3D הדפסה משלך Tactile מדידת כלים לקויי ראייה - 💡 Fix My Ideas

3D הדפסה משלך Tactile מדידת כלים לקויי ראייה

3D הדפסה משלך Tactile מדידת כלים לקויי ראייה


המחבר: Ethan Holmes, 2019

בשיתוף עם בית הספר לעיוורים של מיזורי, מעבדת דארסי במחלקה לכימיה באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס יוצרת כלים דידקטיים מרגשים לתלמידים לקויי ראייה. מוקד מסוים מושם על מדידה ומדידה אוריינטציה - עיצובים סופיים כוללים גם לוח מדידה ברייל קליפר ברייל (אשר זמינים להורדה). אנו מבקשים לקדם את היקף הפרויקט שלנו על ידי יצירת אובייקטים מורכבים יותר אשר יסייעו לתלמידים להבין את יסודות הסימטריה, מושג חיוני לכימיה, מתמטיקה, אמנויות ועוד.

סטודנטים בקורסים כימיה אורגנית בדרך כלל פוגעים בקיר שבו ייצוג דו-מימדי של מולקולה אינו מתורגם לאובייקט התלת-ממדי המיועד. הקושי בהמשגת מרחב תלת-מימדי הוא מקור לתסכול עבור רבים, שכן אין זה ידע שניתן להנחיל באמצעות שינון של שינון. זה נפוץ עבור הקורסים ברמת הקורסים הכימיה האורגנית להמליץ ​​על שימוש "ערכות דוגמנות" כדי לעזור לתלמידים לעשות קשרים מישוש עם מושגים דמיינו. ערכות אלה מוגבלות לעיתים קרובות ביכולתן לייצג מערכות עם חריגים, תוך השקפה מזויפת של מושג "נוקשות" הגיאומטריה הקשורה לכימיה, ובמקביל התלמידים לומדים על עיוותים גיאומטריים חיוביים ומצבי מעבר.כקבוצה המורכבת ברובה מכימאים בחינוך, תחילה התמקדנו במאמצינו לעצב מולקולות "חריגות" להדפסה תלת-ממדית, דבר שיסייע להבנת עיוותים גיאומטריים. הקדשנו את המושג הזה על ידי סימון המולקולות במכשולים ובאינדיקטורים, ובכך אפשר לעקוב אחר המניפולציה של מולקולה בחלל אך ורק באמצעות מגע.

העברת מידע המבוסס על טקטיות לבד אינו רעיון חדש. אולי ההכרה המוצלחת ביותר וזיהוי של מערכת כתיבה מישושית ידועה בשם ברייל, שפותח על ידי הסופר הצרפתי לואי ברייל בשנת 1824 בגיל מוקדם של חמש עשרה. התחלנו להתנסות עם דרכים ליישם ברייל לתוך העיצובים שלנו; כפי שמתברר, תהליך הדפוס-דפוס דוגמנות התמזגו מאפשר יצירה של מעלה של גבשושיות הרים על פנים לא מישוריים, מושלם עבור ברייל. העיצובים הראשונים שלנו היו פשטניים ומרוכז סביב גיאומטריה מולקולרית (כגון הדפסים 3D המוצג בתמונה למטה), ניסיון להכיר את העיצוב והדפסה של מודלים 3D.

ברייל מוטבע על ייצוג מולקולרי של פחמן דו חמצני, עם אמוניה, אמוניום, טטרהדרון ו אוקטדרון בקרבת מקום. מבנים שעוצבו ונדפסו על ידי זאק קריסטנסן, אמה מהלמן ודניאל קוטון.

הדפס של דו תחמוצת הפחמן ליניארי מוטבע עם הניסיון שלנו לכתיבת "CO2" בברייל - הוא קורא בצורה מגושמת למדי כמו "הון הון מספר שלוש שלוש". חשוב לציין כי ברייל המשמש כיום אינו תעתיק ישיר. בעוד ברייל יכול לשמש כדי להביע את כל 26 אותיות של האלפבית הלטיני, ובכך מוביל תעתיק אפשרי של כל טקסט בכל שפה על ידי שינוי גופן פשוט, זה כבר מותאם לאורך השנים עבור שפות שונות. ברייל מאוחד באנגלית מורכב מארכיון עצום של התכווצויות, אינדיקטורים וסמלים המשמשים למקסם את הקריאות של טקסטים שנכתבו ברייל. החלק האחורי של המודל קורא נכון "לינארי", בהתייחסו הגיאומטריה המולקולרית של פחמן דו חמצני, אבל בסופו של דבר ידענו את המידע מוטבע בעיצובים עתידיים היה צריך להיות מועבר בבירור ו תמציתית מבלי לגרום לבלבול עודף. לא ניתן להשיג מטרה זו ללא עזרתם של אנשי חינוך וסטודנטים בברייל, בבית הספר הסמוך למיסורי, לעזרתם של המשוב והמלצות. בית הספר לעיוורים של מיזורי מוכר כמוסד הראשון בארצות הברית לאימוץ ברייל באופן רשמי בשנת 1860. סבלנותם ונכונותם של המורים והתלמידים ב- MSB לעבוד איתנו ולספק משוב יסודי ויסודי על העיצובים שלנו הובילו אותנו העבודה המתוארת כאן.

