3D Cetak Alat Ukur Taktil Anda Sendiri untuk Tunanetra - 💡 Fix My Ideas

3D Cetak Alat Ukur Taktil Anda Sendiri untuk Tunanetra

3D Cetak Alat Ukur Taktil Anda Sendiri untuk Tunanetra


Penulis: Ethan Holmes, 2019

Dalam kemitraan dengan Sekolah Missouri untuk Tunanetra, Lab D'Ercy di Departemen Kimia di Universitas Washington di St. Louis menciptakan alat didaktik yang menarik bagi siswa tunanetra. Fokus khusus diberikan pada pengukuran dan orientasi spasial - desain yang difinalisasi mencakup papan ukur Braille dan kaliper Braille (yang tersedia untuk diunduh). Kami berusaha untuk memperluas ruang lingkup proyek kami dengan menciptakan objek yang lebih kompleks yang akan membantu siswa memahami dasar-dasar simetri, sebuah konsep penting untuk kimia, matematika, seni rupa, dan banyak lagi.

Siswa dalam program kimia organik sarjana sering menabrak dinding di mana representasi dua dimensi dari molekul tidak diterjemahkan ke dalam objek tiga dimensi yang dimaksudkan. Kesulitan dalam mengkonseptualisasikan ruang tiga dimensi adalah sumber frustrasi bagi banyak orang, karena bukan pengetahuan yang dapat diberikan melalui hafalan. Sudah umum untuk kursus kimia organik tingkat perguruan tinggi untuk merekomendasikan penggunaan "kit pemodelan" untuk membantu siswa membuat koneksi taktil dengan konsep yang divisualisasikan. Kit ini seringkali terbatas dalam kemampuannya untuk merepresentasikan sistem dengan pengecualian, secara keliru memberikan beberapa gagasan tentang “kekakuan” geometri yang terkait dengan kimia, sementara secara bersamaan siswa belajar tentang distorsi geometris yang menguntungkan dan keadaan transisi.Sebagai kelompok yang sebagian besar terdiri dari ahli kimia oleh pendidikan, kami awalnya memfokuskan upaya kami pada mendesain molekul "luar biasa" untuk pencetakan 3D, yang akan membantu orang memahami distorsi geometrik. Kami melanjutkan konsep ini dengan menandai molekul dengan tonjolan dan indikator taktil, memungkinkan seseorang untuk melacak manipulasi molekul di ruang angkasa hanya melalui sentuhan.

Menyampaikan informasi berdasarkan pada taktik saja bukanlah ide baru. Mungkin realisasi yang paling berhasil dan mudah dikenali dari sistem penulisan taktil dikenal sebagai Braille, yang dikembangkan oleh penulis Perancis Louis Braille pada tahun 1824 pada usia awal lima belas tahun. Kami mulai bereksperimen dengan cara menerapkan Braille ke dalam desain kami; ternyata, proses pencetakan pemodelan fusi-deposisi memungkinkan terciptanya benjolan yang terangkat pada permukaan non-planar, sempurna untuk Braille. Desain pertama kami sederhana dan berpusat pada geometri molekuler (seperti cetakan 3D yang ditunjukkan pada foto di bawah), upaya untuk membiasakan diri dengan desain dan pencetakan model 3D.

Braille tertanam pada representasi molekul karbon dioksida, dengan amonia, amonium, tetrahedron, dan oktahedron di dekatnya. Struktur dirancang dan dicetak oleh Zac Christensen, Emma Mehlmann dan Daniel Cotton.

Cetakan karbon dioksida linier tertanam dengan upaya kami untuk menulis "CO2" dalam huruf Braille - terbaca dengan canggung sebagai "modal huruf kapital o nomor tiga tiga." Penting untuk dicatat bahwa huruf Braille yang digunakan saat ini tidak secara langsung transliteratif. Sementara Braille dapat digunakan untuk mengekspresikan semua 26 huruf alfabet Latin, sehingga mengarah ke kemungkinan transliterasi teks apa pun dalam bahasa apa pun dengan perubahan font sederhana, huruf Braille telah dioptimalkan sepanjang tahun untuk berbagai bahasa. Braille Inggris Bersatu terdiri dari arsip besar kontraksi, indikator, dan simbol yang berfungsi untuk memaksimalkan keterbacaan teks yang ditulis dalam Braille. Bagian belakang model dengan benar membaca "Linear," mengacu pada geometri molekul karbon dioksida, tetapi pada akhirnya kami tahu bahwa informasi yang tertanam dalam desain masa depan harus disampaikan dengan jelas dan ringkas tanpa menyebabkan kebingungan yang berlebihan. Sasaran ini tidak akan mungkin tercapai tanpa bantuan para pendidik dan siswa yang melek huruf Braille di Sekolah Missouri terdekat untuk Tunanetra yang memberi kami umpan balik dan saran yang berharga. Missouri School for the Blind diakui sebagai institusi pertama di Amerika Serikat yang secara resmi mengadopsi Braille pada tahun 1860. Kesabaran dan kemauan para guru dan siswa di MSB untuk bekerja bersama kami dan memberikan umpan balik yang jujur ​​dan menyeluruh pada desain kami membuat kami pekerjaan yang dijelaskan di sini.

