Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

3 डी अपने खुद के स्पर्श मापने के उपकरण नेत्रहीनों के लिए मुद्रित करें

ब्लाइंड के लिए मिसौरी स्कूल के साथ भागीदारी में, सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान विभाग में D'Arcy लैब नेत्रहीन छात्रों के लिए रोमांचक उपचारात्मक उपकरण बनाता है। माप और स्थानिक अभिविन्यास पर विशेष ध्यान दिया जाता है - अंतिम डिजाइनों में ब्रेल मापक बोर्ड और ब्रेल कैलीपर (जो डाउनलोड करने के लिए उपलब्ध हैं) दोनों शामिल हैं। हम अधिक जटिल वस्तुओं का निर्माण करके हमारी परियोजना के दायरे को आगे बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं, जो छात्रों को समरूपता के मूल सिद्धांतों, रसायन विज्ञान, गणित, ललित कला, और अधिक के लिए एक अवधारणा को समझने में मदद करेगा।

अंडरग्रेजुएट ऑर्गेनिक केमिस्ट्री के पाठ्यक्रमों में छात्र अक्सर एक दीवार से टकराते हैं, जहां अणु का द्वि-आयामी प्रतिनिधित्व इच्छित तीन-आयामी ऑब्जेक्ट में अनुवाद नहीं होता है। त्रि-आयामी अंतरिक्ष की अवधारणा में कठिनाई कई लोगों के लिए निराशा का एक स्रोत है, क्योंकि यह ज्ञान नहीं है जिसे रॉट मेमोराइजेशन के माध्यम से लगाया जा सकता है। कॉलेज स्तर के ऑर्गेनिक केमिस्ट्री कोर्स के लिए "मॉडलिंग किट" के इस्तेमाल की सलाह देना आम है, जिससे छात्रों को कल्पना संबंधी अवधारणाओं के साथ स्पर्श संबंध बनाने में मदद मिल सके। ये किट अक्सर अपवादों के साथ सिस्टम का प्रतिनिधित्व करने की उनकी क्षमता में सीमित होते हैं, रसायन विज्ञान से जुड़ी ज्यामिति की "कठोरता" की कुछ धारणा को गलत तरीके से लागू करते हैं, जबकि एक साथ छात्र अनुकूल ज्यामितीय विकृतियों और संक्रमण राज्यों के बारे में सीखते हैं।एक समूह के रूप में शिक्षा के अधिकांश रसायनज्ञ शामिल थे, हमने शुरू में 3 डी प्रिंटिंग के लिए "असाधारण" अणुओं को डिजाइन करने पर अपने प्रयासों को केंद्रित किया, जो ज्यामितीय विकृतियों को समझने में मदद करेगा। हमने स्पर्श के धक्कों और संकेतकों के साथ अणुओं को चिह्नित करके इस अवधारणा को आगे बढ़ाया, जिससे एक को केवल स्पर्श के माध्यम से अंतरिक्ष में एक अणु के हेरफेर का ट्रैक रखने की अनुमति मिलती है।

अकेले चातुर्य के आधार पर सूचना को रिले करना कोई नया विचार नहीं है। शायद एक स्पर्श लेखन प्रणाली का सबसे सफल और आसानी से पहचाने जाने योग्य अहसास ब्रेल के रूप में जाना जाता है, जिसे फ्रांसीसी लेखक लुई ब्रेल ने 1824 में पंद्रह साल की उम्र में विकसित किया था। हमने ब्रेल को अपने डिजाइनों में लागू करने के तरीकों के साथ प्रयोग करना शुरू किया; जैसा कि यह पता चला है, फ्यूजन-डिपोजिशन मॉडलिंग प्रिंटिंग की प्रक्रिया गैर-प्लानर चेहरे पर उभरे हुए धक्कों के सुस्पष्ट निर्माण के लिए अनुमति देती है, ब्रेल के लिए एकदम सही है। हमारे पहले डिजाइन सरल थे और आणविक ज्यामिति के आसपास केंद्रित थे (जैसे नीचे दी गई तस्वीर में दिखाए गए 3 डी प्रिंट), 3 डी मॉडल के डिजाइन और मुद्रण के साथ खुद को परिचित करने का प्रयास।

