Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

4 inventions d'étudiants qui aident leurs communautés

Note de la rédaction: Le concours «Résoudre pour demain» de Samsung a incité des étudiants de partout au pays à concevoir, créer et mettre en œuvre une nouvelle technologie qui bénéficierait à leur communauté. Des dizaines de projets, portant sur des préoccupations allant de l'environnement au social, ont été soumis. Plusieurs participants ont accepté d'écrire et de partager leurs raisonnements derrière leurs projets, ainsi que d'expliquer comment ils ont surmonté leurs difficultés. Ce sont leurs histoires.


Le bébé économiseur 2000

Écrit par Mason Covington et Tyler Duke, école secondaire Beebe Junior, Arkansas

Lorsque nous avons décidé de créer The Baby Saver 2000, nous essayions de résoudre le problème des bébés qui meurent dans des voitures chaudes. L'année dernière, trente-sept enfants sont morts dans des voitures chaudes. Deux sont déjà décédés en 2017. C'est un très gros problème, non seulement dans le sud où les étés sont très chauds, mais aussi dans le monde entier. Lorsqu'il fait 80 degrés à l'extérieur, il ne faut que 60 minutes pour que l'intérieur d'une voiture augmente à 123 degrés; que l'enfant ne peut pas supporter. Lorsque le corps humain atteint une température interne de 107 degrés, les organes commencent à se fermer.

En 2015, un jeune garçon de l'Arkansas est décédé après avoir été laissé dans une voiture chaude. L’incident et le procès étaient constamment à la une de nos actualités locales, nous avions donc cette question en tête. Nous avons construit notre projet dans l’espoir de pouvoir prévenir les décès dans le monde entier. Lorsque nous avons démarré, nous avons constaté que les véhicules disposent déjà de beaucoup de technologie et de capteurs, tels que des alarmes signalant que vous laissez vos clés dans la voiture, que vos phares sont toujours allumés ou que votre ceinture de sécurité est débridée.

Cependant, les voitures ne sont pas équipées de capteurs destinés spécifiquement à sauver la vie d’un enfant. En 2017, nous estimions que cette technologie aurait dû être facilement disponible et abordable. Où les bébés sont-ils assis normalement dans une voiture? Leur siège auto, l’endroit idéal pour mettre en œuvre des technologies permettant de surveiller l’état de l’enfant.

Nous avons commencé par construire un prototype de base utilisant le Lego EV3. Nous étions ravis de voir notre concept fonctionner, mais il ne s’était pas connecté à la voiture de quelque manière que ce soit. Nous avons donc joué avec différentes idées sur la façon d’alerter les parents. À l’origine, nous voulions appeler et envoyer un SMS aux parents à l’aide d’une carte Arduino et d’une carte SIM.

Cependant, après de nombreuses discussions, nous avons estimé qu’il y avait trop d’occasions de rater l’appel téléphonique, de laisser votre téléphone portable à la maison ou d’avoir une mauvaise réception. Nous avons rendu visite à un ingénieur d’EvenFlo qui nous a donné un bon conseil: n’utilisez aucun commutateur pour activer le périphérique. Les gens pourraient simplement cesser de l'activer ou être victimes d'une erreur humaine. L'appareil doit être convivial et simple.

Nous avons ensuite apporté nos idées au Arkansas Innovation Hub de Little Rock, où un ingénieur, Nick Jones, nous a aidés à développer davantage notre prototype fonctionnel. Nous avons décidé qu'un coussinet de pression reliant le fil de terre lancerait l'Arduino et donc le code. C'était le moyen le plus simple de s'assurer que le dispositif était convivial et qu'il s'allumerait toujours lorsqu'un enfant serait présent sur le siège.

L'avenir de cet appareil a de nombreuses variantes. Nous aimerions avoir un panneau solaire pour recharger la batterie. Nous aimerions également une version qui utilise le signal d’un allume-cigarette pour informer l’Arduino que la voiture est éteinte et qu’elle devrait maintenant commencer à vérifier les fluctuations de température. Il est important pour nous de continuer à améliorer cette technologie pour pouvoir donner aux gens une technologie simple qui peut être utilisée pour aider à sauver la vie des enfants.


Détecteur de faune

Écrit par Kaika Burk, Christian Watson, Anna Burger et KayBree Raisor, collège de flocon de neige, Arizona

L’animal le plus mortel d’Amérique n’a pas de grandes griffes, de dents pointues ni de crocs venimeux. Étonnamment, 150 personnes meurent chaque année des suites d'une collision avec un cerf et d'autres animaux sauvages.

