4 Invenciones de estudiantes que están ayudando a sus comunidades - 💡 Fix My Ideas

4 Invenciones de estudiantes que están ayudando a sus comunidades

4 Invenciones de estudiantes que están ayudando a sus comunidades


Autor: Ethan Holmes, 2019

Nota del editor: los estudiantes de todo el país fueron desafiados por el concurso Solucionar para el mañana de Samsung para diseñar, crear e implementar una nueva pieza de tecnología que beneficiaría a su comunidad. Se presentaron docenas de proyectos, que abordaban inquietudes que iban desde el ambiente hasta lo social. Varios de los participantes acordaron escribir y compartir sus razonamientos detrás de sus proyectos, así como explicar cómo superaron las luchas que enfrentaron. Estas son sus historias.


The Baby Saver 2000

Escrito por Mason Covington y Tyler Duke, Beebe Junior High School, Arkansas

Cuando decidimos crear The Baby Saver 2000, intentábamos resolver el problema de los bebés que mueren en autos calientes. El año pasado, treinta y siete niños murieron en autos calientes. Dos ya murieron en 2017. Este es un gran problema, no solo en el sur, donde los veranos son muy calurosos, sino también en todo el mundo. Cuando está a 80 grados afuera, solo toma 60 minutos para que el interior de un automóvil aumente a 123 grados; que el niño no puede soportar. Cuando el cuerpo humano alcanza una temperatura interna de 107 grados, los órganos comienzan a apagarse.

En 2015, un niño en Arkansas murió por quedarse en un carro caliente. El incidente y el juicio estaban constantemente en nuestras noticias locales, por lo que este problema estaba fresco en nuestras mentes. Construimos nuestro proyecto con la esperanza de que pudiéramos prevenir muertes en todo el mundo. Cuando comenzamos, nos dimos cuenta de que los vehículos ya tienen una gran cantidad de tecnología y sensores, como alarmas para cuando dejas las llaves en el auto, los faros aún están encendidos o cuando el cinturón de seguridad está desabrochado.

Sin embargo, los automóviles no tienen sensores incorporados específicamente destinados a salvar la vida de un niño. En 2017, sentimos que esta tecnología debería haber estado disponible y asequible. ¿Dónde se sientan normalmente los bebés en un auto? Su asiento de auto, el lugar perfecto para implementar alguna tecnología para monitorear la condición de un niño.

Comenzamos por construir un prototipo básico que funcionó con Lego EV3. Estábamos emocionados de ver que nuestro concepto funcionaba, pero en realidad no se conectaba al automóvil de ninguna manera. Así que jugamos con diferentes ideas de cómo alertar a los padres. Originalmente queríamos llamar y enviar mensajes de texto a los padres utilizando una tarjeta Arduino y SIM.

Sin embargo, después de mucho debate, sentimos que había demasiadas oportunidades para perder la llamada telefónica, dejar su teléfono celular en casa o tener una mala recepción celular. Visitamos a un ingeniero de EvenFlo que nos dio un gran consejo: no use ningún interruptor para activar el dispositivo. La gente podría simplemente dejar de activarlo o ser víctima de un error humano. El dispositivo debe ser fácil de usar y simple.

Luego llevamos nuestras ideas al Arkansas Innovation Hub en Little Rock, donde un ingeniero, Nick Jones, nos ayudó a desarrollar nuestro prototipo de trabajo. Decidimos que una almohadilla de presión que conecta el cable de tierra iniciaría el Arduino y, por lo tanto, iniciaría el código. Esta era la forma más sencilla de garantizar que el dispositivo fuera fácil de usar y siempre se activaría cuando un niño estuviera presente en el asiento.

El futuro de este dispositivo tiene muchas variaciones diferentes. Nos gustaría tener un panel solar que recargue la batería. También nos gustaría una versión que use la señal de un encendedor de cigarrillos para decirle al Arduino que el auto está apagado y ahora debería comenzar a verificar las fluctuaciones de temperatura. Para nosotros es importante que sigamos mejorando esta tecnología, para que podamos brindarles a las personas alguna tecnología simple que se pueda utilizar para ayudar a salvar las vidas de los niños.


Detector de vida silvestre

Escrito por Kaika Burk, Christian Watson, Anna Burger y KayBree Raisor, Snowflake Junior High, Arizona

El animal más mortal de Estados Unidos no tiene grandes garras, dientes afilados ni colmillos venenosos. Sorprendentemente, 150 personas mueren cada año debido a colisiones con ciervos y otros animales salvajes de gran tamaño.

