналога (но тогда обязательно расскажи, почему ты выбираешь именно его), так и предметом отдаленного будущего.

Для этого тебе нужно:

1. Придумать классную идею. Сначала создай эскиз механизма на бумаге и проверь его.
2. Рассказать историю создания своего изобретения, существует ли оно (существовало или скоро будет изобретено), для чего оно предназначается, как его использовать. Этот пункт обязательный!
3. Разработать модели для 3D печати в формате *.stl, помни, что если деталей несколько — они должны собраться (подсказка).
4. Записать процесс создания моделей на видео — можно ускорить.
5. Не забудь приложить к заявке сам *.stl-файл.
6. Запустить задание на 3D принтер через облако—  удалённо.

* Задание должно было сделано специально для конкурса ШУСТРИК и без видео с процессом создания модели принято не будет.

3. Аэрокосмические технологии

3.1. Система разделения космической ракеты

Задачу предоставила компания «VoltBro» (Лаборатория общей механики Института механики МГУ имени М.В. Ломоносова):

Ракеты, выполняющие полезную миссию, часто имеют конструкцию, состоящую из двух или нескольких ступеней, отделяющихся на определенных стадиях полета. Предложи все возможные, с твоей точки зрения, способы разделения ступеней. Опиши преимущества и недостатки каждого способа. Разработай конструкцию оптимальной, с твоей точки зрения, системы разделения ступеней и реализуй ее.

3.2. Солнечный датчик

Задачу предоставила компания «СПУТНИКС»:

Солнечный датчик предназначен для использования в системах ориентации и стабилизации космических аппаратов для определения направления на центр видимого диска Солнца. Разработай солнечный датчик, который будет работать вместе с микроконтроллером Arduino. Угол направления на источник света должен выводиться в монитор порта или на дисплей с максимально возможной точностью, но не менее 20 градусов.

3.3. Мини-лаборатория

Задачу предоставила компания «Геоскан»:

Космические аппараты даже небольшого размера необходимо оснащать полезной нагрузкой. Например, для макета полезной нагрузки малого космического аппарата типа Cubesat 3U (что такое кубсат), этой нагрузкой может являться герметичная мини-лаборатория по автономному выращиванию семян незабудки или иного растения. Придумай и реализуй подобную лабораторию, которая самостоятельно может сажать, ухаживать за растениями и анализировать их.

3.4. Добытчик ресурсов

Задачу предоставила компания «Роббо»:

Человек уже активно исследует ближайшие к Земле планеты. Но зачастую полезные ресурсы есть на астероидах, есть даже астероиды, состоящие из алмазов. В будущем, возможно, это будет прекрасный способ добычи ресурсов.  Очень экологичный, т.к не нужно выкачивать недра Земли. Как должен выглядеть бурильщик астероидов? С какими проблемами он столкнется, какой инструментарий будет нести на борту? Как ему работать в условиях отсутствующей (очень малой) гравитации и как искать полезные ископаемые? Что он будет добывать и как? Ответь на эти вопросы и спроектируй свой добытчик ресурсов, а если хватит сил, то придумай способ доставки ресурсов обратно на Землю.

3.5. Концептуальное проектирование авиационного двигателя

Задачу предоставил «Институт двигателей и энергетических установок Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва»:

Разработай термогазодинамический проект авиационного газотурбинного двигателя с использованием альтернативного «зеленого» топлива для заданного маршрута Москва — Владивосток. Представь свой макет летательного аппарата с разработанным инновационным двигателем.

3.6. Беспилотный летательный аппарат

Задачу предоставил «Институт двигателей и энергетических установок Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва»:

Разработай уникальный Беспилотный летательный аппарат (БПЛА), способный безопасно доставлять мелкогабаритные грузы весом менее килограмма в городских условиях на расстояния до 7км. Предоставь его макет, объясни принцип работы, технологию изготовления и сборки элементов конструкции, обоснуй целесообразность проекта с экономической точки зрения. Разработка должна быть креативной и не копировать существующие БПЛА. Твоя фантазия ограничивается только законами физики.

4. Прикладная электроника

4.1. Датчик дыма

Задачу предоставил «Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций», кафедра Электронных и квантовых средств передачи информации (ЭКСПИ):

Для разработки различных устройств автоматики и робототехники активно используют микроконтроллерные решения. Одной из наиболее популярных является микроконтроллерная плата Arduino. Подключая к ней различные периферийные устройства, можно сократить время разработки действующего прототипа. Также подобные платформы нашли применение в системах «Умный дом». Разработай собственную конструкцию датчика дыма для подключения к плате Arduino. Устройство датчика должно предполагать подключение к аналоговому и цифровому портам микроконтроллера.

