3D nyomtassa ki saját tapintható mérőeszközeit a látássérülteknek - 💡 Fix My Ideas

3D nyomtassa ki saját tapintható mérőeszközeit a látássérülteknek

3D nyomtassa ki saját tapintható mérőeszközeit a látássérülteknek


Szerző: Ethan Holmes, 2019

Együttműködve a Missouri Blind Iskolával, a St. Louis Kémiai Tanszékének D'Arcy Lab-ban, a St. Louis-i Kémiai Tanszékben izgalmas didaktikus eszközöket teremt a látássérült diákok számára. Különös hangsúlyt fektetünk a mérésre és a térbeli orientációra - a véglegesített tervek közé tartozik a Braille-mérő tábla és a Braille-féknyereg (amely letölthető). Bonyolultabb objektumok létrehozásával igyekszünk tovább bővíteni projektünk alkalmazási körét, amely segít a diákoknak megérteni a szimmetria alapjait, a kémia, a matematika, a képzőművészet és más fontos elemeit.

Az alapfokú szerves kémiai tanfolyamok hallgatói gyakran találnak egy falat, ahol a molekula kétdimenziós ábrázolása nem fordul elő a tervezett háromdimenziós objektumra. A háromdimenziós tér megfogalmazásának nehézsége sokak számára frusztráció forrása, mivel a tudás nem adható át rote memorizálással. A főiskolai szintű szerves kémia kurzusoknál gyakori, hogy „modellező készletek” használatát javasolják, hogy segítsék a diákokat a tapintható kapcsolatok vizualizált fogalmakkal való létrehozásában. Ezek a készletek gyakran korlátozottak azon képességükben, hogy kivételekkel képviseljék a rendszereket, és hamisan közvetítik a kémiahoz kapcsolódó geometria „merevségét”, ugyanakkor a diákok megtanulják a kedvező geometriai torzulásokat és az átmeneti állapotokat.Mint csoport, amely főként vegyészekből áll, az oktatásban kezdetben arra koncentráltunk, hogy „kivételes” molekulákat tervezzünk a 3D nyomtatáshoz, ami segítene megérteni a geometriai torzulásokat. Ezt a koncepciót úgy továbbfejlesztettük, hogy a molekulákat tapintható dudorokkal és indikátorokkal jelöljük meg, lehetővé téve, hogy a molekulák térbeli manipulációját csak érintéssel nyomon követhessük.

Egyedül a taktikán alapuló információk továbbítása nem új ötlet. Talán a tapintható írórendszer legsikeresebb és legismertebb megvalósítása Braille néven ismert, amelyet a francia író, Braille 1824-ben fejlesztett ki, tizenöt éves korában. Elkezdtük kísérletezni a Braille-írás végrehajtásának módjaival; kiderül, hogy a fuzionált lerakódás modellező nyomtatási folyamata lehetővé teszi, hogy a nem sík felületeken könnyedén létrejöjjön a kiemelkedő dudorok, ami tökéletesen alkalmas Braille-írásra. Első mintáink egyszerűsítettek és a molekuláris geometriára összpontosítottak (például az alábbi képen látható 3D-s nyomtatványok), amely megpróbálta megismerkedni a 3D-s modellek tervezésével és nyomtatásával.

Braille a szén-dioxid molekuláris ábrázolásába ágyazva, ammóniával, ammóniával, tetraéderrel és egy oktaéderrel. A Zac Christensen, Emma Mehlmann és Daniel Cotton által tervezett és nyomtatott szerkezetek.

