פיתוח פתרונות מכניים זולים עבור מדינות מתפתחות

קרן של Low-Cost Mechatronics

Mechatronics יושב בצומת של הנדסה מכנית, אלקטרוניקה, שליטה משובצת ומערכות חשיבה.בכלכלות מתפתחות, שדה זה מציע הבטחה יוצאת דופן כי זה מאפשר מכשירים אינטליגנטיים להסתגל לתנאים בלתי צפויים ולהפוך את רוב המשאבים המוגבלים.בניגוד אוטומציה תעשייתית גבוהה, פתרונות mechatronic בעלות נמוכה לפני נגישות, עמידות, ומהנדסי בעלות מקומית עובדים בסביבות אלה חייבים לטפל במגבלות כמו עיצוב כל צורה, קוד מכני, מערכת הפעלה, קו של חיישן בחירה מכנית, ומערכת בחירה.

המטרה היא לא לייצר חיקויים זולים של הטכנולוגיה המערבית.במקום זאת, המוקד הוא על חדשנות קונטקסט-פרופואלית כי מכבדת מסורות מקומיות, רשתות אספקה ומערכות אקולוגיות תחזוקה. פתרון מירוצני מוצלח בקהילה כפרית או מרפאה תחת מקורות לעתים קרובות נראה שונה באופן דרמטי ממקבילה במימון היטב במעבדה.זה עשוי להשתמש במנועים ממונעים ממכשירים מחוספסים, מיקרו-מקודמים, ומקווים חיוניים, באמצעות מערכת הגנה גלובלית, ללא מגבלות ממוחזרת, או ממערכות אבטחה, ללא מגבלות ממוחזרות, או מקודמות, או ממערכות ממוחזרות, או מקודמות, המסוגלות, ללא מגבלות ממוחזרות, או ממערכות אבטחה, או ממערכות אבטחה, או מקודמותרות, ופעולות מקודמותרות, ללא מגבלות ממוחזרות, או מקודמותרות, או מקודמות, ללא מגבלות ממוחזרות, על בסיס חיצוניות, ופעולות של חומר ממוחזרות, ללא מגבלות חיצוניות, או ממערכות אבטחה, ללא מגבלות ממוחזרות, או מקודמות, על בסיס חיצוניות עמוק, ללא מגבלות חיצוניות, ללא מגבלות חיצוניות, על בסיס חיצוניות, על בסיס חיצוניות, ללא מגבלות חיצוניות, ללא מגבלות חיצוניות, או

יותר משלושה מיליארד אנשים חיים בקהילות שבהן חשמל אמין, קישוריות לאינטרנט, וגישה לחלקים חסונים אינם מובטחים. chatronics בעלות נמוכה יכול לספק כלים טרנספורמטיביים לייצור מזון, מים נקיים, בריאות וחינוך לסביבות אלה.לעשות כך דורש חשיבה הנדסית שונה - אחד כי פרסים, תיקון, ומיומנות מקומית על ביצועים גולמיים.

הבנה של דרישות בהגדרות של משאבים-Consated

לפני תכנון כל מערכת mechatronic, הצוותים חייבים לטבול את המציאות היומיומית של המשתמש הקצה.חשמל בלתי אמין עם ספייק מתח תכופים מתח, קישוריות לאינטרנט לסירוגין, סביבות אבק או לחות, ומחסור חמור של טכנאים מאומן מגדיר את הנוף התפעולי. מכשיר אשר נכשל כאשר עלייה כוח פוגעת מרפאה כפרית או כאשר קרישה עם חול טוב תהפוך במהירות לבזבוז אלקטרוני, כלומר, בשלב הראשון של התפתחות חברתית הוא צורך יסודי, הוא צורך, הוא צורך, הוא מרכזי, הוא צורך התפתחות חברתית, הוא קריטי, הוא צורך, עם עלייה במשקל, הוא צורך אסטרטגי, עם התפתחות חברתית, הוא צורך אסטרטגי, הוא צורך אסטרטגי, עם עלייה מהירה, עם עלייה במשקל, הוא צורך, עם עלייה במשקל גבוה, עם עלייה במשקל, עם עלייה במשקל, עם עלייה מהירה, עם עלייה במשקל, עם עלייה במשקל, עם עלייה במשקל תרבותי, עם עלייה במשקל, עם עלייה במשקל, עם עלייה מהירה, עם עלייה מהירה, עם עלייה מהירה, עם עלייה במשקל תרבותי, עם עלייה מהירה, עם עלייה במשקל תרבותי, עם עלייה במשקל, עם עלייה מהירה, עם עלייה במשקל, עם עלייה מהירה, עם משקל, הוא צורך אסטרטגי, עם עלייה במשקל, עם חול, הוא צורך אסטרטגי, הוא צורך אסטרטגי, הוא צורך אסטרטגי, הוא צורך אסטרטגי, עם עלייה

