4 Invenzioni degli studenti che stanno aiutando le loro comunità - 💡 Fix My Ideas

4 Invenzioni degli studenti che stanno aiutando le loro comunità

4 Invenzioni degli studenti che stanno aiutando le loro comunità


Autore: Ethan Holmes, 2019

Nota del redattore: gli studenti di tutto il paese sono stati sfidati dal concorso Samsung Solve for Tomorrow per progettare, creare e implementare un nuovo pezzo di tecnologia a beneficio della loro comunità. Sono state presentate dozzine di progetti, affrontando preoccupazioni che andavano dall'ambiente al sociale. Molti dei partecipanti hanno accettato di scrivere e condividere i loro ragionamenti dietro i loro progetti, oltre a spiegare come hanno superato le battaglie che hanno affrontato. Queste sono le loro storie.


The Baby Saver 2000

Scritto da Mason Covington e Tyler Duke, Beebe Junior High School, Arkansas

Quando abbiamo deciso di creare The Baby Saver 2000, stavamo cercando di risolvere il problema dei bambini che muoiono in auto bollenti. L'anno scorso, trentasette bambini sono morti in auto bollenti. Due sono già morti nel 2017. Questo è un problema molto grande, non solo nel sud dove le estati sono molto calde, ma anche in tutto il mondo. Quando fuori è di 80 gradi, ci vogliono solo 60 minuti affinché l'interno dell'auto aumenti fino a 123 gradi; che il bambino non sopporta. Quando il corpo umano raggiunge una temperatura interna di 107 gradi, gli organi iniziano a spegnersi.

Nel 2015, un giovane ragazzo in Arkansas è morto per essere stato lasciato in un'auto bollente. L'incidente e il processo erano costantemente sulle nostre notizie locali, quindi questo problema era nuovo nelle nostre menti. Abbiamo costruito il nostro progetto nella speranza che potessimo prevenire le morti in tutto il mondo. Quando abbiamo iniziato, abbiamo notato che i veicoli hanno già un sacco di tecnologia e sensori, come allarmi per quando si lasciano le chiavi in ​​macchina, i fari sono ancora accesi o quando la cintura di sicurezza è allentata.

Tuttavia, le auto non hanno sensori incorporati appositamente per salvare la vita di un bambino. Nel 2017, ritenevamo che questa tecnologia avrebbe dovuto essere prontamente disponibile ed economica. Dove si collocano normalmente i bambini in auto? Il loro seggiolino auto, il posto perfetto per noi per implementare alcune tecnologie per monitorare le condizioni di un bambino.

Abbiamo iniziato costruendo un prototipo di base che funzionava con Lego EV3. Eravamo entusiasti di vedere che il nostro concetto funzionava, ma in realtà non si collegava alla macchina in alcun modo. Così abbiamo giocato con idee diverse su come avvisare i genitori. Inizialmente volevamo chiamare e inviare messaggi ai genitori usando una scheda Arduino e una SIM.

Tuttavia, dopo un lungo dibattito, abbiamo ritenuto che ci fossero troppe opportunità per saltare la telefonata, lasciare il cellulare a casa o avere una cattiva ricezione delle celle. Abbiamo visitato un tecnico di EvenFlo che ci ha dato ottimi consigli: non utilizzare alcun interruttore per attivare il dispositivo. La gente potrebbe semplicemente smettere di attivarla o cadere vittima di un errore umano. Il dispositivo dovrebbe essere facile da usare e semplice.

Abbiamo quindi portato le nostre idee all'Arkansas Innovation Hub di Little Rock, dove un ingegnere, Nick Jones, ci ha aiutato a sviluppare ulteriormente il nostro prototipo funzionante. Abbiamo deciso che un pad di pressione che collega il filo di terra avrebbe avviato Arduino e quindi avviato il codice. Questo era il modo più semplice per garantire che il dispositivo fosse facile da usare e si accendesse sempre quando un bambino era presente sul sedile.

Il futuro di questo dispositivo ha molte varianti diverse. Ci piacerebbe avere un pannello solare su di esso che ricarica la batteria. Vorremmo anche una versione che utilizza il segnale di un accendisigari per dire all'Arduino che l'auto è spenta e che ora dovrebbe iniziare a controllare le fluttuazioni di temperatura. Per noi è importante continuare a migliorare questa tecnologia, in modo che possiamo dare alle persone una tecnologia semplice che può essere utilizzata per salvare la vita dei bambini.


Wildlife Detector

Scritto da Kaika Burk, Christian Watson, Anna Burger e KayBree Raisor, Snowflake Junior High, Arizona

L'animale più letale d'America non ha grossi artigli, denti affilati o zanne velenose. Sorprendentemente, 150 persone muoiono ogni anno a causa di scontri con cervi e altri animali selvatici di grandi dimensioni.