A lineáris szén-dioxid nyomtatása beágyazódik a „Braille-írás” „CO2” írására tett kísérletünkbe - eléggé zavarosan olvasható, mint a „háromszög fővárosi tőkéje”. Fontos megjegyezni, hogy a ma használt Braille-írás nem közvetlenül transzliteratív. Míg a Braille-t a latin ábécé mind a 26 betűjének kifejezésére lehet használni, ezáltal bármely szöveg bármely nyelvű szövegének egyszerű betűtípusváltozással történő lehetséges átírását eredményezi, az évek során különböző nyelvekre optimalizálták. Az Egységes angol Braille-t egy nagy összecsapások, mutatók és szimbólumok archívuma alkotja, amelyek a Braille-ben írt szövegek olvashatóságának maximalizálására szolgálnak. A modell hátulja helyesen írja le a „Linear” -t, amely a szén-dioxid molekuláris geometriájára utal, de végül tudtuk, hogy a jövőbe tervezett beágyazott információkat egyértelműen és tömören kell közvetíteni anélkül, hogy túlzott zavart okozna. Ez a cél lehetetlen lenne a Braille-írástudó pedagógusok és a közeli Missouri-i Iskola iskolájának diákjainak segítsége nélkül elérni értékes visszajelzéseket és javaslatokat. A Missouri Blind Iskola az Egyesült Államokban az első intézmény, amely 1860-ban hivatalosan elfogadta Braille-írást. Az MSB tanárainak és diákjainak türelme és hajlandósága, hogy dolgozzon velünk, és hogy őszinte és alapos visszajelzést adjon a terveinkről, az itt leírt munkát.

A matematikai tanár az MSB több tanára számára bemutatta modelljeinket és megvitatta a pedagógiát. A diákokat Braille-be ágyazott vonalzóval látják el, amelyet az Amerikai Vakok Nyomda (APH) terjeszt. Kiderül, hogy a mérés legnagyobb nehézségét nem maguk az uralkodók jelentik, hanem a térbeli tájékozódást, amely három különálló méret, azaz hosszúság, szélesség és magasság méréséhez szükséges. A diákok a mérések során gyakran kezükben forgatják a tárgyakat, és gyorsan elveszítik a nyomon követést, melyik oldalt korábban mérik, ami zavart eredményezett. Ez teljesen érthető - az objektum térben történő forgatásakor nincs fix tengelyrendszer, ezért a „magasság, szélesség és hosszúság” megkülönböztetése teljesen önkényes. Ez különösen nehezíti a tanár számára annak biztosítását, hogy egész osztálya ugyanazokkal a tengelyekkel dolgozik. Elindultunk olyan tárgyak létrehozására, amelyek lehetővé teszik a hallgató számára, hogy a rotáció után is megkülönböztessen bizonyos oldalakat. Ezek a négyszögek beágyazott textúrákkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik az oldalak és az irányok rögzített hozzárendelését:

A kezdeti kialakítás felfelé mutató háromszögeket tartalmazott, amelyek mind a hosszat, mind az objektum tetejét jelölik. A „szélesség” oldal párhuzamos függőleges gerincekkel van beágyazva. Egy másik kialakítás tartalmaz egy „kereszt” alakú mutatót az objektum tetejére, és merőleges vonalakat mindkét arclapon mind egy köbös, mind egy kocka számára. A rögzített derékszögű koordináta tengely ötletének átadására irányuló kísérlet is látható, ahol az eredetpont (0, 0, 0) három egyedi emelt él azonosító, egy négyzet, egy kerek és egy szétválasztott gömb metszéspontjával van meghatározva. . A modell szabadon forgatható a térben, miközben megtartja eredeti tengelykészletét.

Miután bemutattuk ezeket az objektumokat az MSB diákjainak, izgatott voltunk, hogy lenyűgözte őket a 3D nyomtatás tényleges folyamatával. Az érintésérzetük olyan finom, hogy azonnal észrevették a PLA filamentum egyes rétegei közötti gerinceket, mielőtt észrevették az oldalak közötti nagyobb texturális különbségeket. Rájöttünk, hogy a szükséges magyarázat gyorsan megnehezítette ezeket az objektumokat - „mindenki háromszögei felfelé mutatnak a kockajuk bal és jobb oldalán?” Nem feltétlenül rövid és világos. Továbbá, az a tény, hogy a mérést csak a kifejezetten tervezett objektumokra korlátozzák, a megvalósítást praktikusnak tette - mi van, ha a diák meg akar mérni egy könyvet?