עם הצגת המודלים שלנו למספר מורים ב- MSB ודנו בפדגוגיה, המורה למתמטיקה הזכיר את הקושי שהתלמידים שלה עורכים מדידות עם שליטים. לסטודנטים יש שליטים משובצים ברייל, מופץ על ידי בית הדפוס האמריקאי לעיוורים (APH). מסתבר, הקושי העיקרי במדידה אינו בא מן השליטים עצמם, אלא מן האוריינטציה המרחבית הדרושה למדוד שלושה ממדים נפרדים, כלומר אורך, רוחב וגובה. תלמידים לעיתים קרובות לסובב אובייקטים בידיהם תוך ביצוע מדידות, במהירות לאבד את המסלול של איזה צד נמדדו בעבר, מה שמוביל לבלבול. זה מובן לחלוטין - אין מערכת ציר קבוע בעת סיבוב אובייקט בחלל, ולכן ההבחנות של "גובה, רוחב, אורך" הם שרירותיים לחלוטין. זה עושה את זה קשה במיוחד עבור המורה כדי להבטיח כי כל הכיתה שלה עובד עם אותה קבוצה של צירים. יצאנו ליצור אובייקטים שיאפשרו לתלמיד להבחין בין צדדים מסוימים גם לאחר הסיבוב. לקובואידים אלה יש מרקמים מוטבעים המאפשרים הקצאה קבועה של צדדים וכיוונים:

התכנון הראשוני שלנו כלל משולשים כלפי מעלה המצביעים על מנת לייעד הן את הצד שהוקצה בדרך כלל "אורך" ואת החלק העליון של האובייקט. הצד "רוחב" מוטבע עם רכסים אנכיים מקבילים. עיצוב נוסף כולל מחוון בצורת "צלב" בחלק העליון של האובייקט, וקווים אנכיים על שתי קבוצות של פרצופים הן קוביות וקוביה. נסיון להעביר את הרעיון של ציר קואורדינטות קרטני קבוע מוצג גם כאשר נקודת המוצא (0, 0, 0) מוגדרת על ידי הצטלבות של שלושה מזהים ייחודיים בעלי קצה, ריבוע אחד, אחד מעוגלים, ואחד תחומים נפרדים . המודל ניתן לסובב בחופשיות בחלל תוך שמירה על סט הצירים המקורי.

עם הצגת אובייקטים אלה לתלמידים ב MSB, היינו נרגשים לראות אותם מוקסם כל כך עם התהליך בפועל של הדפסה 3D. תחושת המגע שלהם מעודנת כל כך עד שהם הבחינו מיד ברכסים בין שכבות בודדות של נימה של PLA, לפני שהם הבחינו בכל אחד מההבדלים הגדולים בין שני הצדדים. הבנו שרמת ההסבר הנדרשת עד מהרה הפכה את האובייקטים הללו למקור של בלבול - "האם המשולשים של כולם מצביעים כלפי מעלה על הקצה השמאלי והימני של הקובואידים שלהם?" לא בהכרח תמציתית ולא ברורה. יתר על כן, העובדה שהמדידה הוגבלה לאובייקטים שתוכננו במיוחד הופכת את היישום לבלתי מעשי - מה אם התלמיד רוצה למדוד ספר?