La Federal Highway Administration of Research and Technology ha riferito che ci sono oltre 1 milione di incidenti con animali selvatici ogni anno. L'assicurazione statale per l'agricoltura ha calcolato che il costo medio dello scorso anno per queste collisioni naturali è di $ 3.995. L'anno scorso, solo 4 miliardi di dollari sono stati spesi per le collisioni della fauna selvatica negli Stati Uniti.

Per aiutare a prevenire future collisioni, abbiamo deciso di costruire un sistema di rilevamento della fauna selvatica a basso costo. Anche se i sistemi di rilevamento degli animali non sono nuovi, sono estremamente costosi e non hanno la capacità di affrontare il bisogno diffuso.

All'inizio, il nostro progetto era un grande e costoso dispositivo montato su palo. Tuttavia, le pressioni economiche e produttive hanno costretto il nostro progetto ad evolversi. Per avere successo, sapevamo che il nostro dispositivo doveva essere a basso costo, veloce da fabbricare e facile da installare.

Il nostro progetto finale è un rilevatore di movimento da 10 pollici che viene posizionato sopra i paletti esistenti lungo la strada. Quando viene attivato, invia un segnale radio a tutti gli altri dispositivi, facendo sì che 100 piedi di linea di recinzione lampeggino in uno schema programmato. Questo ha lo scopo di avvertire i conducenti che un animale si è avvicinato alla strada.

Abbiamo progettato tutte le parti 3D su SketchUp Make. Abbiamo quindi inviato i file alla nostra stampante 3D. Dopo aver stampato gli oggetti, li abbiamo levigati per rimuovere tutti i livelli di stampa. Li abbiamo poi dipinti per ottenere una finitura liscia.

La stampa 3D può richiedere molto tempo. Al fine di accelerare questo processo, abbiamo stampato le nostre stampe originali con silicone, e poi abbiamo fuso tutte le parti aggiuntive. Abbiamo dovuto progettare tutte le parti con i lati inclinati in modo da poterle estrarre dallo stampo. Per risparmiare il silicone, abbiamo realizzato uno stampo in plexiglass di circa un pollice più grande su tutti i lati rispetto ai nostri altri stampi. Abbiamo usato una fresa laser ad anidride carbonica per tagliare i pezzi.

La nostra elettronica è controllata da un Pro Mini compatibile con Arduino. Un sensore foto separato (luce) spegne tutta l'elettronica durante il giorno per mezzo di un transistor buz11 MOSFET. Di notte, i dispositivi utilizzano due sensori PIR (infrarossi passivi) per rilevare il calore del corpo in movimento di cervi o alci.

Una volta attivato, il microcontrollore fa due cose: in primo luogo, invia un segnale radio a tutti gli altri dispositivi utilizzando un modulo ricetrasmettitore Nrf2401. Quindi, entrano tutti in una sequenza di luci stroboscopiche. Abbiamo riscontrato un piccolo problema nell'impostare la comunicazione in modo che tutti i dispositivi possano "parlare" l'uno con l'altro. Tuttavia, abbiamo risolto questo problema impostandoli tutti come ascoltatori, finché non sono stati attivati ​​per diventare un trasmettitore.

Speriamo che il nostro dispositivo venga utilizzato in tutto il mondo per aiutare a prevenire le collisioni stradali e salvare le vite di entrambi e della fauna selvatica.


Un distributore automatico di docce

Scritto da Patrick Camacho e Jendayi London, Gulfport High School, Mississippi

Durante il brainstorming sulle idee progettuali future, i membri della National Technical Honor Society (NTHS) cercano di pensare a modi in cui la tecnologia può avvantaggiare la loro comunità. I senzatetto sono diventati un tema ricorrente nel nostro ultimo brainstorming, quindi abbiamo deciso che il nostro progetto più recente si sarebbe concentrato su come affrontarlo.

Abbiamo scoperto che il distretto scolastico di Gulfport ha 143 studenti senzatetto. I membri di NTHS hanno esaminato quali risorse erano attualmente disponibili per coloro che ne avevano bisogno. Abbiamo trovato mense, rifugi estremi e una proposta per un centro di speranza che fornirà alloggi temporanei e l'accesso alle docce. Tuttavia, il centro non sarà disponibile per qualche tempo. C'è un programma per la doccia; sfortunatamente, il servizio doccia è disponibile solo un giorno alla settimana dalle 8:30 alle 11:30. Gli studenti senza una casa dovrebbero perdere la scuola per fare la doccia.

Ci prefiggiamo di trovare modi per fornire articoli per l'igiene personale a studenti impoveriti che affrontano difficoltà nella nostra comunità. Dopo molte discussioni, brainstorming e ispirazione dal distributore automatico di pronto soccorso di Taylor Rosenthal, l'abbiamo capito: un distributore automatico che eroga articoli per l'igiene personale e fornisce l'accesso a un box doccia sicuro!

