4個幫助他們社區的學生髮明 - 💡 Fix My Ideas

4個幫助他們社區的學生髮明

4個幫助他們社區的學生髮明


作者: Ethan Holmes, 2019

編者註:全國各地的學生都受到三星Solve for Tomorrow競賽的挑戰,設計,創造和實施一項有益於社區的新技術。提交了數十個項目,解決了從環境到社會的各種問題。一些參與者同意寫下並分享他們項目背後的推理,並解釋他們如何克服他們所面臨的困境。這是他們的故事。


嬰兒節省2000

由阿肯色州Beebe初中的Mason Covington和Tyler Duke撰寫

當我們決定創建嬰兒保護2000時,我們試圖解決嬰兒在熱車中死亡的問題。去年,有37名兒童死於熱車。其中兩人已於2017年去世。這是一個非常大的問題,不僅在夏季炎熱的南方,而且在世界各地。當外面80度時,車內只需要60分鐘就可以增加到123度;哪個孩子受不了。當人體內部溫度達到107度時,器官開始關閉。

2015年,阿肯色州的一個小男孩死於熱車。事件和審判一直在我們的本地新聞,所以這個問題在我們的腦海中是新的。我們建立了我們的項目,希望能夠防止全世界的死亡。當我們開始時,我們注意到車輛中已經有很多技術和傳感器,例如當你將鑰匙留在車裡,大燈仍然打開,或者你的安全帶被解開時的警報。

然而,汽車沒有內置傳感器專門用於挽救孩子的生命。在2017年,我們覺得這項技術應該是現成的,價格合理。嬰兒通常坐在車裡的哪個位置?他們的汽車,是我們實施一些技術來監控孩子狀況的理想場所。

我們首先構建了一個使用Lego EV3工作的基本原型。我們很高興看到我們的概念有效,但它實際上並沒有以任何方式連接到汽車。因此,我們圍繞如何提醒父母的不同想法。我們原本想使用Arduino和SIM卡給父母打電話和發短信。

然而,經過多次辯論後,我們覺得有太多機會錯過電話,將手機留在家里或接收電池壞。我們拜訪了EvenFlo的一位工程師,他給了我們一些很好的建議:不要使用任何開關來激活設備。人們可能會停止激活它或成為人為錯誤的受害者。該設備應該是用戶友好和簡單的。

然後我們將我們的想法帶到了小石城的阿肯色州創新中心,工程師尼克·瓊斯幫助我們進一步開發了我們的工作原型。我們決定連接地線的壓力墊將啟動Arduino,從而啟動代碼。這是確保設備用戶友好的最簡單方法,並且當座位上有孩子時總是會出現這種情況。

該設備的未來有許多不同的變化。我們希望有一個太陽能電池板可以給電池充電。我們還想要一個版本,它使用點煙器的信號告訴Arduino汽車已經關閉,它現在應該開始檢查溫度波動。我們繼續改進這項技術對我們很重要,因此我們可以為人們提供一些可以用來幫助拯救兒童生命的簡單技術。


野生動物探測器

由Kaika Burk,Christian Watson,Anna Burger和KayBree Raisor撰寫,雪花初中,亞利桑那州

美國最致命的動物沒有大爪子,鋒利的牙齒或有毒的毒牙。令人驚訝的是,由於與鹿和其他大型野生動物的碰撞,每年有150人死亡。

聯邦公路研究和技術管理局報告說,每年有超過100萬起野生動物事故。 State Farm Insurance計算去年這些野生動物碰撞的平均成本為3,995美元。去年,僅在美國就花費了40億美元用於野生動物碰撞。

為了防止未來的碰撞,我們決定建造一個低成本的野生動物檢測系統。儘管動物檢測系統並不是新的,但它們非常昂貴且缺乏滿足廣泛需求的能力。

最初,我們的設計是一個龐大而昂貴的桿式安裝設備。然而,經濟和製造業的壓力迫使我們的項目不斷發展。為了獲得成功,我們知道我們的設備必須低成本,快速製造並且易於安裝。

我們的最終設計是一個10英寸高的運動探測器,放置在沿路的現有柵欄柱頂部。觸發後,它會向所有其他設備發送無線電信號,導致100英尺的柵欄線以編程模式閃爍。這是為了警告司機有動物接近道路。

我們在SketchUp Make上設計了所有3D零件。然後我們將文件發送到我們的3D打印機。打印完對像後,我們將它們打磨下來以刪除所有打印層。然後我們將它們塗成漆面以獲得光滑的效果。

3D打印可能需要很長時間。為了加快這一過程,我們用矽膠模塑我們的原始印刷品,然後樹脂澆鑄所有附加部件。我們必須設計所有傾斜側面的部件,以便將它們從模具中拉出。為了幫助節省矽膠,我們製造了一個有機玻璃模具,與我們的其他模具相比,它的四周都大約一英寸。我們用二氧化碳激光切割機切割碎片。

我們的電子產品由兼容Arduino的Pro Mini控制。一個單獨的照片(光)傳感器通過MOSFET buz11晶體管在白天關閉所有電子設備。在晚上,這些設備使用兩個PIR(被動紅外)傳感器來檢測鹿或麋鹿的移動體熱。

一旦觸發,微控制器就會做兩件事:首先,它使用Nrf2401收發器模塊向所有其他設備發送無線電信號。然後,它們都進入閃光燈序列。我們在設置通信時遇到了一些麻煩,因此所有設備都可以相互“交談”。但是,我們通過將它們全部設置為偵聽器來解決此問題,直到它們被觸發成為發送器。