Az MSB tanáraival való ötletgyűjtés vezetett ahhoz, hogy létrehozzunk egy „bázist”, amely fix háromdimenziós koordinátarendszerként szolgálna. Ily módon bármilyen objektum mérhető, mivel nem kell beágyazódni semmilyen speciális tájolásjelzővel. Több hónapon át optimalizálták a tervezést, és a végtermék az alábbiakban látható. A táblát az AutoCAD-ben tervezték, a VCarve Pro-ba importálták, és végül a közepes sűrűségű rostlemezből vágták le a Shopbot Desktop CNC routerrel. Kezdetben három APH braille-vonalzót használtunk x, y és z tengelyekként. Ez kompatibilis az y és z tengelyekkel, de az x tengely vonalzójának forgatásakor a számozás hátrafelé néz. Így elindultunk, hogy saját Braille-vonalzóinkat tervezzük, amelyek könnyen nyomtathatók bármely FDM nyomtatóban. Mivel ezek többnyire lapos tárgyak emelt betűkkel, nagyszerű felbontásban rendkívül könnyen nyomtathatók. A felületekre beágyazott Braille-írások egyértelműek, bár kissé durvaak a diákok szerint, így bizonyos fénycsiszolásra volt szükség. A z-tengely speciálisan hornyokkal van kialakítva, amelyek lehetővé teszik, hogy egy vezető csúsztassa felfelé és lefelé a vonalzót, hogy megkönnyítse az objektum magasságának meghatározását. Ennek a tervnek több iterációja történt, és megállapítottuk, hogy a hornyok optimálisak, lehetővé téve a vezetőnek, hogy gyengéd erővel csúszik, de nem a gravitáció miatt.

A teljes z-tengely vonalzó a vezetővel

A „cím” lapok számára hely van, amely lehetővé teszi a mérési rendszer leírását (azaz metrikus, 1 cm-es demarkációk).

A derékszögű koordináta tengely a gyémánt kristályrács egység cellájának méretarányát méri. A Micah Rubin által tervezett és nyomtatott gyémántrács.

A z-tengely kialakítása során egy másik tervet is figyelembe vettünk, amely függetlenül vagy a mérőkártyával együtt használható. Különösen az egyik diák izgatott volt, hogy saját mérlegtábláját és uralkodóit otthon fogja látni, így elkezdtünk egy kicsit hordozható eszközt tervezni, amit a döntéshozók szeretettek: egy féknyereg. A vonalzó kialakítása hasonló a fenti képen az y-tengely uralkodójához, bár a Braille-t kissé módosítottuk 0–18 cm-re. A féknyereg négy részből áll: egy bázisból, egy felsőrésszel, egy csúszkával és maga a vonalzóval. A csúszka a vezetősínekre van szerelve, és a felső és az alaplap epoxi segítségével rögzítve van a vonalzóhoz, ahogy az alábbi képen látható.

Teljesen 3D-s nyomtatású Braille-féknyereg a könnyű mérésekhez.

Laboratóriumunk és a vakok Missouri Iskola közötti együttműködés folyamatban van, és sok izgalmas tervet várunk. A projekt eredményeként az MSB jelentős támogatást kapott, amely lehetővé tette számukra, hogy megvásárolják saját 3D-s nyomtatójukat. Ez természetesen megütötte a diákokat. Mi segítettünk a tanároknak az MSB kísérletben a Rhinoceros 3D modellező programmal, amely egy hatékony eszköz, amely lehetővé teszi számukra, hogy módosítsák a tervünket, és szükség esetén saját terveket hozzanak létre. A jövőbeni projektek közé tartoznak a molekuláris szerkezetek, amelyek belső fogaskerekekkel rendelkeznek, lehetővé téve a kötés forgását és a kötésszög beállítását, a jelölt molekuláris orbitális modelleket, a komplexebb kristályrácsokat és így tovább.

Üdvözöljük, hogy töltse le az STL és 3DM fájlokat az itt bemutatott modellekhez. Ha további információkat szeretne kapni a projektekről, látogasson el laboratóriumunk honlapjára. További információkért látogasson el a Missouri Blind Iskolába.



Lehet, Hogy Érdekli

Made on Earth - Manga a kerekeken (snackekkel)

Made on Earth - Manga a kerekeken (snackekkel)


Maker's Corner - Élő! A készítők piaci vitákat folytatnak

Maker's Corner - Élő! A készítők piaci vitákat folytatnak


Komolyan nehézfém

Komolyan nehézfém


Hogyan kell kezelni a dobozos ültetvényeket

Hogyan kell kezelni a dobozos ültetvényeket






Legutóbbi Hozzászólások