Il piano è la tecnologia disponibile upcycle. Per ridurre i costi e garantire che la macchina mantenesse il potere (così ogni studente poteva usarla ogni volta che ne aveva bisogno), abbiamo deciso di utilizzare l'energia solare. I pannelli solari forniranno energia sufficiente per far funzionare la macchina e caricheranno la carica in due batterie marine a ciclo profondo per tutto il giorno. La macchina funzionerà con quelle batterie per tutta la notte.

Il team di sviluppo di NTHS sta attualmente lavorando con tecnici locali ed ingegneri elettrici specializzati in energia solare per creare uno schema completo del sistema solare necessario per alimentare il nostro distributore automatico. Inoltre, la macchina accetterà i token che i consulenti scolastici e le organizzazioni non profit locali distribuiranno alle persone bisognose. Con l'aiuto del Construction Technology Instructor della Gulfport High School, i membri di NTHS creeranno piani di progettazione per il componente di box doccia.

Il team di comunicazione si è rivolto a organizzazioni e organizzazioni no profit locali per sensibilizzare e raccogliere donazioni per il progetto. Il ricevimento dalla comunità è stato commovente. Allen Beverages ha donato un vecchio distributore automatico, The Nourishing Place (un'organizzazione no profit locale) ha accettato di essere il sito della prima macchina, la Congregational Partnership (una raccolta di organizzazioni non profit di Gulfport) ha promesso il loro sostegno al nostro progetto, e locale le aziende hanno donato forniture per la macchina.


Droni in agricoltura

Scritto da Elexus Johnson e Eric Crane, Gering High School, Nebraska

In vent'anni, i bambini non fisseranno i grandi campi di irrorazione "coperta", ma guarderanno invece droni guidati con precisione che spruzzano minime quantità di erbicidi. Questo nuovo processo controllerà le infestazioni e le infestazioni aiutando gli agricoltori a fare una scelta più economica ed ecologicamente responsabile.

Nell'ottobre del 2016, abbiamo convenuto che uno dei principali problemi nella nostra comunità sono i livelli di nitrati nel nostro approvvigionamento idrico. La falda di Ogallala fornisce acqua a 2,3 milioni di persone ed è considerata da molti la miniera d'oro del Nebraska. Recentemente i livelli di nitrati nella falda sono stati osservati a livelli record. Abbiamo deciso di trovare un cambiamento.

Abbiamo scoperto che le colture di irrorazione coperta sono uno dei maggiori problemi per i livelli di nitrati nella falda acquifera. Ad esempio, un agricoltore potrebbe avere i tipici 5 ettari di raccolto. Un'applicazione di erbicida per quella dimensione potrebbe essere grande come 3 sterline (o 19 galloni) per acro. Complessivamente, questo significa che gli agricoltori potrebbero usare 95 galloni di erbicida sulle loro colture. Anche questa è solo la prima coperta, non si può dire quante volte continueranno ad applicare l'erbicida. Questa è una quantità enorme, e la maggior parte è sprecata. Non è come se l'intera fattoria fosse coperta dalle erbacce.

Cosa potrebbe portare via tutto quell'erbicida, ma comunque svolgere il lavoro in modo efficiente? Ci sarebbe un modo per eliminare anche il costo? Con il nostro nuovo sistema di irrorazione di droni, speriamo di aver trovato una soluzione definitiva.

Il nostro piano era di creare due droni disponibili, un drone scout e un drone applicatore. Utilizzando la telecamera NDVI sul drone scout, il rilevamento dei punti GPS way e l'acquisizione di immagini del campo. Una volta che lo scout è finito, possiamo scaricare le immagini su un computer. Le immagini vengono quindi trasferite all'applicazione Data Maper per acquisire le immagini e formarle in un'unica immagine. Questa immagine può essere messa sotto una serie di filtri, cambiando i colori per differenziare le colture dalle infestanti.

Con l'aiuto di uno specialista dei sistemi informativi geografici (GIS) del Distretto delle risorse naturali di North Platte, abbiamo creato un programma facile da usare che chiunque potrebbe utilizzare senza la necessità di essere educato sulla sua progettazione. L'implementazione dell'uso di immagini UAV e di filtri multipli isolerà le erbe infestanti e limiterà il tempo necessario per analizzare le immagini (NDVI). Una volta individuate le erbacce, il drone dell'applicatore può seguire la traiettoria di volo dello scout. Il drone sarà in grado di librarsi a pochi centimetri sopra l'erba per spruzzarlo.

La classe ha progettato la nostra piattaforma di irrorazione finale con l'aiuto di una stampante 3D. In un ambiente controllato, abbiamo anche creato uno schema a griglia artificiale per imitare un campo con le erbacce contrassegnate da X rosse. La nostra tecnologia si è dimostrata un successo. Il nostro drone applicatore era in grado di volare giù per ogni riga e spruzzare le erbacce designate senza colpa.



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