我們希望我們的設備將在世界各地使用,以幫助防止道路碰撞並挽救人和野生動物的生命。


淋浴自動售貨機

由密西西比州格爾夫波特高中的Patrick Camacho和Jendayi London撰寫

在對未來項目理念進行頭腦風暴時,國家技術榮譽協會(NTHS)的成員試圖思考技術如何使社區受益。無家可歸成為我們最新頭腦風暴的反復出現的主題,所以我們決定我們最近的項目將專注於解決這個問題。

我們發現格爾夫波特學區有143名無家可歸學生。 NTHS成員研究了目前有需要的人可用的資源。我們找到了湯廚房,極端天氣避難所,以及希望中心的建議,該中心將提供臨時住房和淋浴。但是,該中心將在一段時間內無法使用。有淋浴計劃;不幸的是,淋浴服務僅在每週一天上午8:30至11:30提供。沒有家的學生將不得不錯過學校洗澡。

我們決心尋找為面臨社區困難的貧困學生提供個人衛生用品的方法。經過泰勒羅森塔爾的急救自動售貨機的大量討論,頭腦風暴和靈感,我們想出了:一台自動售貨機,可以分發個人衛生用品並提供安全的淋浴間!

該計劃旨在提升可用技術。為了降低成本並確保機器保持功率(因此任何學生都可以在需要時使用它),我們決定使用太陽能。太陽能電池板將提供足夠的電力來運行機器,並在一天內將電荷充電到兩個深循環船用電池中。機器將在夜間使用這些電池。

NTHS的構建團隊目前正在與專注於太陽能的當地技術人員和電氣工程師合作,創建一個完整的太陽能係統圖,為自動售貨機供電。此外,該機器將接受學校輔導員和當地非營利組織將分發給有需要的個人的代幣。在Gulfport高中的施工技術指導員的幫助下,NTHS成員將為淋浴間組件製定設計方案。

通信團隊與當地的非營利組織和企業聯繫,以提高認識並收集項目捐款。來自社區的招待會令人感到溫暖。 Allen Beverages捐贈了一台舊的自動售貨機,The Nourishing Place(當地非營利機構)同意成為第一台機器的網站,Congregational Partnership(一系列Gulfport非營利組織)承諾支持我們的項目,以及當地企業為機器捐贈物資。


農業無人機

由內布拉斯加州Gering高中的Elexus Johnson和Eric Crane撰寫

二十年來,孩子們不會盯著大型農作物撣子“毯子”噴灑場,而是看著精確制導無人機噴灑少量除草劑。這一新流程將控制雜草和蟲害,同時幫助農民做出更加經濟和環保的選擇。

2016年10月,我們同意我們社區的一個主要問題是供水中的硝酸鹽含量。奧加拉拉含水層為230萬人供水,被許多人認為是內布拉斯加州的金礦。最近,含水層中的硝酸鹽含量達到了創紀錄的水平。我們開始尋找變化。

我們發現,一攬子噴灑作物是含水層中硝酸鹽含量最大的問題之一。例如,農民可以擁有典型的5英畝農作物。這種大小的除草劑的應用可以高達每英畝3磅(或19加侖)。總而言之,這意味著農民可以在農作物上使用95加侖的除草劑。這也是第一個毯子,沒有人知道他們將繼續使用多少次除草劑。這是一個巨大的數額,其中大部分是浪費。這並不是說整個農場都被雜草覆蓋了。

什麼可以帶走所有的除草劑,但仍能有效地完成工作?還有辦法消除成本嗎?通過我們新的無人機噴塗系統,我們希望能夠提出永久性的解決方案。

我們的計劃是製造兩個可用的無人機,一個偵察無人機和一個塗抹無人機。通過在偵察無人機上使用NDVI攝像機,GPS方式點測量並捕獲場地圖片。偵察完成後,我們可以將圖像下載到計算機上。然後將圖像轉移到數據映射器應用程序以拍攝圖片並將它們形成一個單獨的圖像。該圖像可以放在一系列過濾器下,改變顏色以區分作物與雜草。

在北普拉特自然資源區的地理信息系統專家(GIS)的幫助下,我們創建了一個用戶友好的程序,任何人都可以使用它而無需接受其設計的教育。實施無人機圖像和多個過濾器的使用將隔離雜草並限制分析(NDVI)圖像所需的時間。一旦找到了雜草,塗抹器無人機就可以跟踪偵察兵的飛行路徑。無人機將能夠在雜草上方幾英寸處盤旋以噴灑它。

該課程借助3D打印機設計了我們的最終噴塗平台。在受控環境中,我們還創建了一個人造網格圖案,用紅色X標記的雜草來模仿田地。我們的技術證明是成功的。我們的塗抹無人機能夠在每排飛行並且無故障地噴灑指定的雜草。



您可能感興趣

方法:為業餘火腿無線電製作多頻段EFHWA

方法:為業餘火腿無線電製作多頻段EFHWA


Cameron Falconer's Bikes的堅固手工美

Cameron Falconer's Bikes的堅固手工美


與Diana Eng合作的5個火腿電台項目

與Diana Eng合作的5個火腿電台項目


可折疊織物八木天線

可折疊織物八木天線






最近的帖子