לדוגמה, בחקלאות של בעלי חיים קטנים, החקלאים זקוקים לעתים קרובות לכלים פשוטים, ניידים שניתן לשתף בין משפחות, מתוקנים עם כלי יד בסיסיים, ומופעלים על ידי מקורות אנרגיה זמינים מקומיים כגון אנרגיה סולארית או כוח אדם. טרקטור אוטונומי מתוחכם אינו רלוונטי אם חלקי חילוף צריכים להיות מיובאים ואיש בכפר יודע כיצד למקם את הלחצים המתקדמים שלו, כמו גם את האבחון הנייד חייב להיות אופרות על ידי עובד בריאות קהילתי עם הכשרה מוגבלת, כדי למנוע שינויים קלים, כדי לשרוד את ההשפעות של חודשים, כדי לשרוד, כדי למנוע את ההשפעות של טיפול פסיכולוגי, כדי למנוע את ההשפעות של טיפול יעיל של טיפול פסיכולוגי, כמו גם על ידי טיפול יעיל של טיפול פסיכולוגי, כדי למנוע את ההשפעות של אימונים קצרים, כדי למנוע את ההשפעות של טיפול יעיל של אימונים, ולטפל בהם.

הנדסה בתוך קוסטרינטים חזקים

תכנון למגבלות הדוקות אינו הגבלה אלא זרז יצירתי.מהנדסים מתחילים על ידי הגדרת התכונה המינימלית המוחלטת של קיימא להגדיר כי עדיין פותרת את הבעיה הליבה. ואז הם בוחרים רכיבים וחומרים חזקים מספיק לסביבה המקומית, אך זמינים דרך שווקים אזוריים או ערוצי סיוע בינלאומיים. ביל של חומרים הופך מסמך אסטרטגי: החלפת פועל ליניארי מיובא עבור תחנת מוביל מקומי מייצור מקומי יכול לקצץ בעלויות על ידי סדר גודל ותיקון אזורי של אזורי.

ניהול חשמל הוא קריטי.תחומים מרוחקים רבים חסרים חשמל רשת אמין, ולכן פתרונות mechatronic לעתים קרובות לשלב פאנלים סולאריים, סוללות טעינה, ו מצבי שינה אולטרה-עוצמה נמוכה, עיצוב לוח בקר שמושך microamps בעוד idle ו מתעורר רק על חיישן יכול לעשות את ההבדל בין חודשים של פעילות ללא השגחה ושינויים תכופים סוללה כי משתמשים לא יכולים להרשות לעצמם לפתוח מערכות הפעלה בזמן אמתי או קוד נמוך, כמו קוד פתוח סטנדרטיים סטנדרטיים, כמו קוד פתוח, או תכנות מקומי, או סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים, כמו קוד פתוח, או קוד פתוח, כמו קוד פתוח, או סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים סטנדרטיים על ידי קוד פתוח, כמו microon- off- off-co- off- off-cotoked.

קשיחות תרמית וסביבתית גם דורשת הנדסה זהירה.מיקרו-בקרים זולים רבים מדורגים עבור טווחי טמפרטורה מסחריים, אבל תנאים בפועל בתוך מתחם מתכת תחת אור השמש ישיר יכול לעלות על הגבולות האלה. אפשרויות פשוטות - הצבת המתחם, הוספת חריצים ventilation, באמצעות ציפוי קונפורקטי על לוחות מעגלים - באופן דרמטי להאריך את החיים התפעוליים ללא עלות משמעותית.