4.2. Управление двигателем

Задачу предоставил «Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций», кафедра Электронных и квантовых средств передачи информации (ЭКСПИ):

Для автоматизации полива растений тепличного хозяйства необходимо каждый вечер обеспечить работу электрического насоса в течение 15 минут (этого времени хватает для нормального полива всех растений в теплице). Разработай электронное устройство, удовлетворяющее указанным требованиям, и реализуй действующий макет, иллюстрирующий работу системы. В схемотехническом решении не допускается применение микроконтроллеров, а также модулей часов реального времени.

4.3. Спутниковый передатчик для изучения белых медведей

Задачу предоставил «Центр морских исследований МГУ» и «РОО Совет по морским млекопитающим»:

Для изучения белых медведей используются спутниковые передатчики. Для самок они сделаны в виде ошейников, что не подходит для самцов, так как их шея в обхвате больше головы (они их быстро сбрасывают). Разработай новый спутниковый передатчик, подходящий и для самцов, и для самок.

5. Интернет вещей

5.1. Умное зеркало

Каждый раз, когда приходится выходить на улицу, невольно появляется необходимость в подборе одежды. То, как одеться, зависит от погоды на улице, но не всегда, глядя в окно, можно понять, что нас там ожидает. Для облегчения мук выбора разработай макет зеркала, которое будет выводить все необходимы данные о погоде (температуру, давление, скорость ветра и «ощущаемую температуру»). Для получения всех данных может понадобиться взаимодействие с интернетом — не стесняйся и пользуйся. Но, помни, зеркало должно остаться зеркалом.

5.2. Умный стол

Умный дом уже достаточно распространен среди изобретателей-конструкторов. Множество повседневных задач удалось автоматизировать, что сделало жизнь комфортнее. Однако, не все атрибуты жизни подвержены автоматизации, например обычный обеденный стол. Разработок «умного стола» не так много, поэтому потенциал для творчества весьма велик. Попробуй придумать, как можно сделать обычный кухонный стол «умным» и разработай собственный макет такого устройства.

6. Биотехнологии

6.1. Получение новых пищевых ингредиентов
Задачу предоставил Факультет биотехнологий Университета ИТМО:

Пищевая ценность продуктов питания в последние годы значительно снизилась вследствие изменения условий их производства. В результате, среди населения РФ наблюдается значительное распространение алиментарно-зависимых
заболеваний. Решение данной проблемы видно в широком использовании функциональных продуктов питания. Разработай технологическое оборудование для проведения биокаталитической конверсии или синтеза для получения новых пищевых ингредиентов с заданными функциональными свойствами и пищевых продуктов на их основе.

6.2. Оборудование для глубокой конверсии побочных продуктов
Задачу предоставил Факультет биотехнологий Университета ИТМО:

Такие актуальные проблемы, стоящие перед человечеством, как дефицит пищевых веществ (в особенности белковых), загрязнение окружающей среды и недостаток сырьевых ресурсов трудно решить традиционными методами. Одним из разумных решений является применение безотходных технологий отрасли. Придумай и разработай технологическое оборудование для глубокой конверсии побочных продуктов и отходов переработки сырья растительного и животного происхождения с целью извлечения максимального количества пищевого белка.

7. Промышленный дизайн

7.1. Универсальный держатель

В момент движения на автомобиле у водителя есть множество вещей, которые необходимо иметь при себе в доступе, например: кружка с кофе, телефон с навигатором, солнечные очки и провод для зарядки. Придумай вариант универсального держателя этих принадлежностей с учетом удобства размещения на приборной панели и быстрого доступа к каждой вещи.

7.2. Система хранения и использования

Наверняка тебе знакома ситуация, когда дома на ванне постоянно стоит большое количества различных тюбиков и баночек для гигиены и ухода за телом. Это может вызывать зрительный дискомфорт, т.к. скорее всего они все имеют разную форму и цвет. Разработай универсальную установку, куда можно разместить хотя бы часть средств. Учти, что пользоваться всеми средствами должно быть так же просто, как и было раньше. Попробуй автоматизировать процесс получения заданного количества необходимого средства.

8. Судостроение

8.1. Автономное плавательное средство сбора материалов для исследования флоры и фауны
Разработка новых месторождений полезных ископаемых подразумевает исследование местности, получение информации о флоре и фауне и принятии решения насчет возможности проведения разработки. Если для работы на суше существует много видов роботизированных установок, то для воды все не так просто. Разработай конструкцию плавательного средства для перемещения по воде БЕЗ помощи человека (т.е. автономно) и сбора образцов воды и почвы в водоеме по заранее отмеченным точкам. Помимо этого, установка должна уметь собирать фауну в различных частях водоема.

8.2. Подводная лодка

Разработай конструкцию подводной лодки с возможностью управления всплытием и погружением аппарата. Желательно, чтобы установка могла управляться дистанционно и была способна вмещать в свой корпус «полезный груз».