La Administración Federal de Carreteras de Investigación y Tecnología informó que hay más de 1 millón de accidentes con vida silvestre cada año. El costo promedio del año pasado de State Farm Insurance para estas colisiones de vida silvestre es de $ 3,995. El año pasado, solo se gastaron 4 mil millones de dólares en colisiones de animales salvajes en los Estados Unidos.

Para ayudar a prevenir futuras colisiones, decidimos construir un sistema de detección de vida silvestre de bajo costo. Aunque los sistemas de detección de animales no son nuevos, son extremadamente caros y carecen de la capacidad para abordar la necesidad generalizada.

Al principio, nuestro diseño era un dispositivo montado en un poste grande y costoso. Sin embargo, las presiones económicas y de fabricación obligaron a nuestro proyecto a evolucionar. Para que tuviera éxito, sabíamos que nuestro dispositivo tenía que ser de bajo costo, rápido de fabricar y fácil de instalar.

Nuestro diseño final es un detector de movimiento de 10 pulgadas de alto que se coloca sobre los postes de cercas existentes a lo largo de la carretera. Cuando se activa, envía una señal de radio a todos los demás dispositivos, lo que provoca que 100 pies de línea de cerca se vibren en un patrón programado. Esto pretende advertir a los conductores que un animal se ha acercado a la carretera.

Diseñamos todas las piezas 3D en SketchUp Make. Luego enviamos los archivos a nuestra impresora 3D. Después de imprimir los objetos, los lijamos para eliminar todas las capas de impresión. Luego los pintamos para obtener un acabado liso.

La impresión 3D puede llevar mucho tiempo. Para acelerar este proceso, moldeamos nuestras impresiones originales con silicona y luego moldeamos todas las piezas adicionales. Tuvimos que diseñar todas las piezas con lados inclinados para poder sacarlas del molde. Para ayudar a ahorrar silicona, hicimos un molde de plexiglás que era aproximadamente una pulgada más grande en todos los lados en comparación con nuestros otros moldes. Utilizamos un cortador láser de dióxido de carbono para cortar las piezas.

Nuestra electrónica es controlada por un Pro Mini compatible con Arduino. Un sensor de foto (luz) separado apaga todos los componentes electrónicos durante el día por medio de un transistor MOSFET buz11. Por la noche, los dispositivos utilizan dos sensores PIR (infrarrojo pasivo) para detectar el calor del cuerpo en movimiento de los ciervos o alces.

Una vez activado, el microcontrolador hace dos cosas: primero, envía una señal de radio a todos los demás dispositivos utilizando un módulo transceptor Nrf2401. Luego, todos entran en una secuencia de luz estroboscópica. Nos encontramos con un pequeño problema al configurar la comunicación para que todos los dispositivos puedan "hablar" entre ellos. Sin embargo, solucionamos este problema configurándolos a todos como oyentes, hasta que se activan para convertirse en un transmisor.

Esperamos que nuestro dispositivo se use en todo el mundo para ayudar a prevenir las colisiones en las carreteras y salvar las vidas de las personas y la vida silvestre.


Una máquina expendedora de ducha

Escrito por Patrick Camacho y Jendayi London, Gulfport High School, Mississippi

Mientras hacen una lluvia de ideas sobre ideas de proyectos futuros, los miembros de la National Technical Honor Society (NTHS) intentan pensar en formas en que la tecnología puede beneficiar a su comunidad. La falta de vivienda se convirtió en un tema recurrente de nuestra última lluvia de ideas, por lo que decidimos que nuestro proyecto más reciente se enfocaría en abordar eso.

Descubrimos que el Distrito Escolar de Gulfport tiene 143 estudiantes sin hogar. Los miembros de NTHS investigaron qué recursos estaban disponibles actualmente para los necesitados. Encontramos comedores populares, refugios para clima extremo y una propuesta para un Centro de la Esperanza que proporcionará alojamiento temporal y acceso a duchas. Sin embargo, el centro no estará disponible por algún tiempo. Hay un programa de ducha; desafortunadamente, el servicio de ducha solo está disponible un día a la semana de 8:30 am a 11:30 am. Los estudiantes sin hogar tendrían que faltar a la escuela para ducharse.

Nos enfocamos en encontrar maneras de proporcionar artículos de higiene personal a los estudiantes pobres que enfrentan dificultades en nuestra comunidad. Después de mucha discusión, lluvia de ideas e inspiración de la máquina expendedora de primeros auxilios de Taylor Rosenthal, lo descubrimos: ¡una máquina expendedora que distribuye artículos de higiene personal y brinda acceso a una cabina de ducha segura!