La Federal Highway Administration of Research and Technology a signalé qu'il y avait plus d'un million d'accidents impliquant des animaux sauvages chaque année. State Farm Insurance a calculé que le coût moyen de ces collisions avec des animaux sauvages l’an dernier était de 3 995 $. L'année dernière, 4 milliards de dollars ont été dépensés pour les collisions impliquant des animaux sauvages, rien qu'aux États-Unis.

Pour éviter de futures collisions, nous avons décidé de construire un système de détection de la faune à faible coût. Bien que les systèmes de détection d’animaux ne soient pas nouveaux, ils sont extrêmement coûteux et n’ont pas la capacité de répondre à ce besoin généralisé.

Au début, notre conception était un dispositif de grande taille et coûteux monté sur poteau. Cependant, les pressions économiques et manufacturières ont forcé notre projet à évoluer. Pour réussir, nous savions que notre appareil devait être peu coûteux, rapide à fabriquer et facile à installer.

Notre conception finale est un détecteur de mouvement de 10 pouces de hauteur placé au sommet des poteaux de clôture existants le long de la route. Lorsqu'il est déclenché, il envoie un signal radio à tous les autres appareils, ce qui provoque une ligne de clôture de 100 pieds de manière programmée. Ceci est destiné à avertir les conducteurs qu'un animal s'est approché de la route.

Nous avons conçu toutes les pièces 3D sur SketchUp Make. Nous avons ensuite envoyé les fichiers à notre imprimante 3D. Après avoir imprimé les objets, nous les avons poncés afin de supprimer toutes les couches d'impression. Nous les avons ensuite peints pour obtenir une finition lisse.

L'impression 3D peut prendre beaucoup de temps. Afin d'accélérer ce processus, nous avons moulé nos impressions originales avec du silicone, puis moulé à la résine toutes les pièces supplémentaires. Nous avons dû concevoir toutes les pièces avec des côtés inclinés afin de pouvoir les sortir du moule. Pour économiser la silicone, nous avons fabriqué un moule en plexiglas de tous les côtés d'environ un pouce de plus par rapport à nos autres moules. Nous avons utilisé un cutter laser au dioxyde de carbone pour couper les pièces.

Nos appareils électroniques sont contrôlés par un Pro Mini compatible Arduino. Un capteur photo (lumière) séparé éteint toute l'électronique pendant la journée à l'aide d'un transistor MOSFET buz11. La nuit, les appareils utilisent deux capteurs PIR (infrarouge passif) pour détecter la chaleur du cerf ou du wapiti.

Une fois déclenché, le microcontrôleur fait deux choses: tout d’abord, il envoie un signal radio à tous les autres périphériques à l’aide d’un module émetteur-récepteur Nrf2401. Ensuite, ils entrent tous dans une séquence de lumière stroboscopique. Nous avons eu quelques problèmes pour configurer la communication de sorte que tous les appareils puissent «se parler» les uns aux autres. Cependant, nous avons résolu ce problème en les configurant tous en tant qu'auditeurs, jusqu'à ce qu'ils soient déclenchés pour devenir un émetteur.

Nous espérons que notre appareil sera utilisé dans le monde entier afin de prévenir les collisions sur les routes et de sauver la vie de personnes et de la faune.


Un distributeur automatique de douche

Écrit par Patrick Camacho et Jendayi London, Gulfport High School, Mississippi

Tout en réfléchissant aux idées de projets futurs, les membres de la National Technical Honour Society (NTHS) essaient de réfléchir aux moyens par lesquels la technologie peut être bénéfique pour leur communauté. Le sans-abrisme est devenu un thème récurrent de notre dernier remue-méninges. Nous avons donc décidé que notre dernier projet se consacrerait à la question.

Nous avons découvert que le district scolaire de Gulfport compte 143 étudiants sans abri. Les membres de la NTHS ont examiné quelles ressources étaient actuellement disponibles pour les personnes dans le besoin. Nous avons trouvé des soupes populaires, des abris pour les conditions météorologiques extrêmes et une proposition pour un centre de l'espoir qui fournira un logement temporaire et un accès à des douches. Cependant, le centre ne sera pas disponible avant un certain temps. Il y a un programme de douche; malheureusement, le service de douche n'est disponible qu'un jour par semaine de 8h30 à 11h30. Les étudiants sans foyer devraient manquer l’école pour se doucher.

Nous nous sommes efforcés de trouver des moyens de fournir des articles d’hygiène personnelle aux élèves démunis confrontés aux difficultés de notre communauté. Après de nombreuses discussions, des séances de réflexion et l’inspiration du distributeur automatique de premiers secours de Taylor Rosenthal, nous l’avons trouvé: un distributeur automatique qui distribue des articles d’hygiène personnelle et donne accès à une cabine de douche sécurisée!

