4 اختراعات الطلاب التي تساعد مجتمعاتهم - 💡 Fix My Ideas

4 اختراعات الطلاب التي تساعد مجتمعاتهم

4 اختراعات الطلاب التي تساعد مجتمعاتهم


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

ملاحظة المحرر: تعرض الطلاب في جميع أنحاء البلاد للتحدي من مسابقة Samsung Solve for Tomorrow لتصميم وإنشاء وتنفيذ تكنولوجيا جديدة من شأنها أن تفيد مجتمعهم. تم تقديم العشرات من المشاريع ، التي تناولت المخاوف التي تراوحت بين البيئية والاجتماعية. وافق العديد من المشاركين على تدوين ومشاركة أسبابهم وراء مشاريعهم ، وكذلك شرح كيف تغلبوا على النضالات التي واجهوها. هذه هي قصصهم.


The Baby Saver 2000

كتبه ميسون كوفينجتون وتايلر ديوك ، مدرسة بيبي جونيور الثانوية ، أركنساس

عندما قررنا إنشاء The Baby Saver 2000 ، كنا نحاول حل مشكلة موت الأطفال في السيارات الساخنة. في العام الماضي ، مات سبعة وثلاثون طفلاً في السيارات الساخنة. توفي اثنان بالفعل في عام 2017. هذه مشكلة كبيرة للغاية ، ليس فقط في الجنوب حيث يكون الصيف حارًا جدًا ، ولكن أيضًا في جميع أنحاء العالم. عندما تكون 80 درجة بالخارج ، لا يستغرق الأمر سوى 60 دقيقة حتى ترتفع السيارة من الداخل إلى 123 درجة ؛ الذي لا يمكن للطفل الوقوف. عندما يصل جسم الإنسان إلى درجة حرارة داخلية تبلغ 107 درجة ، تبدأ الأعضاء في الإغلاق.

في عام 2015 ، توفي صبي صغير في أركنساس بسبب تركه في سيارة ساخنة. كانت الحادثة والمحاكمة مستمرة في أخبارنا المحلية ، لذلك كانت هذه القضية جديدة في أذهاننا. بنينا مشروعنا على أمل أن نتمكن من منع الوفيات في جميع أنحاء العالم. عندما بدأنا ، لاحظنا أن السيارات لديها الكثير من التكنولوجيا وأجهزة الاستشعار فيها بالفعل ، مثل أجهزة الإنذار عندما تترك مفاتيحك في السيارة ، أو المصابيح الأمامية لا تزال مضاءة ، أو عندما يكون حزام الأمان الخاص بك غير مطوي.

ومع ذلك ، لا تحتوي السيارات على أجهزة استشعار مدمجة فيها تهدف بشكل خاص إلى إنقاذ حياة الطفل. في عام 2017 ، شعرنا أن هذه التكنولوجيا كان ينبغي أن تكون متاحة بسهولة وبأسعار معقولة. أين يجلس الأطفال عادة في السيارة؟ سياراتهم ، المكان الأمثل لنا لتطبيق بعض التكنولوجيا لمراقبة حالة الطفل.

بدأنا ببناء نموذج أولي أساسي نجح في استخدام Lego EV3. لقد كنا متحمسين لرؤية مفهومنا يعمل ، لكنه لم يتصل بالفعل بالسيارة بأي طريقة. لذلك لعبنا بأفكار مختلفة حول كيفية تنبيه الآباء. لقد أردنا في الأصل الاتصال مع أولياء الأمور وإرسال الرسائل النصية باستخدام بطاقة اردوينو وبطاقة SIM.

ومع ذلك ، بعد الكثير من النقاش ، شعرنا أن هناك العديد من الفرص لتفويت المكالمة الهاتفية ، أو ترك هاتفك الخلوي في المنزل ، أو استقبال خلية سيئة. قمنا بزيارة مهندس من EvenFlo قدم لنا بعض النصائح الرائعة: لا تستخدم أي مفاتيح لتفعيل الجهاز. قد يتوقف الأشخاص عن تنشيطه أو يقعون ضحية خطأ بشري. يجب أن يكون الجهاز سهل الاستخدام وبسيط.

ثم أخذنا أفكارنا إلى مركز أركنساس للابتكار في ليتل روك ، حيث ساعدنا أحد المهندسين ، وهو جونز جونز ، في تطوير نموذجنا الأولي للعمل. قررنا أن تبدأ لوحة الضغط التي تربط السلك الأرضي في Arduino وبالتالي تبدأ الكود. كانت هذه هي أبسط طريقة للتأكد من أن الجهاز سهل الاستخدام وسيظل دائمًا عندما يكون هناك طفل في المقعد.

