Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

4 Invențiile studenților care ajută comunitățile lor

Nota editorului: Studenții din întreaga țară au fost contestat de concursul Samsung Solve for Tomorrow pentru proiectarea, crearea și implementarea unei noi tehnologii care ar aduce beneficii comunității lor. Au fost depuse zeci de proiecte, care au abordat preocupări care variază de la mediu la cel social. Mai mulți participanți au fost de acord să scrie și să împărtășească raționamentele lor în spatele proiectelor lor, precum și să explice cum au depășit luptele cu care s-au confruntat. Acestea sunt poveștile lor.


Baby Saver 2000

Scris de Mason Covington și Tyler Duke, Liceul Teoretic Beebe, Arkansas

Când am decis să creăm The Baby Saver 2000, am încercat să rezolvăm problema copiilor care mor în mașinile fierbinți. Anul trecut, treizeci și șapte de copii au murit în mașini fierbinți. Două au murit deja în 2017. Aceasta este o problemă foarte mare, nu numai în sud, unde verile sunt foarte calde, dar și în întreaga lume. Când este la 80 de grade în afara, este nevoie de doar 60 de minute pentru ca interiorul unei mașini să crească la 123 de grade; pe care copilul nu le poate sta. Când corpul uman atinge o temperatură internă de 107 grade, organele încep să se închidă.

În 2015, un tânăr băiat din Arkansas a decedat de la a fi lăsat într-o mașină fierbinte. Incidentul și procesul au fost în mod constant la știrile noastre locale, astfel că această problemă a fost proaspătă în mintea noastră. Am construit proiectul în speranța că am putea preveni decesele din întreaga lume. Când am început, am observat că vehiculele au deja o mulțime de tehnologii și senzori în ele, cum ar fi alarmele când vă lăsați cheile în mașină, farurile dvs. sunt încă aprinse sau când centura de siguranță este dezbracată.

Cu toate acestea, autovehiculele nu au nici un senzor construit pentru ei în mod specific, menite să salveze viața unui copil. În 2017, am simțit că această tehnologie ar fi trebuit să fie disponibilă și accesibilă. Unde locuiesc în mod normal copiii într-o mașină? Caruciorul lor, locul perfect pentru noi să punem în aplicare unele tehnici pentru a monitoriza starea copilului.

Am inceput sa construim un prototip de baza care a lucrat cu Lego EV3. Am fost entuziasmați să vedem că conceptul nostru a funcționat, dar nu sa conectat la masina în nici un fel. Așa că am jucat cu idei diferite despre cum să alertăm părinții. Inițial am dorit să sunăm și să scriem texte părinților folosind un card Arduino și SIM.

Cu toate acestea, după multe dezbateri, am simțit că există prea multe oportunități de a pierde apelul telefonic, de a lăsa telefonul mobil la domiciliu sau de a avea o recepție celulară proastă. Am vizitat un inginer de la EvenFlo care ne-a oferit un sfat excelent: nu folosiți niciun switch pentru a activa dispozitivul. Oamenii ar putea să nu mai activeze sau să cadă victimă erorilor umane. Dispozitivul ar trebui să fie ușor de utilizat și simplu.

Apoi am luat ideile noastre la centrul de inovare Arkansas din Little Rock, unde un inginer, Nick Jones, ne-a ajutat să dezvoltăm în continuare prototipul nostru de lucru. Am hotărât ca un tampon de presiune care conectează firul de la sol să pornească arduinul și să pornească astfel codul. Acesta a fost cel mai simplu mod de a vă asigura că dispozitivul a fost prietenos cu utilizatorul și că va apărea întotdeauna când un copil era prezent în scaun.

Viitorul acestui dispozitiv are multe variații diferite. Am dori să avem un panou solar care să reîncarce bateria. Aș dori, de asemenea, o versiune care să utilizeze semnalul de la o brichetă pentru a spune Arduino că mașina este oprită și ar trebui să înceapă acum să verifice fluctuațiile de temperatură. Este important pentru noi să continuăm să îmbunătățim această tehnologie, astfel încât să putem oferi oamenilor niște tehnologii simple care pot fi folosite pentru a salva viețile copiilor.


Detector de viață sălbatică

Scris de Kaika Burk, Christian Watson, Anna Burger și KayBree Raisor, Snowflake Junior High, Arizona

Cel mai mortal animal din America nu are gheare mari, dinți ascuțiți sau colți veninoși. Surprinzător, 150 de oameni mor în fiecare an din cauza coliziunilor cu cerb și alte animale sălbatice mari.

Administrația Federală a Autostrăzii de Cercetare și Tehnologie a raportat că există peste 1 milion de accidente cu viață sălbatică în fiecare an. Compania de asigurări de stat a calculat costul mediu de anul trecut pentru aceste ciocniri sălbatice este de 3.995 de dolari. Anul trecut, 4 miliarde de dolari au fost cheltuite pentru ciocnirile sălbatice numai în Statele Unite.