עקרונות לחדשנות בלתי אפשרית

בחירת חומרים וחיפוש מקומי

שימוש בחומרים הזמינים מקומית מסלקים עלויות ייצור ונבנה עמידות שרשרת האספקה במקום לציין סגסוגת אקזוטית או חלקים מדויקים-מנצ'נים, מעצבים מחפשים חומרי בנייה משותפים, פלסטיק ממוחזרים וחומרה סטנדרטית. בחלקים רבים של אפריקה ודרום אסיה, מסגרת מבוק קלה, צינורות פלדה קלים, ורכיבי רכב ממוחזרים בשפע יכולים להשתמש ב-cookret-cotretretretretretret-cot-upt-upt-upt-upt-upt-upt-upic-upt-co-upe-upt-upt-co-co-upt-upt-upt-upt-upt-upt-co-upt-upt-to-upt-to-coreto-upt-upt-co-upt-upt-upt-upt-upt-upt-coret-up-upt-coreto-upitated-upt-up-up-upt-coret-coso-co-coso-coso-up-up-co-to-to-to-to-to-

שקיפות ותיקון

התקנים זולים של mechatronic צריך להיות מהתאספו ממודולים דיסקרטיים שניתן לבדוק באופן פרטני, להסיר, ולהחליפם ללא כלים מיוחדים. גישה מודולרית מאפשרת חיישן שבור או פועל להיות משולפים על ידי טכנאי מקומי עם ממברג, במקום להעביר את היחידה כולה למרכז שירות פתוח יותר.

קוד פתוח ושיתופי פעולה

חומרה קוד פתוח ותוכנה הפכו להיות עמוד השדרה של פיתוח mechatronic בעלות נמוכה.כאשר עיצובים פורסמו תחת רישיונות הרשאות, מהנדסים ברחבי העולם יכולים להשתמש, לשפר, ולהתאים אותם ללא תשלום תמלוגים.ההתאחדות הקוד הפתוח שומרת על שיטות הטובות ביותר לשיתוף ספקים schematics, פריסות PCB, וקושחה.

נמוך-Cost Sensing and control

הלב של כל מערכת mechatronic הוא היכולת שלה לחוש את הסביבה ולהגיב בחוכמה.ביישומים זולים, מהנדסים לבחור חיישנים חזקים, זול וקל לממשק. Thermistors במקום דיוק RTDs, טווחי קול במקום חיישנים מרחק לייזר, ומצלמות רזולוציה נמוכה עבור סיווג בסיסי הם אפשרויות אופייניות להבנת הדיוק המקובל המינימלי מאפשר בחירת רכיבים בעלות הנמוכה ביותר, לדוגמה, לדלקת מפרקים אחת, יכול להיות חד פעמית של פחמן חד פעמית, כמו גם נוגדת של פחמן חד פעמית אחת, או יותר, כמו גם לחץ דם יחיד, או יותר, כמו גם לחץ דם יחיד, או פחות או יותר, כמו גם עמידות מתכת חד פעמית של פלדה, כמו גם נוגדת של פחמן חד פעמית של פחמן חד פעמית, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר של פלדה חד-פעמי פלדה חד-פעמיית, או יותר של פלדה חד-פעמיית, יכול להיות מוליד אבטחה חד-פעמיית, עם אבטחה חד-פעמיית, יכול להיות מוליד אבטחה חד-פעמיית אבטחה, כמו גם עמידות אוטומטית של אבטחה, כמו גם עמידות לדלקת אחת, כמו גם עמידות אוטומטית של אבטחה אחת, כמו גם עמידות לדלקת אחת, כמו גם עמידות ל

יש לשמור על אלגוריתמים פשוטים. Proportional-Integral-Derivative (PID) בקרים דורשים כוונון זהיר ויכול להתנהג ללא משפט אם חיישנים נסחפו. במקרים רבים, פשוט על-off hysteresis שליטה הוא מספיק וחזק יותר.לדוגמה, תנור מים סולארי יכול להסדיר את הטמפרטורה כאשר הטמפרטורות עולה על הטמפרטורות על ידי כמה מעלות, באופן קבוע, לחץ על פני זמן של שעון, ושעון ללא הפסקה, כל זמן קבוע - כל זמן, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה, ללא הפסקה של זמן קבוע - כל זמן, לחץ מים סולארי, ללא הפסקה של שעון שמש, ללא הפסקה, ללא הפסקה, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה של זמן, כל זמן, ללא הפסקה, ללא הפסקה של זמן, כל זמן, לחץ מים סולארי יכול לולא קבוע, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה של זמן, לחץ מים סולארי יכול לולא קבוע, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה של זמן, ללא הפסקה של זמן, לחץ על ידי הפעלת לחץ על ידי הפעלת לחץ אוויר, ללא הפסקה של זמן, על ידי הפעלת לחץ על ידי הפעלת לחץ על ידי הפעלת לחץ מים סולארי יכול להסדיר את זמן, כל זמן, לחץ

