Des étudiants présentent des recherches et des prototypes innovants à l'exposition de conception du VCU College of Engineering

11 mai 2023

Par Léa Landry

Un jardin vertical sans sol. Un sèche-linge qui utilise la technologie du vide au lieu de la chaleur. Un système qui suit avec précision les équipements sur roues.

Ce sont quelques-uns des prototypes innovants dévoilés par plus de 90 équipes d'étudiants lors de l'exposition annuelle Engineering Capstone Design Expo de cette année.

Événement phare du Virginia Commonwealth University College of Engineering, l'exposition annuelle Capstone Design Expo représente le point culminant de la formation des diplômés et offre aux équipes de conception la possibilité d'exposer et de démontrer leurs prototypes fonctionnels à la communauté du Grand Richmond.

Les projets sont le produit d'un cours Capstone Design d'un an, dirigé par Laura Osborne, administratrice des événements et de l'engagement du College of Engineering, et d'une équipe de représentants du corps professoral de chaque département, qui plonge les étudiants en génie senior dans les processus pratiques de résolution de problèmes pratiques.

À travers leurs projets, les équipes d'étudiants s'exercent à la découverte des clients, au processus de conception technique et au prototypage rapide. En collaboration avec des sponsors, les étudiants abordent cette expérience d'apprentissage pratique en résolvant des problèmes du monde réel sous des contraintes du monde réel, en apprenant les principes fondamentaux du travail d'équipe et en appliquant la théorie apprise.

Voici quelques-uns des projets de cette année.

Département : Génie biomédicalÉquipe : Rayyan Amer, Tylar Brinkley, Miriya PhilipConseiller : Henry J. Donahue, Ph.D.

Parrain : Saad Sheriff

Pour les personnes amputées, une prothèse leur permet de continuer à vivre normalement, mais ces attachements posent certains défis. Un mauvais ajustement au niveau de l'emboîture - là où le membre résiduel se connecte à la prothèse - provoque souvent des lésions tissulaires, ce qui peut déclencher une inflammation ou un rétrécissement, ce qui rend difficile la tâche la plus simple.

Cette équipe de synthèse a conçu une prise intelligente qui utilise des capteurs pour détecter les changements de pression et avertit l'utilisateur d'ajuster la prise. Il peut également être muni d'une doublure, similaire au port d'une chaussette avec une chaussure, pour rendre la douille plus confortable contre la peau.

Lorsque les patients perdent la sensibilité de leur membre résiduel, ils ne réalisent pas les dommages qu'ils ont causés jusqu'à ce qu'ils soient graves. La prise intelligente permet aux patients d'éviter davantage de déplacements chez le médecin et des factures médicales élevées.

Département : Génie chimique et des sciences de la vieÉquipe : Ahmed Tewfig, Mohammed Safar, Randolph White, RJ PetersConseiller : Thomas Roper, Ph.D.Sponsor : VCU Inclusive Excellence

L'insécurité alimentaire - un manque d'accès à une nourriture suffisante pour mener une vie saine - oblige de nombreuses personnes à se passer de produits frais et de qualité. La production alimentaire localisée est une approche, mais elle n'est pas durable dans les zones urbaines en raison du manque de terres et de sols.

La solution est un jardin vertical, où les cultures poussent sur des étagères empilées les unes sur les autres. L'équipe a choisi un jardin hydroponique, une méthode de culture de plantes sans sol, où les racines sont immergées dans l'eau courante. Le système à faible entretien nécessite uniquement de garder le réservoir d'eau au fond du jardin plein et de surveiller ses nutriments. Les étudiants ont utilisé des tomates Hahms Gelbe pour leur prototype en raison de leur densité nutritive et de leur cycle de croissance court.

L'objectif est un système rentable pour les organisations à but non lucratif urbaines afin de fournir de la nourriture aux personnes en situation d'insécurité alimentaire.