Pentru a ajuta la prevenirea viitoarelor coliziuni, am decis să construim un sistem de detectare a faunei sălbatice cu costuri reduse. Deși sistemele de detectare a animalelor nu sunt noi, ele sunt extrem de costisitoare și nu au capacitatea de a aborda nevoia larg răspândită.

La inceput, designul nostru a fost un dispozitiv mare si scump montat pe stalpi. Cu toate acestea, presiunile economice și de producție au forțat proiectul nostru să evolueze. Pentru ca acesta să aibă succes, știm că dispozitivul nostru a trebuit să fie ieftin, ușor de fabricat și ușor de instalat.

Designul nostru final este un detector de mișcare de 10 inci, care este așezat în partea superioară a posturilor de gard existente de-a lungul drumului. Când este declanșat, acesta trimite un semnal radio tuturor celorlalte dispozitive, provocând o strobă de 100 de picioare de gard într-un model programat. Acest lucru este menit să avertizeze conducătorii auto că un animal a abordat drumul.

Am proiectat toate piesele 3D de pe SketchUp Make. Apoi am trimis fișierele la imprimanta 3D. După imprimarea obiectelor, le-am șlefuit pentru a elimina toate straturile de imprimare. Apoi l-am pictat pentru a obține o finisare netedă.

Imprimarea 3D poate dura mult timp. Pentru a accelera acest proces, ne-am turnat amprentele originale cu silicon, iar rășina a aruncat toate piesele suplimentare. A trebuit să proiectăm toate părțile cu laturi înclinate astfel încât să poată fi extrase din matriță. Pentru a ajuta la salvarea siliconului, am făcut o mucegai de plexiglas, care a fost la aproximativ un centimetru mai mare pe toate laturile, în comparație cu celelalte matrite. Am folosit un tăietor cu dioxid de carbon cu laser pentru a tăia piesele.

Electronica noastră este controlată de un Pro Mini compatibil cu Arduino. Un senzor separat de fotografie (lumină) oprește toată electronica în timpul zilei cu ajutorul unui tranzistor MOSFET buz11. În timpul nopții, dispozitivele utilizează doi senzori PIR (pasivi în infraroșu) pentru a detecta căldura corpului în mișcare de cerb sau de elan.

Odată declanșat, microcontrolerul face două lucruri: În primul rând, trimite un semnal radio tuturor celorlalte dispozitive folosind un modul transmițător Nrf2401. Apoi, toți intră într-o secvență de lumină stroboscopică. Am întâmpinat o mică problemă în stabilirea comunicării, astfel încât toate dispozitivele să poată "vorbi" unul cu celălalt. Cu toate acestea, am rezolvat această problemă prin setarea tuturor ca ascultători, până când acestea sunt declanșate pentru a deveni un transmițător.

Sperăm că dispozitivul nostru va fi utilizat în întreaga lume pentru a ajuta la prevenirea coliziunilor de pe șosea și a salva viețile oamenilor și ale animalelor sălbatice.


Masina de spalat dus

Scris de Patrick Camacho și Jendayi din Londra, Gulfport High School, Mississippi

În timp ce au avut loc idei de idei despre proiecte viitoare, membrii Societății Naționale de Onoruri Tehnice (NTHS) încearcă să se gândească la modalități prin care tehnologia poate aduce beneficii comunității lor. Neajunsurile au devenit o temă recurentă a ultimului nostru brainstorming, așa că am decis că cel mai recent proiect pe care l-am propus să ne concentrăm asupra abordării acestui aspect.

Am descoperit că Gulfport School District are 143 de studenți fără adăpost. Membrii NTHS au analizat ce resurse au fost disponibile în prezent pentru cei care au nevoie. Am găsit bucătării de supă, adăposturi extreme de vreme și o propunere pentru un Centru de Speranță care va oferi locuințe temporare și acces la dușuri. Cu toate acestea, centrul nu va fi disponibil timp de ceva timp. Există un program de duș; din păcate, serviciul de duș este disponibil numai o zi pe săptămână, de la 8:30 până la 11:30. Elevii fără o casă ar trebui să rateze școala la duș.

Ne determinăm să găsim modalități de a furniza elemente de igienă personală elevilor săraci care se confruntă cu dificultăți în comunitatea noastră. După multe discuții, brainstorming și inspirație de la automatele de distribuție de prim ajutor ale lui Taylor Rosenthal, ne-am dat seama: o mașină de distribuție care eliberează obiecte de igienă personală și oferă acces la o cabină de duș sigură!

