สถานการณ์ปัญหา

การลดปริมาณการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศ ถือเป็นมาตรการที่สำคัญตามข้อตกลงปารีส (Paris Agreement) เพื่อช่วยลดอุณหภูมิของโลกลง 2 องศาเซลเซียส  ซึ่งหลายประเทศเริ่มประกาศนโยบายการยกเลิกการใช้ยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal Combustion Engine) และมุ่งสู่เป้าหมายการใช้ยานยนต์ที่ไม่ปล่อยมลพิษสู่สิ่งแวดล้อม

บริษัท MWIT จำกัด ให้ความสำคัญกับเรื่องนี้เช่นกัน มีแนวคิดในการออกแบบและสร้างยานยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ (Battery Electric Vehicle, BEVs) และจะนำยานยนต์ต้นแบบนี้มาทดสอบเบื้องต้น ด้วยการใช้ขนส่งสิ่งของภายในบริษัท จึงจัดให้มีการประกวดแข่งขันออกแบบและสร้างยานยนต์ไฟฟ้า พร้อมด้วยแบตเตอรี่ที่สามารถขับเคลื่อนยานยนต์ไฟฟ้า ให้ปฏิบัติภารกิจตามเป้าหมายได้

โจทย์การแข่งขัน

"ให้ออกแบบและสร้างยานยนต์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ และสามารถขนกล่องพัสดุไปถึงเป้าหมายได้ ตามระยะทางและระยะเวลาที่กำหนด โดยใช้วัสดุอุปกรณ์และเงื่อนไขที่กำหนด"

วัสดุอุปกรณ์และสารเคมี (ต่อห้อง/กลุ่ม)

1. แผ่นสังกะสี 20 g  จำนวน 1 แผ่น

2. แผ่นทองแดง 50 g  จำนวน 1 แผ่น

3. แผ่นอลูมิเนียม 40 g  จำนวน 1 แผ่น

4. เกลือป่น 150 g  จำนวน 1 ถุง

5. ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 3% ปริมาตร 450 มิลลิลิตร  จำนวน 1 ขวด

6. ซิงค์ซัลเฟต 50 g  จำนวน 1 ขวด

7. คอปเปอร์ซัลเฟต 50 g  จำนวน 1 ขวด

8. อลูมิเนียมซัลเฟต 50 g  จำนวน 1 ขวด

9. ไอรอนซัลเฟต 50 g  จำนวน 1 ขวด

10. ตะปูเหล็ก ขนาด 2 นิ้ว  จำนวน 20 ตัว

11. มะนาว  จำนวน 6 ลูก

12. มันฝรั่ง  จำนวน 5 หัว

13. น้ำดื่ม 1.5 ลิตร  จำนวน 1 ขวด

14. น้ำอัดลม 450 มิลลิลิตร  จำนวน 1 ขวด

15. น้ำส้มสายชูกลั่น 5% ปริมาตร 700 มิลลิลิตร  จำนวน 1 ขวด

16. บีกเกอร์ 100 มิลลิลิตร  จำนวน 12 ใบ

17. ถุงมือพลาสติก PE  จำนวน 5 คู่

18. กระดาษทิชชู่  จำนวน 1 ม้วน

19. ผ้าซับน้ำ  จำนวน 1 ผืน

20. เชือกขาว (มัดของ)  จำนวน 1 ม้วน

21. ยางรัดของ  จำนวน 20 เส้น

22. กระดาษ A4  จำนวน 20 แผ่น

23. อลูมิเนียมฟอยล์  จำนวน 1 ม้วน

24. แผ่นใส (ปกรายงาน) ขนาด A4  จำนวน 10 แผ่น

25. กระดาษกาวย่น  จำนวน 1 ม้วน

26. ไม้เสียบลูกชิ้น ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 mm ยาว 20 cm  จำนวน 50 อัน

27. ถ่านอัลคาไลน์ ขนาด AAA  จำนวน 8 ก้อน

28. มอเตอร์เกียร์ 3-6 V (ขณะไม่มีโหลด ใช้กระแสไฟฟ้า 30 mA อัตราเร็วรอบ 180-360 rpm)  จำนวน 2 ตัว

