نوآوری در طراحی پرتابگر توپ و دستگاه نقاشی برای نوجوانان فلج مغزی

16 مه 2022 -توسط دانشگاه ایالتی لوئیزیانا – تیمی متشکل از پنج نفر از داشجویان ارشد مهندسی LSU بر روی یک پرتابگر توپ برای پروژه طراحی سنگ بنای خود تحت نظارت مدرس مهندسی مکانیک LSU، Dave Giurintano کار کرده اند. اعتبار: دانشکده مهندسی LSU

چشم‌های او برای تمرکزش به هم می‌ریزد، در حالی که دهانش به لبخند تبدیل می‌شود و انگشتانش روی کنترلر فشار می‌آورند و توپ بیس‌بال را در هوا پرواز می‌کند. در یک سال گذشته، امرسون آلن 14 ساله صبورانه منتظر این لحظه بوده است که سرانجام بتواند با همکلاسی هایش توپ بازی کند.

آلن، اهل باتون روژ، با فلج مغزی به دنیا آمد، وضعیتی که بر حرکت و هماهنگی عضلات تأثیر می گذارد. آلن و مدرسه‌اش، آکادمی سنت لیلیان در باتون روژ، که می‌خواست بخشی از فعالیت‌های مدرسه باشد و در تیم بیسبال لیگ معجزه‌اش شرکت کند، با دانشجویان مهندسی دانشگاه ایالتی لوئیزیانا (LSU) در پروژه‌ای همکاری کردند که به او اجازه می‌داد پروژه ای را راه‌اندازی کند.

از پاییز 2021، تیمی متشکل از پنج نفر از افراد ارشد مهندسی LSU بر روی این پروژه طراحی زیر نظر مدرس مهندسی مکانیک LSU، Dave Giurintano کار کرده اند. اعضای تیم عبارتند از ME Camille Wetekam از Mandeville. Sven Newhauser از Baton Rouge; چارلی ویلیامز از نیواورلئان; و مولی شپرد (کاپیتان تیم) و توماس رینودو، هر دو از باتون روژ، ارشد مهندسی برق.

ویتکام گفت: “امرسون فوق العاده شیرین است.” “هر بار که ما او را ملاقات می کنیم، او می گوید: “اوه بله.” ما می دانیم که باید این پروژه را برای مدرسه به پایان برسانیم، اما این نیروی محرکه جایگزین را نیز داریم، یعنی اینکه آن را برای امرسون به پایان برسانیم. این روی زندگی او و احتمالاً سایر دانش آموزان در سنت لیلیان تأثیر می گذارد. این یک پروژه واقعاً ویژه است که در قلمرو کاپستون نادر است.”

الیسا مک‌کنزی، یکی از بنیان‌گذاران آکادمی سنت لیلیان، به کالج مهندسی مراجعه کرد تا ببیند آیا دانش‌آموزان می‌توانند چیزی برای آلن بسازند و به او اجازه دهند در بازی‌های بیسبال شرکت کند.

مک‌کنزی گفت: «در 10 سال گذشته، هر سال تعدادی پروژه را به گروه‌های اصلی ارسال می‌کنم. ما پروژه‌های متعددی را با LSU انجام داده‌ایم، و تیم‌های اصلی همیشه ایده‌های شگفت‌انگیز و خلاقانه‌ای ارائه کرده‌اند که به برخی از دانشجویان ما کمک کرده است. کاری که این دانشجویان مهندسی LSU برای ما انجام می‌دهند، باورنکردنی است.

وقتی تیم LSU Capstone در یکی از بازی‌های بیسبال آلن شرکت کرد، دیدند که بچه‌ها توپ را حدود 20 فوت پرتاب می‌کنند، که به آنها گفت که لانچر توپی که می‌خواهند طراحی کنند نیازی به سرعت زیاد ندارد. لانچر یک سیستم دو بخشی است که از لوله و کنترلر پی وی سی موتوردار استفاده می کند. دستگاه 3 فوت در 3 فوت به عنوان یک پین بال غول پیکر متصل به موتور و محرک خطی عمل می کند که می تواند برای فاصله پرتاب توپ با استفاده از یک سوئیچ بالا/پایین برنامه ریزی شود.

آلن از کنترل‌کننده‌ای استفاده می‌کند که به‌طور خاص برای دامنه حرکتی چپ‌دست او طراحی شده بود، تا دکمه‌هایی را فشار دهد که سیگنالی را به پرتابگر ارسال می‌کند که به آن می‌گوید به چپ، راست، بالا یا پایین پرتاب کند. آلن رنگ‌ها را برای هر دکمه فرمان روی کنترلر انتخاب کرد و رنگ قرمز را به عنوان رنگ راه‌اندازی انتخاب کرد. این تیم همچنین سنسورهای ایمنی را اضافه کرده است تا اگر کسی در فاصله 10 فوتی جلوی آن باشد، پرتابگر توپ کار نکند.