Le plan consiste à recycler la technologie disponible. Pour réduire les coûts et garantir le maintien de l'alimentation de la machine (afin que chaque élève puisse l'utiliser quand ils en ont besoin), nous avons décidé d'utiliser l'énergie solaire. Les panneaux solaires fourniront suffisamment d’énergie pour faire fonctionner la machine et chargeront dans deux batteries marines à cycle profond tout au long de la journée. La machine fonctionnera sur ces batteries toute la nuit.

L’équipe de construction de NTHS travaille actuellement avec des techniciens et des ingénieurs électriciens locaux spécialisés dans l’énergie solaire pour créer un schéma complet du système solaire nécessaire à l’alimentation de notre distributeur automatique. De plus, la machine acceptera des jetons que les conseillers d’école et les associations à but non lucratif locales distribueront aux personnes dans le besoin. Avec l’aide de l’instructeur en technologie de la construction de la Gulfport High School, les membres de la NTHS créeront des plans de conception pour la composante cabine de douche.

L'équipe des communications s'est mise en contact avec des organisations et des entreprises locales à but non lucratif afin de sensibiliser l'opinion et de recueillir des dons pour le projet. L'accueil de la communauté était réconfortant. Allen Beverages a fait don d’un ancien distributeur automatique. Le Nourishing Place (un organisme à but non lucratif local) a accepté de devenir le site du premier distributeur, le Congregational Partnership (un ensemble d’organisations à but non lucratif de Gulfport) s’est engagé à soutenir notre projet. les entreprises ont donné des fournitures pour la machine.


Les drones en agriculture

Écrit par Elexus Johnson et Eric Crane, lycée de Gering, Nebraska

Dans vingt ans, les enfants ne regarderont plus les champs de pulvérisation recouverts d'une grande couverture, mais des drones à guidage de précision pulvérisant une quantité minimale d'herbicide. Ce nouveau procédé contrôlera les mauvaises herbes et les infestations tout en aidant les agriculteurs à faire un choix plus économique et plus respectueux de l'environnement.

En octobre 2016, nous avons convenu que l'un des principaux problèmes de notre communauté était la teneur en nitrates de notre source d'approvisionnement en eau. L’aquifère d’Ogallala fournit de l’eau à 2,3 millions d’habitants et est considéré par beaucoup comme la mine d’or du Nebraska. Récemment, les niveaux de nitrates dans l'aquifère ont été observés à des niveaux record. Nous avons entrepris de trouver un changement.

Nous avons découvert que la pulvérisation généralisée était l'un des plus gros problèmes de niveaux de nitrates dans l'aquifère. Par exemple, un agriculteur pourrait avoir votre culture typique de 5 acres. Une application d'herbicide pour cette taille peut atteindre 3 livres (ou 19 gallons) par acre. Globalement, cela signifie que les agriculteurs pourraient utiliser 95 gallons d'herbicide sur leurs cultures. C’est aussi la première couverture, on ne sait pas combien de fois ils continueront d’appliquer l’herbicide. C'est une quantité énorme, et la plus grande partie est gaspillée. Ce n'est pas comme si toute la ferme était recouverte de mauvaises herbes.

Qu'est-ce qui pourrait enlever tout cet herbicide tout en faisant le travail efficacement? Y aurait-il un moyen d'éliminer le coût aussi? Avec notre nouveau système de pulvérisation par drone, nous espérons avoir trouvé une solution permanente.

Notre plan était de créer deux drones disponibles, un drone scout et un drone applicateur. En utilisant la caméra NDVI sur le drone scout, GPS Way vérifie et capture des images du champ. Une fois le scout terminé, nous pouvons télécharger les images sur un ordinateur. Les images sont ensuite transférées vers l'application de mappage de données pour prendre les images et les former en une seule image. Cette image peut être placée sous une série de filtres, modifiant les couleurs pour différencier les cultures des mauvaises herbes.

Avec l’aide d’un spécialiste des systèmes d’information géographique (SIG) du district des ressources naturelles de North Platte, nous avons créé un programme convivial que tout le monde peut utiliser sans avoir à se renseigner sur sa conception. La mise en œuvre de l’imagerie UAV et de plusieurs filtres isolera les mauvaises herbes et limitera le temps nécessaire pour analyser les images (NDVI). Une fois que les mauvaises herbes ont été localisées, le drone applicateur peut suivre la trajectoire de vol de l'éclaireur. Le drone sera capable de planer à quelques centimètres au-dessus de la mauvaise herbe pour le pulvériser.

La classe a conçu notre plate-forme de pulvérisation finale à l'aide d'une imprimante 3D. Dans un environnement contrôlé, nous avons également créé un modèle de grille artificielle pour imiter un champ avec des mauvaises herbes marquées par un X rouge. Notre technologie s'est avérée être un succès. Notre drone applicateur a pu descendre chaque rangée et pulvériser les mauvaises herbes désignées sans faute.

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