يحتوي مستقبل هذا الجهاز على العديد من الأشكال المختلفة. نود أن يكون لدينا لوحة شمسية تعمل على إعادة شحن البطارية. نود أيضًا إصدار يستخدم إشارة من ولاعة سجائر لإخبار Arduino أن السيارة متوقفة ويجب أن تبدأ الآن في التحقق من تقلبات درجة الحرارة. من المهم بالنسبة لنا أن نستمر في تحسين هذه التقنية ، حتى نتمكن من تزويد الناس ببعض التكنولوجيا البسيطة التي يمكن استخدامها للمساعدة في إنقاذ حياة الأطفال.


كاشف الحياة البرية

كتبه كيكا بورك وكريستيان واتسون وآنا برجر وكايبري رايسور ، ندفة الثلج جونيور هاي ، أريزونا

ليس لدى الحيوانات الأكثر فتكاً في أمريكا مخالب كبيرة ، أو أسنان حادة ، أو أنياب سامة. والمثير للدهشة أن 150 شخصًا يموتون كل عام بسبب تصادمات مع الغزلان وغيرها من الحيوانات البرية الكبيرة.

ذكرت الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة للأبحاث والتكنولوجيا أن هناك أكثر من مليون حادث في الحياة البرية كل عام. التأمين على المزارع العامة المحسوبة في العام الماضي بلغ متوسط ​​تكلفة تصادمات الحياة البرية 3995 دولار. في العام الماضي ، تم إنفاق 4 مليارات دولار على تصادمات الحياة البرية في الولايات المتحدة وحدها.

للمساعدة في منع التصادم في المستقبل ، قررنا إنشاء نظام منخفض التكلفة للكشف عن الحياة البرية. على الرغم من أن أنظمة الكشف عن الحيوانات ليست جديدة ، إلا أنها غالية الثمن وتفتقر إلى القدرة على تلبية الاحتياجات الواسعة النطاق.

في البداية ، كان تصميمنا عبارة عن جهاز مثبت على عمود كبير ومكلف. ومع ذلك ، أجبرت الضغوط الاقتصادية والصناعية مشروعنا على التطور. ولكي يكون ناجحًا ، علمنا أن جهازنا يجب أن يكون منخفض التكلفة وسريع التصنيع وسهل التركيب.

تصميمنا النهائي عبارة عن كاشف للحركة يبلغ طوله 10 بوصات يوضع على أعلى السياج الموجود على طول الطريق. عندما يتم تشغيله ، فإنه يرسل إشارة راديو إلى جميع الأجهزة الأخرى ، مما تسبب في 100 قدم من خط السياج القوية في نمط مبرمج. هذا يهدف إلى تحذير السائقين من أن الحيوان قد اقترب من الطريق.

لقد قمنا بتصميم جميع الأجزاء ثلاثية الأبعاد في SketchUp Make. ثم أرسلنا الملفات إلى الطابعة ثلاثية الأبعاد. بعد طباعة الكائنات ، قمنا بنقلها إلى الأسفل لإزالة جميع طبقات الطباعة. ثم قمنا برسمها للحصول على الانتهاء السلس.

يمكن أن تستغرق الطباعة ثلاثية الأبعاد وقتًا طويلاً. من أجل تسريع هذه العملية ، قمنا بصبغ مطبوعاتنا الأصلية بالسيليكون ، ثم صب الراتينج جميع الأجزاء الإضافية. كان علينا تصميم جميع الأجزاء ذات جوانب مائلة بحيث يمكن سحبها من القالب. وللمساعدة في توفير السيليكون ، صنعنا قالبًا زجاجيًا يزيد حجمه عن بوصة واحدة من جميع الجوانب مقارنةً بقوالبنا الأخرى. استخدمنا القاطع ليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع القطع.

يتم التحكم في إلكترونياتنا من خلال جهاز Pro Mini المتوافق مع Arduino. يعمل مستشعر الصور (الضوء) المنفصل على إيقاف تشغيل جميع الإلكترونيات خلال اليوم بواسطة ترانزستور bOS11 MOSFET. في الليل ، تستخدم الأجهزة مستشعري PIR (الأشعة تحت الحمراء السلبية) لاكتشاف حرارة جسم الغزلان أو الأيائل المتحركة.