ब्रेल कार्बन डाइऑक्साइड के आणविक प्रतिनिधित्व पर अमोनिया, अमोनियम, एक टेट्राहेड्रॉन और एक ऑक्टाहेड्रॉन के साथ आस-पास स्थित है। Zac Christensen, एम्मा मेहल्मन और डैनियल कॉटन द्वारा डिजाइन और मुद्रित संरचनाएं।

रैखिक कार्बन डाइऑक्साइड का एक प्रिंट ब्रेल में "सीओ 2" लिखने के हमारे प्रयास से जुड़ा हुआ है - यह "राजधानी सी नंबर तीन तीन के रूप में" अनाड़ी रूप से पढ़ता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि आज इस्तेमाल किया गया ब्रेल सीधे अनुवाद योग्य नहीं है। जबकि ब्रेल का उपयोग लैटिन वर्णमाला के सभी 26 अक्षरों को व्यक्त करने के लिए किया जा सकता है, इस प्रकार किसी भी भाषा में किसी भी भाषा के किसी भी सरल लिप्यंतरण द्वारा एक संभावित लिप्यंतरण के लिए अग्रणी है, इसे विभिन्न भाषाओं के लिए वर्षों में अनुकूलित किया गया है। एकीकृत अंग्रेजी ब्रेल में संकुचन, संकेतक और प्रतीकों का एक विशाल संग्रह होता है, जो ब्रेल में लिखे गए ग्रंथों की सुगमता को अधिकतम करने के लिए कार्य करता है। मॉडल के पीछे कार्बन डाइऑक्साइड की आणविक ज्यामिति का जिक्र करते हुए "रेखीय" को सही ढंग से पढ़ा जाता है, लेकिन अंततः हमें पता था कि भविष्य के डिजाइनों में एम्बेडेड जानकारी को अधिक भ्रम पैदा किए बिना स्पष्ट और संक्षिप्त रूप से रिले किया जाना था। ब्लाइंड के लिए पास के मिसौरी स्कूल में ब्रेल-साक्षर शिक्षकों और छात्रों की मदद के बिना यह लक्ष्य हासिल करना असंभव होगा, जो हमें बहुमूल्य प्रतिक्रिया और सुझाव प्रदान करेगा। मिसौरी स्कूल फॉर द ब्लाइंड को 1860 में आधिकारिक तौर पर ब्रेल को अपनाने के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका में पहली संस्था के रूप में मान्यता प्राप्त है। MSB में शिक्षकों और छात्रों के धैर्य और इच्छा ने हमारे साथ काम करने और हमारे डिजाइनों पर ईमानदार और पूरी तरह से प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए हमें प्रेरित किया। यहाँ वर्णित काम।

एमएसबी में कई शिक्षकों को हमारे मॉडल दिखाने और शिक्षाशास्त्र पर चर्चा करने पर, गणित के शिक्षक ने उल्लेख किया कि उनके छात्रों ने शासकों के साथ माप करने में कठिनाई का सामना किया। छात्रों को ब्रेल के साथ एम्बेडेड शासकों के साथ प्रदान किया जाता है, जो अमेरिकन प्रिंटिंग हाउस फॉर द ब्लाइंड (एपीएच) द्वारा वितरित किया जाता है। यह पता चला है, मापने में बड़ी कठिनाई स्वयं शासकों से नहीं आती है, लेकिन तीन अलग-अलग आयामों, अर्थात् लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई को मापने के लिए आवश्यक स्थानिक अभिविन्यास। छात्र अक्सर माप करते समय अपने हाथों में वस्तुओं को घुमाते हैं, जल्दी से किस पक्ष का ट्रैक खो दिया गया था, इससे भ्रम पैदा होता है। यह पूरी तरह से समझने योग्य है - अंतरिक्ष में किसी वस्तु को घुमाते समय कोई निश्चित अक्ष प्रणाली नहीं होती है, और इसलिए "ऊँचाई, चौड़ाई और लंबाई" के भेद पूरी तरह से मनमाने हैं। इससे एक शिक्षक के लिए यह सुनिश्चित करना मुश्किल हो जाता है कि उसकी पूरी कक्षा कुल्हाड़ियों के एक ही सेट के साथ काम कर रही है। हम उन वस्तुओं को बनाने के लिए तैयार हैं जो छात्र को रोटेशन के बाद भी कुछ पक्षों को अलग करने की अनुमति देगा। पक्षों और दिशाओं के निश्चित असाइनमेंट की अनुमति देने के लिए इन क्यूबॉइड्स में अंतर्निहित बनावट है:

