Fortschritt in der Hilfstechnologie von Klasse-Projekt

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

George Mason University Student Salma Mahmoud ist schnell darauf hin, dass sie kein Maschinenbau-Ingenieur. In der Tat, alle Schüler auf ihren senior Design-Projekt — Madani, Jane Kambugu, Sidra Khan und Kamran Mohammadi — neigen dazu, ihren Mangel an Maschinenbau-Fähigkeiten an einem gewissen Punkt zu erwähnen. Die Tatsache, dass sie alle Elektrotechnik Majors sind steilere Lernkurve für Bioengineering-Projekt unternahm, sondern ihren Erfolg desto süßer gemacht.

Als die Gruppe im Herbst zusammenkamen, hatte sie ein Interesse an der Entwicklung etwas, das jemand helfen würde. Bioengineering gehörte zu den Konzentrationen zur Verfügung. Es war Müller, der ein Gerät vorschlug, die ihrem Freund helfen könnte.

"Er sitzt im Rollstuhl und kann seine Arme bewegen, aber es dauert eine lange Zeit für ihn, um die Bewegungen zu essen, zu vervollständigen", sagt Müller. "Wir dachten, dass dieses Gerät helfen könnte ihm eine Mahlzeit in der gleichen Zeit, die es einer von uns zu Essen mitnehmen würde."

Die zeitsparende und sozialen Vorteile eines solchen Gerätes für ein beschäftigt Student waren klar zu der Gruppe, so sie, beschlossen um fortzufahren. Senior Design-Projekte, Anforderungen für engineering Majors an Universitäten im ganzen Land, müssen Studenten verbringen ein Semester Recherche und Planung und das nächste Semester bauen, was auch immer sie begangen haben, zu schaffen.

"Es war wirklich gut, dass sie fünf Personen in dieser Gruppe hatten", sagt der Gruppe Berater, Nathalia Peixoto, Forscher und Dozent in Maurers Volgenau School of Engineering.

Mahmoud und ihr Team verbrachte im letzten Herbst erforschen, welche Arten von Geräten bereits auf dem Markt waren und das Lernen mehr über die Mechanik von Rollstühlen. Im Laufe der Zeit kamen Sie mit Zielen für ihr Gerät: es tragbar und diskret sein musste, musste es sparen Zeit und minimieren Leckagen musste es weniger als fünf Pfund wiegen und es im Akkubetrieb mit einem 6-Volt-Akku laufen musste.

Sie entwarf es – auf dem Papier – und kam mit einem Budget. Mohammadi baute sogar eine Version des "Arms" für Teampräsentation Ende der Semester mit einem Lego® Mindstorms®-Kit. Bis zum Dezember waren sie bereit, die zweite Phase übergehen, und mit dem Bau des Geräts, die eigentliche Arbeit begann.

"Am Anfang, wir ziemlich linear gearbeitet hatte", sagt Mahmoud. "Eine Woche wir würden an einem Motor arbeiten, dann gehen Sie zum nächsten. Es wurde bald offensichtlich, dass wir nie zu Ende bringen würde."

So teilten sie die Aufgaben, die versuchen, sicherzustellen, dass alle an etwas arbeiten war, waren sie interessiert. Das Projekt leicht brach in fünf Teile: der Roboterarm, der Einfassung, die das Gerät an den Rollstuhl, Leiterplatte, Sensor und Programmierung anschließt.

Für viele dieser Aufgaben hatten die Studenten beginnen fast von Grund auf neu zu lernen, was sie zu tun hatte. "Alles war ein Lernprozess für uns", sagt Müller.

Dazu gehörten in Bezug auf die Herstellung von Berg und Platine Lernsoftware, mit denen sie das Stück vor der Fertigung gestalten würde. Khan leitete das Design der Halterung. Madani arbeitete auf der Platine.