بمجرد تشغيله ، يقوم المتحكم الدقيق بعمل شيئين: أولاً ، يرسل إشارة راديو إلى جميع الأجهزة الأخرى باستخدام وحدة إرسال واستقبال Nrf2401. بعد ذلك ، يدخلون جميعهم في تسلسل ضوء قوي. واجهنا مشكلة صغيرة في إعداد الاتصال بحيث يمكن لجميع الأجهزة "التحدث" مع بعضها البعض. ومع ذلك ، قمنا بإصلاح هذه المشكلة عن طريق إعدادهم جميعًا كمستمعين ، حتى يتم تشغيلهم ليصبحوا جهاز إرسال.

نأمل أن يتم استخدام الجهاز لدينا في جميع أنحاء العالم للمساعدة في منع تصادم الطرق وإنقاذ حياة كل من الناس والحياة البرية.


آلة بيع دش

كتبه باتريك كاماتشو وجينداي لندن ، مدرسة جولفبورت الثانوية ، ميسيسيبي

أثناء العصف الذهني حول أفكار المشاريع المستقبلية ، يحاول أعضاء جمعية الشرف الفنية الوطنية (NTHS) التفكير في الطرق التي يمكن أن تفيد بها التكنولوجيا مجتمعهم. أصبح التشرد موضوعًا متكررًا للعصف الذهني الأخير ، لذلك قررنا أن يركز مشروعنا الأخير على معالجة ذلك.

اكتشفنا منطقة مدرسة جولفبورت بها 143 طالب بلا مأوى. نظر أعضاء NTHS في ما هي الموارد المتاحة حاليا لأولئك المحتاجين. وجدنا مطابخ الحساء وملاجئ الطقس المتطرفة ومقترحًا لمركز الأمل الذي يوفر مسكنًا مؤقتًا ووصولاً إلى الاستحمام. ومع ذلك ، لن يكون المركز متاحًا لبعض الوقت. هناك برنامج دش ؛ لسوء الحظ ، تتوفر خدمة الاستحمام في يوم واحد فقط في الأسبوع من الساعة 8:30 صباحًا حتى 11:30 صباحًا. يجب على الطلاب الذين ليس لديهم منزل أن يغيبوا عن المدرسة للاستحمام.

وضعنا عقولنا في إيجاد طرق لتوفير مستلزمات النظافة الشخصية للطلاب الفقراء الذين يواجهون صعوبات في مجتمعنا. بعد الكثير من النقاش والعصف الذهني والإلهام من آلة بيع الإسعافات الأولية في Taylor Rosenthal ، اكتشفنا ذلك: آلة بيع توزع مواد النظافة الشخصية وتوفر الوصول إلى كشك دش آمن!

وتتمثل الخطة في إعادة تدوير التكنولوجيا المتاحة. لخفض التكاليف وضمان الحفاظ على الطاقة (حتى يتمكن أي طالب من استخدامها متى احتاجوا إليها) ، قررنا استخدام الطاقة الشمسية. ستوفر الألواح الشمسية طاقة كافية لتشغيل الماكينة وشحنها إلى بطاريتين بحريتين عميقتين طوال اليوم. ستعمل الآلة على هذه البطاريات خلال الليل.

يعمل فريق Team NTHS حاليًا مع فنيين محليين ومهندسين كهربائيين متخصصين في الطاقة الشمسية لإنشاء مخطط كامل للنظام الشمسي اللازم لتشغيل آلة البيع لدينا. بالإضافة إلى ذلك ، سوف يقبل الجهاز الرموز المميزة التي سيقوم مستشارو المدارس والمنظمات غير الربحية المحلية بتوزيعها على الأفراد المحتاجين. بمساعدة من مدرس تقنية البناء في Gulfport High School ، سيقوم أعضاء NTHS بوضع خطط تصميم لمكون كشك الاستحمام.

تواصل فريق الاتصالات مع المنظمات والمؤسسات غير الربحية المحلية لزيادة الوعي وجمع التبرعات للمشروع. وكان الاستقبال من المجتمع الحميم. تبرعت شركة Allen Beverages بآلة بيع قديمة ، ووافقت The Nourishing Place (محلية غير ربحية) على أن تكون موقع أول آلة ، وتعهدت Congregational Partnership (مجموعة من المنظمات غير الربحية في Gulfport) بدعمها لمشروعنا ، تبرعت الشركات الإمدادات للجهاز.


طائرات بدون طيار في الزراعة

كتبه اليكسون جونسون وإريك كرين ، مدرسة جيرنج الثانوية ، نبراسكا

في غضون عشرين عامًا ، لن يحدق الأطفال في حقول الرش "الكبيرة" لرش المحاصيل ، ولكن بدلاً من ذلك ينظرون إلى طائرات بدون طيار موجهة بدقة ترش كميات قليلة من مبيدات الأعشاب. ستعمل هذه العملية الجديدة على التحكم في الأعشاب الضارة والإصابة بالأمراض مع مساعدة المزارعين على اتخاذ قرار اقتصادي ومسؤول بيئيًا.