हमारे शुरुआती डिज़ाइन में ऊपर की ओर इशारा करने वाले त्रिकोण शामिल थे, जिन्हें आमतौर पर "लंबाई" और ऑब्जेक्ट के शीर्ष के रूप में सौंपा गया था। "चौड़ाई" पक्ष समानांतर ऊर्ध्वाधर लकीर के साथ एम्बेडेड है। एक अन्य डिज़ाइन में ऑब्जेक्ट के शीर्ष के लिए एक "क्रॉस" आकार का संकेतक शामिल है, और क्यूबॉइड और क्यूब दोनों के लिए चेहरे के दोनों सेट पर लंबवत लाइनें हैं। एक निश्चित कार्टेशियन कोऑर्डिनेट अक्ष के विचार को रिले करने का प्रयास भी दिखाया गया है, जहां एक मूल बिंदु (0, 0, 0) को तीन विशिष्ट उभरे हुए किनारे पहचानकर्ताओं, एक वर्ग, एक गोल, और एक अलग-अलग क्षेत्रों के चौराहे द्वारा परिभाषित किया गया है। । कुल्हाड़ियों के अपने मूल सेट को बनाए रखते हुए मॉडल को अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से घुमाया जा सकता है।

एमएसबी में छात्रों को इन वस्तुओं को पेश करने पर, हम उन्हें 3 डी प्रिंटिंग की वास्तविक प्रक्रिया से मोहित होकर देखने के लिए उत्साहित थे। उनके स्पर्श की भावना इतनी परिष्कृत है कि उन्होंने पीएलए फिलामेंट की अलग-अलग परतों के बीच की लकीरों को तुरंत देखा, इससे पहले कि वे पक्षों के बीच किसी भी बड़े पाठ्य अंतर पर ध्यान दें। हमने महसूस किया कि स्पष्टीकरण की आवश्यकता के स्तर ने इन वस्तुओं को जल्दी से भ्रम की स्थिति में बना दिया - "हर कोई अपने क्यूब्रोइड्स के बाईं और दाईं ओर ऊपर की ओर इशारा कर रहा है?" इसके अलावा, यह तथ्य कि माप विशेष रूप से डिजाइन की गई वस्तुओं तक सीमित था, कार्यान्वयन को अव्यवहारिक बना दिया - क्या होगा यदि छात्र एक पुस्तक को मापना चाहता है?

MSB में शिक्षकों के साथ विचार-मंथन करने से हमें एक "आधार" बनाने का विचार आया, जो एक निश्चित त्रि-आयामी समन्वय प्रणाली के रूप में काम करेगा। इस तरह, किसी भी वस्तु को मापा जा सकता है, क्योंकि यह किसी विशेष अभिविन्यास मार्कर के साथ एम्बेडेड होने की आवश्यकता नहीं है। कई महीनों में, डिजाइन को अनुकूलित किया गया था, और अंतिम उत्पाद नीचे दिखाया गया है। बोर्ड को ऑटोकैड में डिज़ाइन किया गया था, जिसे VCarve Pro में आयात किया गया था, और अंत में एक शॉपबोट डेस्कटॉप सीएनसी राउटर के साथ मध्यम घनत्व फाइबरबोर्ड से काट दिया गया था। प्रारंभ में, हमने अपने एक्स, वाई और जेड एक्सिस के रूप में तीन एपीएच ब्रेल शासकों का उपयोग करने की योजना बनाई। यह y और z अक्षों के साथ संगत है, लेकिन x- अक्ष के लिए शासक के रोटेशन पर, पीछे की ओर क्रमांकन पाया जाता है। इस प्रकार, हम अपने ब्रेल शासकों को डिजाइन करने के लिए निर्धारित करते हैं जो किसी भी एफडीएम प्रिंटर में आसानी से मुद्रित हो सकते हैं। चूँकि ये ज्यादातर उभरी हुई चिट्ठी वाली सपाट वस्तुएँ हैं, इसलिए इन्हें उच्च रिज़ॉल्यूशन में प्रिंट करना अविश्वसनीय रूप से आसान है। उनकी सतहों पर लगा ब्रेल स्पष्ट है, छात्रों के अनुसार थोड़ा मोटा है, इसलिए कुछ हल्की सैंडिंग आवश्यक थी। Z- अक्ष को विशेष रूप से खांचे के साथ डिज़ाइन किया गया है ताकि किसी ऑब्जेक्ट की ऊंचाई के निर्धारण को सुविधाजनक बनाने के लिए एक गाइड को शासक को ऊपर और नीचे स्लाइड करने की अनुमति मिल सके। इस डिजाइन के कई पुनरावृत्तियों को बनाया गया था, और यह निर्धारित किया गया था कि खांचे इष्टतम थे, जिससे गाइड को कोमल बल के साथ स्लाइड करने की अनुमति मिलती थी लेकिन गुरुत्वाकर्षण के कारण नहीं।