Setelah menunjukkan model kami kepada beberapa guru di MSB dan mendiskusikan pedagogi, guru matematika menyebutkan kesulitan yang dialami murid-muridnya melakukan pengukuran dengan para penguasa. Para siswa disediakan dengan penguasa tertanam dengan Braille, didistribusikan oleh American Printing House for the Blind (APH). Ternyata, kesulitan utama dalam mengukur tidak datang dari penguasa sendiri, tetapi orientasi spasial yang diperlukan untuk mengukur tiga dimensi yang terpisah, yaitu panjang, lebar dan tinggi. Siswa sering memutar objek di tangan mereka sambil melakukan pengukuran, dengan cepat kehilangan jejak sisi mana yang sebelumnya diukur, yang menyebabkan kebingungan. Ini sangat bisa dimengerti - tidak ada sistem sumbu tetap ketika memutar objek di ruang angkasa, dan oleh karena itu perbedaan "tinggi, lebar, dan panjang" sepenuhnya arbitrer. Hal ini membuatnya sangat sulit bagi seorang guru untuk memastikan bahwa seluruh kelasnya bekerja dengan set sumbu yang sama. Kami berangkat untuk membuat objek yang akan memungkinkan siswa untuk membedakan sisi-sisi tertentu bahkan setelah rotasi. Kuboid ini telah menyematkan tekstur untuk memungkinkan penetapan sisi dan arah yang tetap:

Desain awal kami termasuk segitiga menunjuk ke atas untuk menunjuk kedua sisi yang umumnya ditetapkan sebagai "panjang" dan bagian atas objek. Sisi "lebar" tertanam dengan punggungan vertikal paralel. Desain lain termasuk indikator berbentuk "salib" untuk bagian atas objek, dan garis tegak lurus pada kedua set wajah untuk kuboid dan kubus. Upaya untuk menyampaikan ide sumbu koordinat Kartesius tetap ditampilkan juga, di mana titik asal (0, 0, 0) ditentukan oleh perpotongan tiga pengidentifikasi tepi terangkat yang unik, satu persegi, satu bundar, dan satu bola terpisah. . Model ini dapat diputar secara bebas di ruang angkasa sambil mempertahankan set asalnya yang asli.

Setelah memperkenalkan benda-benda ini kepada siswa di MSB, kami sangat senang melihat mereka begitu terpesona dengan proses pencetakan 3D yang sebenarnya. Perasaan sentuhan mereka begitu halus sehingga mereka segera melihat punggungan antara lapisan individu dari filamen PLA sebelum mereka melihat ada perbedaan tekstur yang lebih besar antara sisi. Kami menyadari bahwa tingkat penjelasan yang diperlukan dengan cepat menjadikan objek-objek ini menjadi sumber kebingungan - "apakah segitiga semua orang mengarah ke atas di sisi kiri dan kanan cuboids mereka?" Belum tentu ringkas atau jelas. Selain itu, fakta bahwa pengukuran terbatas pada objek yang dirancang khusus membuat implementasi tidak praktis - bagaimana jika siswa ingin mengukur buku?