כאשר יש צורך בשליטה מתוחכמת יותר, מודלים של TinyML יכולים לפעול על מיקרובקרים עם מעט כמו 256KB של RAM. משימות כמו זיהוי פיקוד קולי, ניתוח רטט, או זיהוי מזיקים ניתן לבצע באופן מקומי ללא תלות בענן.ה-FLT:0TensorFlow Lite MicroFLT:1 מסגרת תומכת ברשימה הולכת וגוברת של מיקרובקרים ומספקת מודלים לפני אימון זה שומר נתונים מקומי, אפילו ללא קשר לאינטרנט.

יישומים אמיתיים והשפעה

אוטומציה חקלאית

חקלאים קטנים מייצרים את רוב המזון במדינות מתפתחות רבות, אך לעתים קרובות אין להם גישה למכניזם. פתרונות כורים זולים מתחילים לשנות את זה. משאבות מים המופעלות על ידי השמש עם חיישני לחות אדמה, כמו אלה מ-FLT:0 SunCulture Cost in afterto-FLT:1, לשלב פאנל פוטו-וולטי, משאבה ללא מברשת, ותחזוקת לוגיקה פשוטה כוללת ניקוי ואימון חשמלי - גם שימוש במכוניות אוטומטיות לא ניתן לרכוש רכב חכם.

גישה למים נקיים

פתרונות מים מכניים לטפל בגישה למים לשתייה נקיים. משאבות יד נוטות לכישלון מכני ודורשים מאמץ פיזי הנופל באופן לא פרופורציונלי על נשים וילדים.לחשמל משאבות אלה עם פאנלים סולאריים ואלקטרוניקה פשוטה לשליטה הופכת את האמינות הוספת חיישן זרימה ותצוגה מעודדות זרימת מים מתקדמים יותר משלבות זעזועים קלים וחיישנים מוליכותיים כדי להזהיר את המשתמשים לארגונים נגועים.

מכשירים רפואיים ואבחון

מכשירים mechatronic זולים סוגרים את הפער האבחון בבריאות ממוקדת משאבים.The CardioPad IV, אלקטרו-cardiogram מבוסס טאבלט שפותחה בקמרון, משתמשת באלקטרודות פשוטות ומיקרו-בקר כדי לדיגיטלת אותות לב ולהעביר אותם אלחוטיים למשאבת מקומית בקושי לספק חומרים קנייניים יקרים, המכשיר מקטין את העלות של בדיקת לב לשבריר של אולטרסאונד עם חיישנים קלים של טיפול תרופתי, כאשר הם בקושי מספקים טיפול תרופתי עם רמות נמוכות של טיפוליות.

טכנולוגיה מסייעת

הקהילה העולמית (FLT:0)-NABLEFLT:1 בנתה אלפי ידיים פרוטות בעלות 3D באמצעות עיצובים מכניים מועצמיים-מחדשים.הדור הבא משלב חיישנים מיואלקטריים המזהים אותות שרירים ולשלוט אחיזה ממונעת, תוך שימוש במודולים חשמליים סיליקון-שלף EMG וארונו עבור מתחת ל-200 גלגלים חכמים עם חיישנים נמוכים-ארציים וספקים להורדת מכשירי בקרה.

אתגרים נוספים

בניית יכולת מקומית

אחד החסמים המשמעותיים ביותר הוא חוסר כוח אדם מיומן לשמור ולתקן מערכות mechatronic.אפילו העיצוב החזק ביותר בסופו של דבר צריך לפתור בעיות.הפתרון כולל פריסת טכנולוגיה עם תוכניות הכשרה אינטנסיביות, ידיים על הידיים על חללים ומעבדות Fab - כגון אלה ב-FLT:0Fab Lab NetworkFLT:1 - לספק סדנאות קהילתיות מצוידות מצוידות עם איפה מרוחקים לומדים על ידי קבוצות תמיכה מקצועית, או שיטות תמיכה נוספות של מנגנונים אחרים.