رینادو گفت: “ما رابط کاربری را برای امرسون طراحی کردیم که چالش برانگیز باشد، اما در عین حال به او حس موفقیت را در زمانی که توپ در جایی که می‌خواهد فرود می‌آید به او بدهد.”

سنت لیلیان قصد دارد دستگاه پرتابگر را برای آلن و سایر دانش آموزانی که ممکن است در آینده بتوانند از آن استفاده کنند، در مدرسه نگه دارد.

ویتکام گفت: «انجام پروژه ای که بر زندگی افراد تأثیر می گذارد و نحوه تعامل آنها با دوستان را تغییر می دهد بسیار عالی است».

شپرد گفت: «خیلی هیجان انگیز است. “او برای استفاده از پرتابگر بسیار هیجان‌زده است. او همه ما را مجبور کرد به بیرون برویم و توپ را بگیریم، و نام همه ما را یاد گرفت، بنابراین تجربه بسیار خوبی بود که ببینیم او از دستگاهی لذت می‌برد که ما تلاش زیادی برای آن کردیم. “

تیمی از دانشجویان مهندسی مکانیک و کامپیوتر LSU اخیراً پروژه طراحی ارشد خود را تکمیل کردند که قرار بود برنامه‌ای را طراحی کند که به ویلیام بردفورد 18 ساله، دانشجوی سابق مرکز رشد کودکان بیمارستان بانوی دریاچه در مک‌مینز اجازه می‌دهد. برای نقاشی روی بوم فقط با حرکات چشم و سر. بردفورد، که فلج مغزی دارد و روی ویلچر محبوس است، عاشق نقاشی است و اکنون به لطف این چهار دانشجوی LSU و پروژه Art-Eaux-Matic آنها می تواند راحت تر این کار را انجام دهد.

اعضای ارشد مهندسی کامپیوتر تیموتی کورول از لیک چارلز، امیلی وو از متایری، لا، و جک کلمنت ارشد مهندسی مکانیک از آیووا، لا، و دانشجوی مبادله مهندسی مکانیک، اوان رابرتسون از اسکاتلند از پاییز روی این پروژه نقاشی کار کرده‌اند. برادفورد با استفاده از صفحه کامپیوتر متصل به ویلچر خود، می‌تواند از چشم‌ها و سر خود برای انتخاب رنگ‌ها استفاده کند و به قلم مو بگوید در کدام جهت حرکت کند، و بر روی بوم خطوطی ایجاد کند که شبیه چیزی است که برادفورد روی صفحه‌اش می‌بیند.

کورول گفت: من در طراحی نرم افزار این پروژه کمک کردم. ما یک برنامه توسعه دادیم که با نگاه چشم و کنترل سوئیچ سر کار می کند تا روی صفحه کامپیوتر نقاشی کند و سپس اطلاعات را به دستگاه ارسال کند. این برنامه به زبان برنامه نویسی جاوا برنامه ریزی شده بود.

Vu با Curol روی کدهای برنامه و حرکت موتورها کار کرد، در حالی که کلمنت و رابرتسون روی حرکت دادن قلم مو کار کردند. کلمنت دستگاهی را ایجاد کرد که قلم مو را روی بوم می چرخاند و رابرتسون بخشی را طراحی کرد که قلم مو را به سمت بالا و پایین یا پهلو به پهلو روی بوم حرکت می دهد.

رابرتسون گفت: ترکیب مهندسی و چیزی که من به آن علاقه دارم هیجان انگیز بود. من عاشق کار با بچه های معلول هستم، کاری که در خانه در اسکاتلند وقتی به بچه های معلول شنا یاد می دهم، انجام می دهم.»

وو گفت: «این پروژه بسیار سرگرم کننده بود. “من فقط از دیدن نقاشی روی بوم خوشم می آید، و همه ما در طی این فرآیند با هم دوست شدیم. دیدن ویلیام نیز لذت بخش است.”

کورول گفت که او نه تنها از کار با بردفورد و خانواده‌اش لذت می‌برد، بلکه رشد بسیاری از مهارت‌های خودش در این پروژه نیز یک تجربه عالی بود. کلمنت همچنین از خانواده بردفورد به خاطر حمایتشان در این پروژه سپاسگزار بود و تحت تاثیر مهارت های نقاشی بردفورد قرار گرفت.

آن ماری، مادر برادفورد گفت: ویلیام همیشه عاشق نقاشی بوده است. “این اکنون به او این فرصت را می دهد که بدون کمک من  این کار را به تنهایی انجام دهد، که او دوست دارد. این موفقیت و پیروزی شگفت انگیزی برای همه بچه های معلول است.”