סיעור מוחות עם המורים ב- MSB הוביל אותנו לרעיון של יצירת "בסיס" אשר ישמש מערכת קבועים תלת מימדית לתאם. בדרך זו, כל אובייקט ניתן למדוד, כפי שהוא לא צריך להיות מוטבע עם כל סמני אוריינטציה מיוחדת. במשך מספר חודשים, העיצוב היה מותאם, ואת המוצר הסופי מוצג להלן. הלוח תוכנן ב- AutoCAD, מיובאים לתוך VCarve Pro, ולבסוף לחתוך מן fiberboard צפיפות בינונית עם נתב Shopbot CNC. בתחילה, תכננו להשתמש בשלושה שליטי ברייל APH כציר x, y ו- z. זה תואם את y ו z הצירים, אבל עם סיבוב של השליט על ציר ה- X, המספרה נמצא להיות לאחור. לכן, אנו מתוכננים לעצב שליטים ברייל שלנו אשר יכול להיות מודפס בקלות בכל מדפסת FDM. כמו אלה הם בעיקר חפצים שטוחים עם אותיות הרים, הם מאוד קל להדפיס ברזולוציה גבוהה. ברייל מוטבע על המשטחים שלהם יוצא ברור, אם כי קצת מחוספס על פי התלמידים, אז כמה מלט קל היה נחוץ. ציר ה- z תוכנן במיוחד עם חריצים כדי לאפשר מדריך להחליק למעלה ולמטה את השליט על מנת להקל על קביעת גובה של אובייקט. מספר חזרות של עיצוב זה נעשו, ונקבע כי החריצים הם אופטימליים, המאפשר המדריך להחליק עם כוח עדין אבל לא בגלל כוח הכבידה.

מלא z- ציר השליט עם מדריך

שטח מסופק עבור אריחי "כותרת", המאפשרים לתאר את שיטת המדידה (כלומר, מטרי, 1cm demarkations).

ציר קואורדינטות קרטזיאני מודד את הממדים של מודל בקנה מידה של תא יחידה של סריג קריסטל יהלום. יהלום מעוצב ומודפס על ידי מיכה רובין.

העיצוב של ציר ה- z הוביל אותנו לשקול עיצוב אחר שניתן להשתמש בו באופן עצמאי או בשילוב עם לוח המדידה. סטודנט אחד התלהב במיוחד מהסיכוי שיש לו לוח מדידה ושליטים בבית, ולכן יצאנו לעצב כלי קצת יותר נייד, אהוב על ידי יצרנים: קליפר. העיצוב של השליט דומה לזו של סרגל ציר ה- y בתמונה שלעיל, אם כי ברייל שונה מעט כדי לספור בין 0-18 ס"מ. קליפר מודפס בארבעה חלקים: בסיס, העליון, שקופית, ואת השליט עצמו. השקופית מותקן על המסילה המנחה, ואת העליון ואת הבסיס הם קבועים עם סרגל עם אפוקסי, כפי שמוצג בתמונה למטה.

מודפס באופן מלא 3D מודפס ברייל כף יד למדידות קלות.

שיתוף הפעולה בין המעבדה שלנו לבין בית הספר לעיוורים של מיזורי נמשך, ואנו מצפים להרבה יותר עיצובים מלהיבים לבוא. כתוצאה מפרויקט זה, ה- MSB הוענק מענק משמעותי אשר איפשר להם לרכוש מדפסת 3D משלהם. זה, כמובן, היה להיט בקרב התלמידים. אנחנו כבר עוזרים למורים בניסוי MSB עם תוכנית מודלים 3D Rhinoceros, כלי רב עוצמה אשר יאפשר להם לבצע שינויים העיצובים שלנו, כמו גם ליצור עיצובים משלהם כאשר צריך להתעורר. פרויקטים עתידיים כוללים מבנים מולקולאריים עם גלגלי שיניים פנימיים המאפשרים סיבובי אג"ח והסתגלות זווית אג"ח, מודלים עם אורביטלים מולקולריים מתויגים, סורגי גבישים מורכבים ועוד.

אתם מוזמנים להוריד את קבצי STL ו- 3DM עבור הדגמים המוצגים כאן. לקבלת פרטים ליצירת קשר ועוד על פרויקטים אלה, בקר באתר האינטרנט של המעבדה שלנו. לקבלת מידע נוסף, אתה יכול גם לבקר את הספר מיזורי עבור העיוור.



אתה עשוי להתעניין

מזל"ט, מציאות מוגברת, בורג זרי פרחים ב Mokena מיני Maker Faire

מזל"ט, מציאות מוגברת, בורג זרי פרחים ב Mokena מיני Maker Faire


מפית טבעת

מפית טבעת


מציאת פרויקטים למתחילים חדשים (חלק 1: הפוך לחברים)

מציאת פרויקטים למתחילים חדשים (חלק 1: הפוך לחברים)


פיברגלס וולברין טפרים

פיברגלס וולברין טפרים