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国内高级工程设计项目

SonoHand团队mayuki Sasagawa, Barry张,Brandon Chung和Simon kim,以及他们在加州大学圣地亚哥医学院模拟训练中心的原型和项目赞助商。

创建一个高级工程设计项目....在家里

学生、教师和工作人员如何将动手实践、以团队为基础的顶点工程课程转变为远程教学

3d打印零件的路边交付,室友的合作,周末在河边搭建会议,沟通,沟通,沟通。这就是在新冠肺炎时代,加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)的工程专业毕业生、工作人员和教职员工将动手操作、以团队为基础的尖端机械工程设计课程转变为远程教学的原因。

“我们如何让学生团队做出功能原型或更好的东西?这是我的担忧,一开始我非常悲观,不知道我们是否能给学生们带来任何有意义的东西,”大卫·吉列特(David Gillett)说,他是雅各布工程学院(Jacobs School of engineering)机械工程顶点设计课程的四名教师之一。事实证明,这是非常积极的。我太感动了。这些学生有创造力、适应力强、适应性强。”

通常情况下,由四到五名学生组成的团队会花10周时间,针对当地公司或研究实验室提出并赞助的现实世界问题,制定解决方案。他们定期与彼此见面,与他们的导师和他们的项目赞助者一起设计和构建一个满足赞助者需求的物理产品。学生通常有机会进入一个完整的机械车间,电子车间,快速原型工具,并从工程人员的建议。在过去的几年里,学生们发明了一种肘部矫正装置帮助一个5岁的孩子重新使用他的手臂;一个新生儿仿真系统复杂的医疗程序;和“帮助科学家更好地研究酒精中毒。

学生和员工做什么,一个星期前春季度,加州是避难所的限制下,大多数学生搬到校外,与学生和工作人员无法访问校园设计工作室,制造商的空间,和工具,他们通常会利用建设项目?

“作为教师,我们曾短暂考虑过改用书面练习,但我们认为学生的动机是最重要的因素,”另一位课程教师内森·德尔森(Nathan Delson)说。“学生们已经在11月开始了解他们的项目,并有动力为他们的赞助商解决现实世界的问题。”

机器人刷子的原型

学生们设计并制造了一个机器人刷的原型,它将用于研究称为触觉传入的神经纤维。

吉列说:“我们进行了长时间的讨论,最后决定,最好的决定是让学生们尝试利用外部资源来实际制作东西。”“我必须给工程人员很大的支持,因为我们有很多员工把3D打印机带回家,成为一个服务局,在一两天内为学生打印零件。”

对于学生们来说,这一切都是关于创新。一个小组求助于一个不参与的室友的善意,以便制造自动刷毛装置这项研究是由加州大学圣地亚哥分校麻醉系的一位教授赞助的。这位教授研究的是由刺激触觉纤维产生的愉悦感和单纯感。

机械工程专业的学生Andrew Ma说:“我在上个季度的黑色星期五购买了一台3D打印机,结果真的很有帮助。”“这一节的大部分时间,我的队友都在圣地亚哥,而我则在旧金山湾区的家中。所以,这很复杂,因为我把我们的设计文件发给我的室友,让他打印出来。然后他会把它们放在外面,我们团队的人会过来,从门口取走3d打印的零件。”

SonoHand

“声手”是一种机械手臂,可以在手术过程中将不同尺寸的超声波探头精确地放置在病人身上。

另一个项目,团队SonoHand他的任务是开发一种机械手臂,医生可以用它在手术过程中将超声探头固定在病人身上。学生们分散在圣地亚哥和河滨地区,为了开发一个原型,他们在周末使用了一个团队成员的家族公司的制造设施。

团队成员Simon Kim说:“整个一周,我们都在帮助设计和做功能数据分析。“周末的时候,我们会聚在一起,在河边碰面,一起建造。我们想从这个项目中创造出一些有形的东西;这是主要目标。”

这给团队带来了额外的压力,确保他们将要构建的组件能够正常工作,并在安排设计和构建会议时记住这些周末马拉松。

由于无法获得预期的制造场地和工具,学生们转而为他们的项目购买更多的现成组件,这增加了保持在赞助者设定的预算范围内的挑战,并考虑到这些部件与covid -病毒相关的运输延误。

他说:“我认为最大的挑战,也是一种很好的思考方式,是这种创新的思考方式,即如果存在问题,总有办法解决。”“你不必依赖于一种思维方法。”

有一些团队,由于位置、规模或其他限制,无法构建实体原型。相反,他们进行了彻底的模拟和分析,以确保他们的设计能够工作,并制定了详细说明其产品采购、制造和组装的手册。

13英尺离心机的效果图

这是一个13英尺高的离心机的效果图,学生们设计这个离心机是为了研究火箭发射对被送入太空的大脑器官的影响。

由亚瑟·c·克拉克人类想象和太空探戈中心资助的一组学生,负责为研究人员设计一种方法研究火箭发射对大脑类器官的影响被送往国际空间站。

“他们正在研究低重力对神经系统发育的影响,所以他们将这些小大脑送到空间站,看看重力是如何影响它们的,”团队成员尼古拉斯·布利斯切克说。他说:“要把东西送到空间站,就必须把它放在火箭上。他们真的想知道,在送入太空的过程中,这些实验将体验到加速度的影响。我们的项目就是想办法模拟这种加速。”

为了实现这一目标,研究小组决定设计一个13英尺长的离心机,模拟大脑器官在猎鹰9号火箭上的加速度和运动。在地球上,它也将被用作对照物,与太空中的类器官进行比较。

这太大了从家里建造的产品,所以球队诉诸于将详细的蓝图放在一起建立它的详细蓝图。

团队成员克拉拉布拉奇利说:“我们被告知赞助商将在我们完成设计后生产这款鞋,并将在整个夏天进行设计。”“所以,它很可能会在今年建成。”

在本季度结束时,所有的学生小组都参加了一个虚拟的海报展示,作为一个机械和航空航天工程高级项目日.来自工程社区的评委和嘉宾在每个团队的Zoom房间进行了简短的演示和问答。

虽然学生和工作人员成功地找到了让这一实践课程从远处成为现实的方法,但他们希望能够恢复面对面的会议,并很快再次使用雅各布斯工程学院的机器和原型实验室资源。

吉列说:“我的工程师大脑告诉我,我需要触摸它,我想感受它,这个设备能做到吗?”“而你只是不能远程做到这一点。”