في أكتوبر من عام 2016 ، اتفقنا على أن المشكلة الرئيسية في مجتمعنا هي مستويات النترات في إمدادات المياه لدينا. تزود الخزان الجوفي Ogallala المياه إلى 2.3 مليون شخص ، ويعتبرها الكثيرون منجم الذهب في نبراسكا. في الآونة الأخيرة ، لوحظت مستويات النترات في طبقة المياه الجوفية عند مستويات قياسية. لقد انطلقنا لإيجاد التغيير.

اكتشفنا أن محاصيل الرش الشاملة هي واحدة من أكبر مشاكل مستويات النترات في طبقة المياه الجوفية. على سبيل المثال ، يمكن أن يحصل المزارع على 5 أفدنة نموذجية من المحاصيل. يمكن أن يصل حجم تطبيق مبيدات الأعشاب بهذا الحجم إلى 3 أرطال (أو 19 غالون) لكل فدان. وهذا يعني أن المزارعين قد يستخدمون 95 جالون من مبيدات الأعشاب في محاصيلهم. هذه مجرد بطانية أولى أيضًا ، ولا يوجد عدد من المرات التي سيواصلون فيها تطبيق مبيدات الأعشاب. هذا هو كمية هائلة ، ومعظمها يضيع. ليس كما لو كانت المزرعة بأكملها مغطاة بالأعشاب الضارة.

ما الذي يمكن أن يأخذ كل مبيدات الأعشاب ولكن لا يزال ينجز المهمة بكفاءة؟ هل سيكون هناك طريقة للقضاء على التكلفة كذلك؟ مع نظامنا الجديد لرش الطائرات بدون طيار ، نأمل في التوصل إلى حل دائم.

كانت خطتنا هي إنشاء طائرتين بدون طيار ، طائرة استطلاع بدون طيار وطائرة بدون طيار. باستخدام كاميرا NDVI على الطائرة بدون طيار الكشفية ، يقوم نظام GPS لتحديد نقاط المسح والتقاط صور للمجال. بمجرد الانتهاء من الكشف ، يمكننا تنزيل الصور على جهاز كمبيوتر. ثم يتم نقل الصور إلى تطبيق معين البيانات لالتقاط الصور وتشكيلها في صورة واحدة. يمكن وضع هذه الصورة تحت سلسلة من المرشحات ، وتغيير الألوان لتمييز المحاصيل عن الأعشاب الضارة.

بمساعدة أحد متخصصي نظم المعلومات الجغرافية (GIS) من North Platte Natural Resources District ، أنشأنا برنامجًا سهل الاستخدام يمكن لأي شخص استخدامه دون الحاجة إلى التثقيف بشأن تصميمه. تنفيذ استخدام صور الطائرات بدون طيار وعوامل تصفية متعددة سيعزل الأعشاب الضارة ويقيد الوقت اللازم لتحليل الصور (NDVI). بمجرد العثور على الأعشاب الضارة ، يمكن للطائرة بدون طيار تطبيق مسار الرحلة الكشفية. ستكون الطائرة بدون طيار قادرة على التحليق ببضع بوصات فوق الحشائش لرشها.

صمم الفصل منصة الرش النهائية بمساعدة طابعة ثلاثية الأبعاد. في بيئة مسيطر عليها ، أنشأنا أيضًا نمطًا شبكيًا اصطناعيًا لتقليد أحد الحقول بالأعشاب التي تحمل علامة X الحمراء. أثبتت تقنيتنا نجاحها. كانت الطائرة بدون طيار الخاصة بنا قادرة على الطيران في كل صف ورش الأعشاب المعينة دون خطأ.



قد تكون مهتمة

DorkbotPDX - بورتلاند ، هذا الحدث الأحد!

DorkbotPDX - بورتلاند ، هذا الحدث الأحد!


إضافة أزرار إمكانية الوصول إلى وحدة تحكم XBox أسهل مما يبدو

إضافة أزرار إمكانية الوصول إلى وحدة تحكم XBox أسهل مما يبدو


كيفية اختراق سيارة السلطة عجلات في 4 أسابيع

كيفية اختراق سيارة السلطة عجلات في 4 أسابيع


إن Zander Lander هو بالتأكيد دراجة ثلاثية العجلات وهي عمل فني متنقل

إن Zander Lander هو بالتأكيد دراجة ثلاثية العجلات وهي عمل فني متنقل