Устройство «Помощник для сбора рюкзака»

Актуальность

Предлагаемое устройство должно решить проблему забытых вещей – оно проверит рюкзак и подскажет, что человек забыл положить в него до выхода из дома.

Лишние предметы в сумке только занимают место и делают рюкзак излишни тяжёлым. Устройство будет показывать наличие предметов, которые необязательно брать в дорогу. Это полезно, когда нужно собрать рюкзак как можно легче и оставить только нужное.

Слепые или слабовидящие люди могут встретиться с проблемами сбора вещей для поездки куда-либо, а именно с пониманием, что именно находится в рюкзаке. Мобильное устройство способно озвучивать действия, происходящие во время эксплуатации устройства.

Цель

Создание устройства-помощника, встроенного в рюкзак, для упрощения процесса сбора вещей и создание Android-приложения для отслеживания состояния предметов в рюкзаке.

Задачи

1. Изучить теоретические основы и получить опыт работы с платами Arduino.
2.  Собрать прототип устройства на базе Arduino.
3.  Подобрать рюкзак для устройства и встроить устройство в него.
4.  Разработать приложение для Android-смартфонов.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование:

1. Плата Arduino Nano
2. Батарейка крона 9v
3. RFID-RC522
4. RFID-метки (наклейки, карточки, брелоки)
5. Bluetooth HC-05
6. Смартфон с установленным приложением для просмотра содержимого в рюкзаке и с дополнительным функционалом

Программное обеспечение:

1. Arduino IDE
2. Android Studio

Описание

На начальном этапе команда занималась изучением материалов и оборудования. Было важно создать устройство именно на Arduino, т. к. это сильно упрощает разработку устройств. Для контроля предметов была выбрана RFID-система, так как она оказалась наиболее дешёвой и простой в реализации. Все данные о метках решено было записывать в мобильном приложении, для передачи данных выбран Bluetooth, популярный и удобный способ для будущего пользователя. Была разработана структура приложения и продуман функционал: базы данных для сохранения данных о метках, отображение предметов, которые в рюкзаке в данный момент времени, весь список предметов и настройки, где пользователь может поставить определённое Bluetooth-устройство, с которым ассоциируется рюкзак. Для разработки приложения была с самого начала выбрана Android Studio – интегрированная среда разработки, с помощью которой разработчикам становятся доступны инструменты для создания Android-приложений.

На следующем этапе авторы изучали выбранные технологии, экспериментировали с оборудованием и материалами, предоставленными институтом РТУ МИРЭА. Один из первых в очереди был RFID RC522, команда изучала работу библиотеки MFRC522. Следующим шагом была разработка Bluetooth-подключения в мобильном приложении и тесты передачи идентификаторов меток на телефон с помощью Bluetooth HC-05-модуля. Также была разработана база данных для записи идентификаторов и состояния меток: находится ли метка в рюкзаке или нет.

На втором этапе был собран прототип устройства, основой его стал Arduino Nano из-за его размеров и удобства встраивания его в корпус рюкзака. На первое время была взята батарейка «Крона» на 9V для питания устройства. Код для устройства был завершён на момент собрания прототипа.

На последнем этапе был завершён интерфейс приложения с его базовыми функциями. К RFID-модулю было проведено заземление к медной пластине, чтобы предотвратить ложное срабатывание меток в рюкзаке.

Результаты работы/выводы

В процессе подготовки к проекту авторы научились работать с платами Arduino, а также с RFID- и Bluetooth-модулем; разобрались с созданием Android-приложений.

Промежуточные результаты в ходе реализации проекта

1.  Создан основной функционал для Android-приложения с использованием среды разработки Android Studio на Kotlin.
2.  Сделан прототип устройства.
3.  Сделан полный функционал устройства.

Рюкзак с нашим устройством может облегчить жизнь людям с разными целями и потребностями: от простого путешественника до учёного, собирающегося в экспедицию. Единственная проблема в том, что некоторые устройства могут подавлять RFID-сигнал, это будет негативно влиять на считывание меток на устройствах. Этот момент нужно учитывать людям, которые будут носить множество техники, используя подобный рюкзак.

Устройство нацелено на ручную кладь, но ничего не мешает использовать его ради контроля вещей в личном хранилище, на складе и т. д.

Перспективы использования результатов работы

1. Завершение устройства
2. Поиск подходящего для устройства рюкзака
3. Доработка функционала мобильного приложения, который имеется на момент написания. Поиск багов
4. Реализация функционала мобильного приложения, например, создание списков, базы данных и полноценного пользовательского интерфейса

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА

Мнение авторов

«Для нашей команды это был хороший опыт ведения проектов, воплощения идеи. Мы узнали, как правильно организовывать работу в группе, определять и реализовывать цели и задачи. Проделанная работа нас воодушевляет и мотивирует завершить труд, чтобы подобный проект смогли использовать другие люди.
Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» нам понравилась тем, что эксперты находили неточности в проекте и предлагали методы улучшения проекта. Спасибо организаторам и школе за возможность представить и защитить свой проект!»