29. ชุดเฟืองขับพร้อมเฟืองทด 2 ขนาด (10 ซี่ และ 15 ซี่ สามารถถอดเปลี่ยนเฟืองทดได้)  จำนวน 1 ชุด

30. สายไฟ ความยาว  1 เมตร  จำนวน 1 เส้น

31. สายไฟคลิปปากจระเข้ 2 ข้าง  จำนวน 2 เส้น

32. สวิตช์ไฟเปิด/ปิด  จำนวน 2 ตัว

33. ตัวต้านทาน 100 โอห์ม  จำนวน 2 ตัว

34. หลอด LED  จำนวน 2 หลอด

35. แผ่นไม้อัดตัดเป็นรูปวงกลม ความหนา 3 mm ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 cm และ 6 cm  อย่างละ 4 แผ่น

36. แท่งโลหะทรงกระบอกตัน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 mm ความยาว 20 cm  จำนวน 2 อัน

37. สกรู M3 ความยาว 8 mm  จำนวน 7 ตัว

38. สกรู M3 ความยาว 12 mm  จำนวน 16 ตัว

39. น็อต M3  จำนวน 11 ตัว

40. ฟิวเจอร์บอร์ด  ขนาด 65 cm x 120 cm  จำนวน 1 แผ่น

41. แผ่นตะกั่ว ขนาด 2 cm × 5 cm  จำนวน 1 แผ่น

42. กรดซัลฟูริก 1 M 200 ml  จำนวน 1 ขวด

หมายเหตุ : รายการที่ 28-29 มีโครงสร้างและส่วนประกอบ ดังรูปด้านล่าง (สามารถดูแบบ 3 มิติ ผ่านโปรแกรม Onshape ผ่าน link นี้ https://cad.onshape.com/documents/ec74f2d343cd9277a0595515/w/e3de8e16d0261f196864cb51/e/ec6c8d255d77e0add799f2bb)

เครื่องมือช่าง

1. ไม้บรรทัด  จำนวน 5 อัน

2. ไม้เมตร  จำนวน 1 อัน

3. กรรไกร จำนวน 5 อัน

4. คัตเตอร์  จำนวน 5 อัน

5. ปืนกาว พร้อมแท่งกาว  จำนวน 1 ชุด

6. มัลติมิเตอร์แบบตัวเลข  จำนวน 1 เครื่อง

7. ชุดบัดกรี (ส่วนกลาง)

8. สว่านไฟฟ้า (ส่วนกลาง)

9. เครื่องชั่งดิจิทัล ความละเอียด 0.01 g (ส่วนกลาง)

10. ไขควง (ส่วนกลาง)

เงื่อนไข

1. ยานยนต์ไฟฟ้า ต้องมีความกว้าง ไม่เกิน 30 cm และความสูงไม่เกิน 20 cm

2. แบตเตอรี่ที่สร้างขึ้นสำหรับใช้ขับเคลื่อน ต้องติดตั้งไปกับตัวยานยนต์ไฟฟ้า

3. ยานยนต์ไฟฟ้า ต้องมีพื้นที่สำหรับบรรทุกกล่องพัสดุ ซึ่งมีความกว้าง 11 cm ความยาว 17 cm และความสูง 10 cm ภายในกล่องบรรจุมวล 50 กรัม

4. ไม่อนุญาตให้ติดตั้งแบตเตอรี่สำเร็จรูป (ถ่าน AAA) ไปกับตัวยานยนต์ไฟฟ้า

เกณฑ์การให้คะแนน

คะแนนการแข่งขัน แบ่งออกเป็น 3 ส่วน  ได้แก่

1. คะแนนการออกแบบยานยนต์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ (100 คะแนน)

• มีการระบุสเกลและหน่วยในแบบ

• มีการอธิบายหลักการ/การคำนวณ เพื่อทำนายความต่างศักย์ไฟฟ้าของแบตเตอรี่

• มีการพิจารณาปัจจัยที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของยานยนต์ไฟฟ้า และความจุของแบตเตอรี่