Département : InformatiqueÉquipe : Sam Castle, Eva Curry, John Sfara, Nicole TomeConseiller : Tamer Nadeem, Ph.D.

Le temps, c'est de l'argent. Et pour ceux qui travaillent dans des secteurs tels que les soins de santé et la fabrication sans système pour localiser et suivre les actifs, du temps est perdu qui pourrait être utilisé pour d'autres responsabilités.

Cette équipe a créé un système qui localise n'importe quel actif à roues, comme les fauteuils roulants ou les chariots élévateurs, avec une précision de niveau fin. Deux capteurs gyroscopiques situés sur chaque roue génèrent des données que le système suit en temps réel. À l'aide d'un algorithme, un moniteur d'interface utilisateur indique l'emplacement exact de l'actif, y compris le chemin et la distance qu'il a parcourus et la direction à laquelle il fait actuellement face.

Le système sert de base à d'autres utilisations, de la surveillance des véhicules à des fins de formation et d'assurance à la cartographie des zones à haut risque, comme un site de retombées nucléaires, où l'intervention humaine n'est pas possible.

Département : Génie électriqueÉquipe : Coby Cockrell, Radiah Zaman, David BordenkircherConseiller : Ruixin Niu, Ph.D.

Commanditaire : Army ASPIRE

Chaque jour, au centre-ville de Richmond – avec des véhicules qui passent, des immeubles de bureaux et scolaires utilisant divers réseaux et des personnes utilisant des téléphones portables en même temps – les signaux transmis se dispersent. L'encombrement et le mouvement déforment ces signaux, provoquant un évanouissement ou une corruption.

En pensant aux villes, ces étudiants ont conçu un système de communication spatiale qui améliore la couverture et réduit les erreurs de signal grâce à l'utilisation de la macro-diversité. En termes plus simples, les récepteurs sont espacés avec un émetteur au milieu qui transmet un signal. La réception de plusieurs sorties d'une seule entrée permet une combinaison de diversité, ce qui réduit la distorsion du signal des téléphones portables et autres appareils connectés tels que les montres intelligentes, les imprimantes sans fil et les systèmes de sécurité.

L'objectif est d'améliorer la liaison de communication en réduisant le taux d'erreur sur les bits dans les environnements de diffusion riches tels que les immeubles de bureaux, les écoles et les entrepôts afin de réduire la consommation d'énergie et d'augmenter la couverture.

Département : Génie mécanique et nucléaireÉquipe : Roman Cutler, Amadi Shekanino, Kirollos Abdou, Noorpreet KaurConseiller : Carlos Castano Londoner, Ph.D.Parrain : Anand Lot-he

Le séchage des vêtements prend beaucoup de temps et d'énergie dans les installations à grande échelle telles que les hôpitaux et les laveries automatiques. La chaleur élevée des séchoirs traditionnels diminue également la qualité des tissus, obligeant les utilisateurs à les remplacer souvent.

Cherchant à rendre les fours à vide existants - qui sèchent les matériaux sensibles à la chaleur sans chaleur - plus efficaces, les étudiants ont attaché des capteurs à l'appareil pour mesurer des variables telles que la température de la chambre et du tissu, l'humidité, la pression et la quantité d'eau évaporée. La première tentative de modification de l'équipe a séché 152 blouses médicales pliées - une charge de 70 livres - en deux heures et a utilisé 1500 kWh d'énergie.

Après avoir expérimenté diverses configurations, les étudiants ont développé une conception qui maximise l'exposition de la surface, ressemblant à un placard, réduisant considérablement le temps de séchage et la consommation d'énergie. La nouvelle conception sèche une charge de 70 livres en seulement 20 minutes, consommant à peine 250 kWh d'énergie.