Planul este de a populariza tehnologia disponibilă. Pentru a reduce costurile și pentru a vă asigura că mașina a menținut puterea (astfel încât orice student să-l folosească ori de câte ori aveau nevoie), am decis să folosim energia solară. Panourile solare vor furniza suficientă energie pentru a rula mașina și a încărca încărcătura în două baterii marine ciclice profunde pe parcursul zilei. Aparatul va funcționa pe acele baterii în timpul nopții.

Echipa de construire a grupului NTHS lucrează în prezent cu tehnicienii locali și cu inginerii electrici care se specializează în energia solară pentru a crea o diagramă completă a sistemului solar necesar pentru alimentarea automatului nostru. În plus, mașina va accepta jetoanele pe care consilierii școlari și organizațiile nonprofit locale le vor distribui persoanelor fizice aflate în dificultate. Cu ajutorul Instructorului Tehnologiei Construcțiilor Gulfport High School, membrii NTHS vor crea planuri de proiectare pentru componenta cabină de duș.

Echipa de comunicare a ajuns la organizațiile și întreprinderile non-profit locale pentru a crește gradul de conștientizare și pentru a aduna donații pentru proiect. Recepția din comunitate a fost inimaginabilă. Allen Beverages a donat un aparat de distribuție vechi, The Nourishing Place (un local non-profit) a fost de acord să fie locul primei mașini, Parteneriatul congregațional (o colecție de organizații non-profit din Gulfport) și-a promis sprijinul pentru proiectul nostru, întreprinderile au donat provizii pentru mașină.


Dronii în agricultură

Scris de Elexus Johnson și Eric Crane, Liceul Gering, Nebraska

În cei douăzeci de ani, copiii nu se vor uita la câmpurile de împrăștiere a pământului, dar în schimb se uită la dronii ghidați de precizie, pulverizând cantități minime de erbicid. Acest nou proces va controla buruienile și infestările, ajutând fermierii să facă o alegere mai economică și mai responsabilă față de mediu.

În octombrie 2016, am fost de acord că o problemă majoră în comunitatea noastră este nivelul de nitrați în aprovizionarea cu apă. Acviferul Ogallala livrează apă la 2,3 milioane de oameni și este considerat de mulți ca mină de aur de la Nebraska. Recent, nivelurile de nitrați din acvifer au fost observate la niveluri record. Ne-am propus să găsim o schimbare.

Am descoperit că culturile de pulverizare cu pătură reprezintă una dintre cele mai mari probleme la nivelurile de nitrați din acvifer. De exemplu, un agricultor ar putea avea dvs. tipic de 5 hectare de recoltă. O aplicare a erbicidului pentru această dimensiune ar putea fi la fel de mare ca 3 kilograme (sau 19 galoane) pe acru. În total, aceasta înseamnă că fermierii ar putea folosi 95 de galoane de erbicid pe culturile lor. Aceasta este doar prima pătura prea, nu există nici o spune de câte ori vor continua să aplice erbicidul. Aceasta este o sumă masivă și cea mai mare parte este irosită. Nu este ca și cum întreaga fermă este acoperită de buruieni.

Ce ar putea să elimine tot erbicidul, dar să-și facă treaba eficient? Ar exista și o modalitate de a elimina costul? Cu noul nostru sistem de pulverizare cu dronă, sperăm să găsim o soluție permanentă.

Planul nostru a fost de a crea doi drone disponibile, un drone scout și un drone cu aplicator. Prin utilizarea camerei NDVI pe sonda scout, GPS-ul punctează sondajele și captează imagini ale câmpului. Odată ce cercetașul a terminat, putem descărca imaginile pe un computer. Imaginile sunt apoi transferate către aplicația de cartografiere a datelor pentru a prelua imaginile și a le forma într-o singură imagine. Această imagine poate fi pusă sub o serie de filtre, schimbând culorile pentru a diferenția culturile de buruieni.

Cu ajutorul unui specialist de sisteme informatice geografice (GIS) din Districtul de resurse naturale North Platte, am creat un program ușor de utilizat, pe care oricine ar putea să-l folosească fără a fi nevoit să fie educat în ceea ce privește designul. Implementarea utilizării imaginilor UAV și a mai multor filtre va izola buruienile și va limita timpul necesar analizării imaginilor (NDVI). Odată ce au fost localizate buruienile, dronele aplicatoare pot urma calea de zbor a cercetașului. Drona va putea să se deplaseze la câțiva centimetri deasupra buruienilor pentru ao pulveriza.

Clasa a proiectat platforma noastră finală de pulverizare cu ajutorul unei imprimante 3D. Într-un mediu controlat, am creat și un model artificial de rețea pentru a imita un câmp cu buruieni marcate de roșu X. Tehnologia noastră sa dovedit a fi un succes. Aparatul nostru cu aplicator a fost capabil să zboare în fiecare rând și să pulverizeze buruienile desemnate fără vina.

Acțiune

Lasa Un Comentariu