9. Машиностроение / Робототехника

9.1. Робот-мерчендайзер

Задачу предоставила компания «MGBOT»:

Разработай мобильного робота для магазина, способного работать в двух режимах:

• Мерчендайзер с техническим зрением или датчиками ориентации (гироскоп, датчик линии, датчик препятствий), способный перемещаться между стеллажами и определять позиции, которых не хватает на полках. После определения таких позиций робот отправляет сигнал в систему закупок для дальнейшей обработки.
• В свободное от мерчендайзинга время, робот будет выполнять функцию помощника. Покупатель, взяв специальный ключ при входе, может вызвать такого помощника к себе. Робот сможет проводить покупателя к нужной позиции в магазине. Ключ может обладать GPS-меткой, чтобы робот всегда мог найти покупателя в магазине и в любой момент оказать ему помощь. Альтернативой ключу может являться мобильное приложение, к которому можно подключиться при входе в магазин.

9.2. Умная метеостанция
Задачу предоставила компания «MGBOT»:

Разработай и реализуй концепт «умной метеостанции», которая включает в себя измерительные приборы окружающей среды (термометр, анемометр, осадкомер и другие). При этом метеостанция может быть способна к проводному или беспроводному подключению для передачи данных. Алгоритм блока управления метеостанции должен содержать аналитические процессы по предсказыванию погоды, либо синхронизировать полученные данные со сторонними сервисами (Яндекс.Погода и другие) для сравнения полученной информации. Вывод данных можно осуществлять в мобильное приложение, либо интегрировать с готовыми сервисами (Телеграм бот, Дискорд бот и другие).

9.3. Универсальный спасатель
Задачу предоставил НИЦ КИ ИРЕА:

Квадрокоптеры стали неотъемлемой частью современной реальности многих сфер жизни, и каждый день человечество находит все новые и новые способы их применения, чтобы сделать нашу жизнь более комфортной и безопасной.

Разработай оптимальную концепцию универсального БПЛА (или комплекса из нескольких БПЛА или модульного БПЛА-конструктора) для быстрого реагирования и устранения РАЗЛИЧНЫХ чрезвычайных ситуаций (пожар, наводнение, обрушение зданий и пр.). Сделай 3D-модели для печати необходимых деталей летательных устройств, обоснуй функциональный дизайн предложенной конструкции. Собери прототип квадрокоптера из разработанных деталей.

9.4. Устройство для перемешивания жидкости малых объемов
Задачу предоставил «Институт радиоэлектроники, фотоники и цифровых технологий», кафедра ЭКСПИ:

Во многих случаях нужно осуществить перемешивание жидкости, которая находится в колбе объемом 50-200 мл, либо в пробирке (объем 1–10 мл). В колбах часто это осуществляют с помощью магнитной мешалки. Модернизируй конструкцию такой мешалки, или разработай свой способ перемешивания жидкостей в колбе и пробирке.

9.5. Аппаратно-технический комплекс доения кроликов для нужд восстановительной медицины и косметологии

Задачу предоставила компания «АгроВи» холдинга «ВладМиВа»:

Кто не слышал поговорку: «Говорят, кроликов доят»? Она призывает не верить слухам на примере абсурдности упомянутого в ней действа. Но, видимо, скоро текст придётся принимать за чистую монету. Ведь кроликов, а точнее крольчих, действительно стали доить.

Молоко кроликов — это уникальный целебный продукт, не имеющий аналогов по своему химическому составу. Питательность его в разы выше, чем у того же коровьего и даже козьего.

Разработай систему из клетки для дойки крольчих, доильного аппарата и системы хранения, как жидкого, так и сухого молока с сохранением первоначального качества.

Скачать Word файл:

10. Композитные материалы

10.1. Собственный композитный материал

Композиты являются широко используемыми материалами в различных сферах деятельности. Попробуй самостоятельно придумать и создать собственный композитный материал. Проведи несколько тестов по изучению свойств созданного материала и сделай вывод о возможности его применения. Где бы он мог быть применен?

10.2. Установка для создания композитного материала

Производство композитных материалов осуществляется разными способами и с применением различных приспособлений. Создай установку, которая способна создать композитный материал из отдельных компонентов. Проведи исследования для изучения свойств получившегося материала.

11. Нейротехнологии

11.1. Человеко-машинный интерфейс, заменяющий функции компьютерной мыши

Задачу предоставила компания «Битроникс»:

Разработай такой интерфейс для управления ПК. В качестве сигналов управления можно использовать различные биосигналы (ЭМГ, ЭЭГ), сенсоры положения тела, компьютерное зрение. Необходимо продемонстрировать практическую применимость разработанного ЧМИ на примере управления компьютерной игрой, набора текста с экранной клавиатуры, рисования в графическом редакторе, или другим образом.