El plan es reciclar la tecnología disponible. Para reducir los costos y garantizar que la máquina mantuviera la energía (para que cualquier estudiante pudiera usarla cuando la necesitara), decidimos usar la energía solar. Los paneles solares proporcionarán suficiente energía para hacer funcionar la máquina y la carga de goteo en dos baterías marinas de ciclo profundo a lo largo del día. La máquina funcionará con esas baterías durante toda la noche.

El Equipo de construcción de NTHS está trabajando actualmente con técnicos locales e ingenieros eléctricos que se especializan en energía solar para crear un diagrama completo del sistema solar necesario para alimentar nuestra máquina expendedora. Además, la máquina aceptará tokens que los consejeros escolares y organizaciones locales sin fines de lucro distribuirán entre las personas necesitadas. Con la ayuda del Instructor de Tecnología de Construcción de Gulfport High School, los miembros de NTHS crearán planes de diseño para el componente de cabina de ducha.

El Equipo de Comunicaciones se acercó a organizaciones y empresas locales sin fines de lucro para crear conciencia y reunir donaciones para el proyecto. La acogida por parte de la comunidad fue reconfortante. Allen Beverages donó una vieja máquina expendedora, The Nourishing Place (una organización sin fines de lucro local) aceptó ser el sitio de la primera máquina, la Congregational Partnership (una colección de organizaciones sin fines de lucro de Gulfport) prometió su apoyo a nuestro proyecto, y local Las empresas donaron suministros para la máquina.


Drones en la agricultura

Escrito por Elexus Johnson y Eric Crane, Gering High School, Nebraska

En veinte años, los niños no estarán mirando los grandes campos de fumigación de la "manta" del plumero, sino que mirarán a los drones guiados con precisión que rociarán cantidades mínimas de herbicida. Este nuevo proceso controlará las malezas y las infestaciones mientras ayuda a los agricultores a hacer una elección más económica y ambientalmente responsable.

En octubre de 2016, acordamos que un problema importante en nuestra comunidad son los niveles de nitrato en nuestro suministro de agua. El acuífero de Ogallala suministra agua a 2,3 millones de personas, y muchos lo consideran como la mina de oro de Nebraska. Recientemente, los niveles de nitrato en el acuífero se han observado en niveles récord. Nos propusimos encontrar un cambio.

Descubrimos que los cultivos de fumigación con mantas son uno de los mayores problemas para los niveles de nitrato en el acuífero. Por ejemplo, un agricultor podría tener sus 5 acres de cultivo típicos. Una aplicación de herbicida para ese tamaño podría ser tan grande como 3 libras (o 19 galones) por acre. En total, esto significa que los agricultores podrían estar usando 95 galones de herbicida en sus cultivos. Esa es solo la primera manta también, no se sabe cuántas veces continuarán aplicando el herbicida. Esa es una cantidad masiva, y la mayor parte se desperdicia. No es como si toda la granja estuviera cubierta de maleza.

¿Qué podría eliminar todo ese herbicida pero aún así hacer el trabajo de manera eficiente? ¿Habría una manera de eliminar el costo también? Con nuestro nuevo sistema de rociado de drones, esperamos haber encontrado una solución permanente.

Nuestro plan era crear dos drones disponibles, un dron explorador y un dron aplicador. Al utilizar la cámara NDVI en el avión no tripulado explorador, los puntos de ruta GPS inspeccionan y capturan imágenes del campo. Una vez que el explorador ha terminado, podemos descargar las imágenes a una computadora. Luego, las imágenes se transfieren a la aplicación del asignador de datos para tomar las imágenes y formarlas en una sola imagen. Esta imagen se puede colocar bajo una serie de filtros, cambiando los colores para diferenciar los cultivos de las malezas.

Con la ayuda de un especialista en sistemas de información geográfica (GIS) del Distrito de Recursos Naturales de North Platte, hemos creado un programa fácil de usar que cualquier persona podría usar sin la necesidad de aprender sobre su diseño. Implementar el uso de imágenes UAV y múltiples filtros aislará las malezas y limitará el tiempo necesario para analizar las imágenes (NDVI). Una vez que se han localizado las malezas, el dron aplicador puede seguir la trayectoria de vuelo del explorador. El dron podrá flotar unos pocos centímetros por encima de la maleza para rociarlo.

La clase diseñó nuestra plataforma de pulverización final con la ayuda de una impresora 3D. En un entorno controlado, también creamos un patrón de cuadrícula artificial para imitar un campo con malezas marcadas con una X roja. Nuestra tecnología demostró ser un éxito. Nuestro dron aplicador pudo volar por cada fila y rociar las malezas designadas sin fallas.



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