• มีการเลือกใช้วัสดุอย่างมีเหตุมีผล (เช่น ระบุว่าเลือกใช้วัสดุนั้นทำอะไร เพราะเหตุใด)

• มีความคิดสร้างสรรค์ในการออกแบบยานยนต์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่

• มีการคำนึงถึงการใช้วัสดุอย่างประหยัด ตามความจำเป็น

2. คะแนนการสร้างแบตเตอรี่ (100 คะแนน)

• ความสามารถในการเก็บและจ่ายกระแสไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่สร้างขึ้น  (80 คะแนน) โดยใช้การวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าคร่อมขั้วบวก-ลบของแบตเตอรี่ และคิดคะแนนจาก t-score ดังนี้

    t-score (t)     คะแนนที่ได้

t ≥ 65 80

55 ≤ t < 65 70

45 ≤ t < 55 60

35 ≤ t < 45 50

t < 35 40

• สามารถติดตั้งแบตเตอรี่ที่สร้างขึ้นไปกับตัวยานยนต์ไฟฟ้า ได้ 20 คะแนน

เกณฑ์ คะแนนที่ได้

แบตเตอรี่ไม่มีการรั่วซึมระหว่างการแข่งขัน 20

แบตเตอรี่มีการรั่วซึมระหว่างการแข่งขัน 10

ไม่มีการติดตั้งแบตเตอรี่ที่สร้างขึ้นไปกับตัวยานยนต์ไฟฟ้า 0

3. คะแนนความสำเร็จในการเคลื่อนย้ายกล่องพัสดุ (100 คะแนน)

• คะแนนเวลา พิจารณาจากอันดับของเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายพัสดุจากจุดเริ่มต้นไปถึงเป้าหมาย (อันดับ 1 หมายถึง ใช้เวลาน้อยที่สุด)  โดยจะได้รับคะแนนตามเกณฑ์ดังนี้

อันดับของเวลาจากจุดเริ่มต้นถึงเป้าหมาย คะแนน

1 40

2 30

3 20

4  เป็นต้นไป 10

ไม่เข้าเส้นชัย       0

• คะแนนระยะทาง จะคิดคะแนนตามระยะทางที่ยานยนต์ไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ ตามเกณฑ์ดังนี้

ระยะทางที่ยานยนต์ไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ (x) คะแนน

x ≥ 200 cm       60

100 cm ≤ x < 200 cm 50

50 cm ≤ x < 100 cm 40

10 cm ≤ x < 50 cm 30

  0 cm < x < 10 cm     20

x = 0 cm       10

หมายเหตุ : การตัดสินของคณะกรรมการ ถือเป็นที่สิ้นสุด

การตัดสินรางวัล

• ห้องที่ได้รับคะแนนรวมเป็นอันดับ 1 จะได้รับรางวัล “ชนะเลิศการแข่งขัน STEM Challenge”

• ห้องที่ได้รับคะแนนรวมเป็นอันดับ 2 จะได้รับรางวัล “รองชนะเลิศ อันดับที่ 1”

• ห้องที่ได้รับคะแนนรวมเป็นอันดับ 3 จะได้รับรางวัล “รองชนะเลิศ อันดับที่ 2”

• ห้องที่ได้รับคะแนนการออกแบบยานยนต์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ สูงสุด จะได้รับรางวัล “การออกแบบดีเด่น”

• ห้องที่ได้รับคะแนนการสร้างแบตเตอรี่ สูงสุด จะได้รับรางวัล “การแก้ปัญหายอดเยี่ยม”

• ห้องที่ได้รับคะแนนโหวตสูงสุด จะได้รับรางวัล “ขวัญใจมหาชน”

เงื่อนไขการได้รับชั่วโมงการปฏิบัติกิจกรรม STEM Challenge

1. มีส่วนร่วมในการออกแบบ/เสนอแนวคิดในการแก้ปัญหา STEM 

2. มีส่วนร่วมในการสร้าง/ทดสอบ/ปรับปรุง prototype

3. ตอบแบบประเมินสิ่งที่ได้เรียนรู้จากกิจกรรม STEM Challenge (คลิกที่นี่ Link เพื่อตอบแบบประเมิน)