11.2. Программно-аппаратный комплекс для проведения соревнований по бионейроуправлению

Задачу предоставила компания «Битроникс»:

Разработай такой программно-аппаратный комплекс. Примеры биосигналов, которые можно использовать: электромиограмма, электрокардиограмма, электроэнцефалограмма, электрическое сопротивление кожи, частота сердечных сокращений, температура, частота дыхания и др. Данные биосигналов должны использоваться для формирования управляющих команд для виртуальных объектов на виртуальном полигоне. Количество одновременно соревнующихся на одном виртуальном полигоне должно быть не менее двух.

11.3. Стресс-тест
Задачу предоставила Лаборатория компьютерных систем биоуправления Федерального исследовательского центра фундаментальной и трансляционной медицины ООО «КОМСИБ»:

Краткое описание: Создай систему, оценивающую стрессоустойчивость человека и определяющую, какие физиологические параметры реагируют сильнее всего и/или хуже восстанавливаются от стрессового воздействия.

Условие: в качестве модели стрессового воздействия нужно создать установку, реализующую аналог психофизиологического теста, выполняемого на скорость.  Например, можно использовать любой тест GO-NO GO с увеличением скорости подачи стимулов. Для оценки стрессоустойчивости нужно использовать показатели реагирования и восстановления физиологических функций, например, длительность кардиоинтервалов как интегральной характеристики стрессового реагирования, показатели электрической активности кожи как характеристики эмоционального реагирования, интегральную ЭМГ мимической мускулатуры, ритмы ЭЭГ, длительность дыхательного цикла.

Схема проведения тестирования: фоновая регистрация физиологических сигналов — 3 минуты, стресс-тест — 2–3 минуты, фоновая регистрация непосредственно после теста — 3 минуты.

Оцени изменения показателей под воздействием стресса и скорость восстановления физиологических параметров, а также характеристики времени реагирования (если в тесте проводилась регистрация этого показателя) и сделай вывод о стрессоустойчивости испытуемого, продемонстрируй результаты анализа данных.

12. Нефтегаз

12.1. Система очистки воздуха для заводов

Современные предприятия стремятся снизить негативное влияние на окружающую среду, однако выбросы CO2 на данный момент все еще достаточно велики. Разработай систему очистки воздуха для заводов. Проведи исследования эффективности созданного фильтра. В качестве теста можно попробовать очистить выхлопные газы от автомобиля.

13. Химия

13.1. Система для поиска новых антибиотиков

Поиск новых антибиотиков — важная задача современной науки. Реализуй способ демонстрации поведения или разработай собственный программный продукт для визуализации, с помощью которых можно быстро и эффективно детектировать соединения с антибактериальной активностью и определять их приблизительный механизм действия. Для демонстрации принципов модели можно использовать программное обеспечение для молекулярной биологии.

13.2. Автоматический дозатор

Реализуйте прототип автоматического устройства, способного освободить ученых от механической работы по приготовлению растворов. Механизм должен набирать необходимое количество различных жидкостей и смешивать их.

14. Экология

14.1. Средства борьбы с микропластиком в океане

Задача предоставлена «Центром Морских Исследований МГУ»:

Микропластик — самая распространённая форма мусора в мировом океане. Он представляет собой едва заметные частицы размером менее 5 мм, которые плавают в воде и опускаются на морское дно, накапливаются в окружающей среде и представляет угрозу для морских организмов. Разработай методы и средства автоматического сбора, фильтрации и переработки микропластика в океане.

14.2. Переработка мусора

Задача предоставлена компанией «Роббо»:

Переработка мусора становится все более актуальной задачей во всем мире. Если найдется способ максимально удешевить и автоматизировать этот процесс, то это сделает нашу планету чище и позволит сберечь природные ресурсы. Предложи решение или устройство, которое могло бы переработать один из типов мусора (на выбор), опиши все процессы, КПД решения (устройства), его характеристики и область применения. Опиши, почему устройство актуально и как оно может помочь сохранить окружающую среду.

14.3. Система роботизированной уборки городской среды

Задача предоставлена компанией «Роббо»:

Роботом-уборщиком уже никого не удивишь. Как правило, работает связка: один робот-один человек, который ухаживает за роботом. Продумай концепцию автоматической роботизированной уборки городской среды в условиях улицы и любых погодных условий. Это должна быть сеть связанных с друг другом роботов, которые могут автономно убирать обозначенную им территорию от различного типа мусора.

Предложи:

• конструкцию (модель / прототип) такого робота
• концепцию сети роботов для автоматической уборки

15. Направление «Апгрейд»

По этому направлению можно подать прошлогодний проект, обязательно с указанием задания и подробным описанием того, что изменилось с прошлого года.
Важно: эксперты будут оценивать именно количество и важность внесенных изменений в проект. Постарайся наиболее подробно раскрыть это в своей презентации.
Проекты и задания должны быть с конкурса ШУСТРИК 2020–2021 гг.