गाइड के साथ पूर्ण z- अक्ष शासक

अंतरिक्ष को "शीर्षक" टाइलों के लिए प्रदान किया जाता है, जिससे माप की प्रणाली (यानी मीट्रिक, 1 सेमी सीमांकन) का वर्णन करने की अनुमति मिलती है।

एक कार्टेशियन कोऑर्डिनेट अक्ष एक हीरे के क्रिस्टल जाली की इकाई सेल के स्केल मॉडल के आयामों को मापता है। मीका रूबिन द्वारा डिजाइन और मुद्रित डायमंड जाली।

जेड-अक्ष के डिजाइन ने हमें एक और डिजाइन पर विचार करने के लिए प्रेरित किया, जिसे माप बोर्ड के साथ स्वतंत्र रूप से या संयोजन में इस्तेमाल किया जा सकता है। विशेष रूप से एक छात्र घर पर अपना माप बोर्ड और शासक होने की संभावना से उत्साहित था, इसलिए हम निर्माताओं द्वारा प्रिय: थोड़ा और पोर्टेबल उपकरण डिजाइन करने के लिए तैयार हुए। शासक का डिजाइन उपरोक्त फोटो में y- अक्ष शासक के समान है, हालांकि ब्रेल को 018cm से गिनने के लिए थोड़ा संशोधित किया गया है। कैलिपर को चार भागों में मुद्रित किया जाता है: एक आधार, एक शीर्ष, एक स्लाइड, और स्वयं शासक। स्लाइड को मार्गदर्शक रेल पर मुहिम की जाती है, और शीर्ष और आधार शासक के लिए एपॉक्सी के साथ तय किए जाते हैं, जैसा कि नीचे दिए गए फोटो में दिखाया गया है।

आसान माप के लिए एक पूरी तरह से 3 डी-मुद्रित हाथ में ब्रेल कैलिपर।

हमारे लैब और मिसौरी स्कूल फॉर द ब्लाइंड के बीच सहयोग जारी है, और हम कई और रोमांचक डिजाइन आने की उम्मीद करते हैं। इस परियोजना के परिणामस्वरूप, MSB को एक महत्वपूर्ण अनुदान से सम्मानित किया गया है जिसने उन्हें अपने स्वयं के 3 डी प्रिंटर को खरीदने में सक्षम किया है। यह, निश्चित रूप से, छात्रों के बीच एक हिट रहा है। हम 3 डी मॉडलिंग कार्यक्रम गैंडा, एक शक्तिशाली उपकरण के साथ एमएसबी प्रयोग में शिक्षकों की मदद कर रहे हैं, जो उन्हें हमारे डिजाइनों में संशोधन करने की अनुमति देगा, साथ ही साथ जरूरत पड़ने पर अपने स्वयं के डिजाइन भी बनाएगा। भविष्य की परियोजनाओं में आंतरिक घुमाव के साथ आणविक संरचनाएं शामिल हैं जो बॉन्ड रोटेशन और बॉन्ड कोण समायोजन के लिए अनुमति देते हैं, लेबल आणविक ऑर्बिटल्स वाले मॉडल, अधिक जटिल क्रिस्टल लैटिस, और बहुत कुछ।

यहां दिखाए गए मॉडल के लिए आप एसटीएल और 3 डीएम फ़ाइलों को डाउनलोड करने के लिए स्वागत करते हैं। संपर्क जानकारी और इन परियोजनाओं के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया हमारी प्रयोगशाला की वेबसाइट पर जाएँ। अधिक जानकारी के लिए, आप मिसौरी स्कूल फॉर द ब्लाइंड भी जा सकते हैं।

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