"Drei Monate", sagt Madani, da sie eines der kleinen grünen Leiterplatten in der Handfläche von ihrer Hand hält. Das ist, wie lange es dauerte, um das Stück entwickelt, so dass es an den Hersteller gehen könnte. Wenn die Bretter endlich angekommen, war es noch Löten, um zu tun.

Schluckauf im Prozess gab es? Sie Wetten. Zum einen gab es Missverständnisse zwischen dem Team und dem Unternehmen verkaufen sie eine winzige Kamera, die das Gerät "Augen" und helfen den Löffel Nahrung zu finden. Nur drei Wochen vor ihrem Termin, mussten sie einen besseren Plan einfallen lassen.

"Ich wusste nichts über Sensoren, außer dass wir brauchten ein," sagt Kambugu, der diesen Teil des Projekts betreute. "Also habe ich eine Menge Forschung, um herauszufinden, welche Art von Sensor für uns am besten funktionieren würde. Dann musste es für diesen Einsatz kalibriert werden."

Wie viel Hilfe ihres Mentors Peixoto war? "Eine Menge", sagt Mahmoud mit Schwerpunkt. "Am Anfang stecken wir auf etwas ich jetzt merke ist sehr einfach, aber wir verbrachten eine Woche versuchen eine Lösung zu erarbeiten."

Ein einfacher Vorschlag von Peixoto bekam sie vorbei an diese erste Hürde, und sie hat sie während des Prozesses führt.

"Ich weiß, dass sie viele durchgemachten Nächte, gezogen", sagt Peixoto. "Ich habe mehrere E-mails von ihnen, die geschrieben wurden, an den ungeraden Stunden der Nacht zu sagen"Wir dies brauchen...""

Aufgrund der Natur des Projekt der Gruppe konnte sich Peixoto auch um finanzielle Unterstützung gewähren. Peixoto und Vasiliki Ikonomidou, Associate Professor auch in des Department of Electrical and Computer Engineering an der Mason, sind Co-Principal Investigators auf ein National Science Foundation Stipendium speziell für diesen Zweck – ein Erbe der Unterstützung für ähnliche Forschungen Teil. Sie fragten NSF für $100.000, senior Design-Gruppen zu unterstützen, die Entwicklung von Projekten um anderen Schülern zu helfen. Ihr aktueller Plan ist, eine Gruppe pro Semester mit dem Zuschuss finanzieren, die bis 2016 läuft.

Die automatische Arm in seinen verschiedenen Iterationen aufgetischt Laufe das Frühjahrssemester Legos®, Cheerios® und andere kleine Gegenstände. Erst im April hatte die Gruppe den Arm vorgesehenen Besitzer kommen, um es mit echten Lebensmitteln zu testen. Der Test war ein großer Erfolg, und das Team konnte endlich ein wenig leichter atmen.

Es war immer ihre Absicht, die das fertige Gerät an die Schüler gehen würde, für wen sie es entwickelt hatte. Was sie nicht vorhergesehen war, dass es ein Leben jenseits der Prototyp haben könnte.

Peixoto, sagt, dass sie und die Gruppe in der Kommunikation mit einem lokalen assistive Technologie-Unternehmen gewesen, das benutzerdefinierte Rollstühle entwirft. Das Unternehmen ist möglicherweise die automatische Arm als Feature anbieten.

Aber jetzt sind die Studenten vor allem erleichtert, mit Klassen erfolgen. Einige Team-Mitglieder im Mai 2012 Schloss und zog auf um Diplom-Studium oder Arbeit zu finden; andere haben noch Unterricht zu nehmen.

"Die Arbeit der Ingenieure Leben, insbesondere in Bereichen wie assistive Technologie verändern kann", sagt Peixoto. "Wenn du siehst, wie andere von etwas profitieren haben Sie geschaffen, die einen großen Einfluss auf Sie hat. Diese Studenten bekam, die."

Anmerkung der Redaktion: Dargestellt, die Forscher in Behind the Scenes Artikel von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt wurden. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.