שרשרת אספקה ותשתית

גירעון תשתיות משתרע מעבר לרשת החשמל.Iur Internet דורש מכשירים לתפקד באופן לא מקוון עם ההעלאה תקופתית.כבישים שהופכים לבלתי ניתנים להשגה במהלך עונות הגשם מעכבים חלקים בודדים.הייצור המקומי באמצעות טכניקות מבוזרות - הדפסה תלת-ממדית של חזיונות, קט-ממדית CNC חיתוך לוחות, שמירה על ריצוף ידיים של טכנאים-זמניים - מקצרת את שרשרת האספקה.

מימון וקיימות

יצירת מודל עסקי בר קיימא היא מאתגרת באותה מידה. תוכניות מיקרו-מימון, תוכניות שמש בתשלום-כמוך-ג'ין, וקואופרטיבים כפריים מאפשרים למשתמשים לשלם בתשלומים. M-KOPA חשפה את המודל הזה במזרח אפריקה; גישות דומות יכולות לממן משאבות השקיה או מכשירים רפואיים עם מנגנונים למניעת מנעול תשלום זמניים הדורשים קודים תשלומים תקופתיים או ארגונים לא ממשלתיים יכולים להשיג כלכלות בקנה מידה תוך שמירה על ערך מסחרי, כמו קוד פתוח, לא יכול למנוע שירות מאובטח, לא יכול למנוע שירות מאובטח.

הדרך קדימה

חינוך וחדשנות Hubs

השפעה ארוכת טווח תלויה בטיפוח הכישרון המקומי.אוניברסיטאות יותר ויותר כוללות מסלולים מכטטרוניקה מדגישה חדשנות פרגווגית.תחרות כמו הנדסה עבור שינוי פרס אתגר התלמידים לבנות פתרונות לבעיות מקומיות, טיפוח חשיבה יזמית. מרכזי חדשנות - נתמך על ידי חברות טלקום, בנקים פיתוח או ארגונים לא ממשלתיים - לספק תשתיות משותפות, הדרכה, ומימון זרע.הם הופכים את הקישור החסר בין אבטיפוס לבין שוק היצע, אשר מאפשר שרשראות אספקה משותפות.

מדיניות ושיתוף פעולה בינלאומי

ממשלות יכולות להאיץ אימוץ על ידי הסרת מכסים על רכיבים אלקטרוניים מרכזיים, הקמת תקני איכות, כולל מכשירים mechatronic בתוכניות בריאות הציבור וחקלאות. תמריצים מס לחברות להשקיע בהכשרה מקומית ורשתות תחזוקה לנהוג מעורבות פרטית-מגזרית. מסגרות קניין רוחני התומכים ב- Creative Commons ורישיונות קוד פתוח לספק בהירות משפטית.

מגמות מתפתחות

ככל שהעלות של מיקרובקרים עם רשתות Wi-Fi ו- Bluetooth ממשיכה ליפול, מכשירים mechatronic הופכים יותר ויותר לאינטרנט של דברים נוודים. רשתות בעלות כוח נמוך רחב-עוצמה כמו LoRaWAN מרחיבות קישוריות לאזורים מרוחקים, המאפשרים רשתות חיישן לפעול במשך שנים על סוללה אחת בלבד.התקדמות במכונה זעירה-מנת לאפשר מיקרו-בקרים של 2 דולרים לרוץ תחזוקה חיזויית או מודלים מקומיים, כלומר, להפחתה של אנרגיה נמוכה, שנועדה, לנטרולטיבית, לשילוב עם עלויות איטיות, או אנרגיה, או דחיסה, כלומר, כלומר, דחיסה, כלומר, התחממות עצמית, להעמיק את עלויות קירור, דחיסה, או התחממות נמוכה יותר.

על ידי שמירה על המיקוד בתכנון ממוקד אנושי, שיתוף פעולה מקומי, אופטימיזציה ללא הגבלת עלות, השדה הוא לספק גל חדש של כלים המעצימים קהילות לפתור את האתגרים שלהם.כל פרויקט מוצלח מחזק את הרעיון כי טכנולוגיה מתקדמת שייכת לא רק במעבדות מתפתלות אלא גם בידי חקלאים, מיילדות, ומכונאי כפר שיכולים להפוך אותו לקדמה חברתית וכלכלית מתמשכת.