Départements : informatique, génie informatique, génie électrique, imagerie cinétiqueÉquipe : Cole Bohanon, Jason Roark, Joseph Theakston, Tyler Samay, Ty Glisan, Esther Kim, Uday Illa

Conseillers : Robert Dahlberg, Ph.D., Nathaniel Kinsey, Ph.D., Semi Ryu

Pour les étudiants en génie électrique, les concepts électromagnétiques sont difficiles à comprendre simplement en assistant à un cours, en lisant un manuel et en prenant des notes. Cela fait de l'apprentissage multisensoriel une étape cruciale pour que les élèves mettent ces modèles en pratique.

Le système de réalité virtuelle de cette équipe multidisciplinaire aide les élèves-ingénieurs à mieux visualiser des concepts tels que la loi de Coulomb, de Gauss et d'Ampère (traitant respectivement des interactions entre deux charges, le flux sur une surface fermée et la circulation d'un champ magnétique le long d'un chemin fermé). La réalité virtuelle est différente de l'apprentissage traditionnel en ce sens qu'elle implique le toucher, offrant aux étudiants une formation pratique. Cela améliore leur compréhension à l'intérieur et à l'extérieur de la classe, car ils peuvent être utilisés n'importe où.

Les étudiants peuvent apporter des changements dynamiques à la technologie, en voyant les effets en temps réel. À l'avenir, cela pourra être utilisé dans les lieux de travail et les salles de classe dans des domaines tels que les mathématiques, les sciences naturelles et le domaine médical.

Lauréats du prix Capstone 2023

ECE 23-401 : Formeur de faisceau analogique à large bande

Équipe : Miles Dawkins, Dustin Hulse, Mac Salter, Dan Youngk

BME 23-104 : Dispositif de surveillance du syndrome de tachycardie orthostatique posturale (POTS)

Équipe : Zainab Alibrahim, Anica Huang, Julia Som, One Day Nusrat

1ère place

CS 23-321 : Application Web pour évaluer les compétences de préécriture chez les enfants

Équipe : Charlie Cutler, Edward Ladia, Noah Shields, Christopher Smith

MULT 23-614 : Développement de fantômes cérébraux imprimables en 3D pour les tests d'échographie et de commotion cérébrale

Équipe : Parisa Zalmai, Benjamin Reams, Anthony Rubio-Tonche, Lila Schandler

2ème place

CS 23-322 : Système de localisation d'actifs intérieurs sur roues en temps réel

Équipe : Sam Castle, Eva Curry, John Sfara, Nicole Tome

3ème place

MNE 23-513 : Conception et analyse d'un nouveau système de surgénérateur à couverture par fusion de sels fondus

Équipe : Ryan McGuire, Sierra Tutwiler, Trevor Franklin, Amélie Lutz

Génie biomédical

Projet : BME 23-111 : Intégration et analyse du neuromonitoring en salle d'opération

Équipe : Samiya Majid, Yashnoor Sandhu, Saagar Sheth, Samisha Suresh

Ingénierie chimique et des sciences de la vie

Projet CLSE 23-205 : Enlèvement de l'adhésif en acétate de polyvinyle des œuvres d'art

Équipe : Ana Rodriguez Vicuna, Kimberly Penzer, Sid Nimmalagadda, Yousif Alhouli

L'informatique

CS 23-330 : Traverser Mars virtuellement grâce à un mouvement robotique

Équipe : Malcolm Breckenridge, Haley Currence, Ian Jaffe, Cyaira Hughes, Miles Popiela

Génie électrique et informatique

Projet : ECE 23-401 : Formeur de faisceau analogique à large bande

Équipe : Miles Dawkins, Dustin Hulse, Mac Salter, Dan Youngk

Ingénierie mécanique et nucléaire

Projet : MNE 23-509 : Conception et Développement d'une Table de Soudage Rotative Automatisée à Réglages Multiples

Équipe : Logan Deters, Yousef Elsiragy, Youssef Aziz, John Whitman

Multidisciplinaire

Projet : MULT 23-602 : Kit de base des machines d'automatisation

Équipe : Ebenezer Mensah, Matthew Basic, Rodrigo De Leon, Aiden Carr, Ryan Rolle

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