Brainstorming dengan para guru di MSB membawa kami pada ide untuk menciptakan "basis" yang akan berfungsi sebagai sistem koordinat tiga dimensi yang tetap. Dengan cara ini, objek apa pun dapat diukur, karena tidak perlu disematkan dengan penanda orientasi khusus. Selama beberapa bulan, desainnya dioptimalkan, dan produk akhirnya ditunjukkan di bawah ini. Papan dirancang di AutoCAD, diimpor ke VCarve Pro, dan akhirnya dipotong dari papan serat kepadatan menengah dengan router CNC Desktop Shopbot. Awalnya, kami berencana menggunakan tiga penguasa braille APH sebagai sumbu x, y, dan z kami. Ini kompatibel dengan sumbu y dan z, tetapi pada putaran penggaris untuk sumbu x, penomorannya ditemukan mundur. Karena itu, kami mulai merancang penggaris Braille kami sendiri yang dapat dengan mudah dicetak di printer FDM apa pun. Karena ini sebagian besar objek datar dengan huruf naik, mereka sangat mudah untuk dicetak dalam resolusi tinggi. Braille yang tertanam di permukaannya terlihat jernih, meskipun agak kasar menurut para siswa, sehingga pengamplasan cahaya diperlukan. Sumbu z dirancang khusus dengan lekukan untuk memungkinkan panduan untuk meluncur ke atas dan ke bawah penggaris untuk memfasilitasi penentuan ketinggian objek. Beberapa iterasi dari desain ini dibuat, dan ditentukan bahwa alurnya optimal, memungkinkan pemandu untuk meluncur dengan kekuatan yang lembut tetapi bukan karena gravitasi.

Penguasa sumbu-z lengkap dengan pemandu

Ruang disediakan untuk ubin "judul", memungkinkan seseorang untuk menggambarkan sistem pengukuran (mis. Metrik, demarkasi 1cm).

Sumbu koordinat Kartesius mengukur dimensi model skala sel satuan kisi kristal berlian. Kisi berlian dirancang dan dicetak oleh Micah Rubin.

Desain sumbu z membuat kami mempertimbangkan desain lain yang dapat digunakan secara independen atau bersama dengan papan pengukuran. Seorang siswa khususnya bersemangat melihat prospek memiliki papan pengukur sendiri dan penggaris di rumah, jadi kami berangkat untuk merancang alat yang sedikit lebih portabel, disukai oleh pembuat: kaliper. Desain penggaris mirip dengan penggaris sumbu y pada foto di atas, meskipun Braille sedikit dimodifikasi untuk dihitung dari 0–18cm. Caliper dicetak dalam empat bagian: dasar, puncak, slide, dan penggaris itu sendiri. Slide dipasang pada rel pemandu, dan bagian atas dan pangkalan ditetapkan ke penggaris dengan epoksi, seperti yang ditunjukkan pada foto di bawah ini.

Caliper Braille genggam 3D yang sepenuhnya dicetak untuk pengukuran yang mudah.

Kolaborasi antara lab kami dan Sekolah Missouri untuk Tunanetra sedang berlangsung, dan kami berharap akan ada banyak lagi desain yang menarik. Sebagai hasil dari proyek ini, MSB telah dianugerahi hibah signifikan yang memungkinkan mereka untuk membeli printer 3D mereka sendiri. Ini, tentu saja, telah menjadi hit di kalangan siswa. Kami telah membantu para guru di percobaan MSB dengan program pemodelan 3D Rhinoceros, alat yang ampuh yang akan memungkinkan mereka untuk membuat modifikasi pada desain kami, serta membuat desain mereka sendiri saat dibutuhkan. Proyek masa depan mencakup struktur molekul dengan roda gigi internal yang memungkinkan rotasi ikatan dan penyesuaian sudut ikatan, model dengan orbital molekul berlabel, kisi kristal yang lebih kompleks, dan banyak lagi.

Anda dapat mengunduh file STL dan 3DM untuk model yang ditampilkan di sini. Untuk informasi kontak dan lebih lanjut tentang proyek-proyek ini, silakan kunjungi situs web lab kami. Untuk informasi lebih lanjut, Anda juga dapat mengunjungi Sekolah Missouri untuk Tunanetra.



Anda Mungkin Tertarik

6 Cara Mengubah Mangkok menjadi Speaker Sleek

6 Cara Mengubah Mangkok menjadi Speaker Sleek


5 Proyek Keren yang Didukung oleh Papan LaunchPad Tiva-C

5 Proyek Keren yang Didukung oleh Papan LaunchPad Tiva-C


Printer 3D Ini Menggunakan Gula untuk Membuat Patung Seperti Kaca

Printer 3D Ini Menggunakan Gula untuk Membuat Patung Seperti Kaca


Ide Makanan Pesta Halloween

Ide Makanan Pesta Halloween