로봇 공학으로 미래 공학

대학 시절에 강사가 “펄스 폭 변조 제어 이론에 대해 알아보자. 교과서의 1,453쪽을 펴십시오.” 그렇게 할 수 있고 아마도 이론을 배울 것입니다. 그러나 강사가 "이 미로의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 로봇을 가능한 한 빨리 이동하여 펄스 폭 변조 이론에 대해 알아보자."라고 말하면 어떨까요? 어떤 옵션을 선택하시겠습니까?

나는 언제든지 로봇과 미로를 선택할 것입니다. 그리고 그것이 내가 한 일입니다. 2년 전 저는 Texas Instruments가 대부분의 전기 및 컴퓨터 공학 교과 과정에서 공통적인 학부 과정인 임베디드 시스템 및 응용 프로그램을 가르치는 것을 목표로 하는 TI-RSLK(TI Robotics System Learning Kit)라는 대학 강의실용 로봇 키트 시리즈를 개발하는 것을 도왔습니다.

TI-RSLK 학습 키트의 목표는 전자 시스템을 구성하는 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소를 통합하는 능력을 개발하면서 실습 경험을 제공하는 것입니다.

키트를 개발하는 과정에서 학생들이 배우고 탐구하는 데 흥미를 가질 수 있는 방식으로 복잡한 시스템과 엔지니어링 개념을 더 잘 설명할 수 있는지 궁금했습니다. 실제 경험에 교실. 재미있고 상호 작용하는 방식으로 할 수 있습니까?

최신 키트에는 SimpleLink™ MSP432P401R 마이크로컨트롤러 LaunchPad™ 개발 키트, 라인 적외선 및 범프 센서, TI-RSLK 섀시 보드, 20개 모듈(시작 코드, 실습 활동 및 랩 포함)로 분류된 무료 종합 커리큘럼 및 더.

TI-RSLK를 통해 학생들은 복잡한 작업이나 과제를 해결할 수 있는 로봇을 구축한 다음 테스트함으로써 기본적인 엔지니어링 개념을 배웁니다(그림 1). 라인을 따라. 또한 학생들은 로봇 간 통신을 포함한 문제를 해결하면서 Wi-Fi® 통신 프로토콜을 이해하거나 Wi-Fi 및 Bluetooth®를 통한 로봇 제어와 같은 고급 개념을 탐구할 수 있습니다.

그림 1:미로에서 TI-RSLK를 테스트하는 엔지니어링 학생(출처:Texas Instruments)

TI 대학 팀은 텍사스 대학의 오랜 임베디드 시스템 교육자인 Jon Valvano와 손을 잡고 키트와 커리큘럼을 개발할 기회를 가졌습니다. 그를 알게 된 후, 나는 그가 확실히 학생들의 학습 능력을 향상시키고자 하는 열정이 있고, 교실 밖에서 학생들이 문제를 해결하도록 돕는 데 많은 시간을 할애한다는 것을 알게 되었습니다. 또한 그는 표준 산업 소프트웨어 및 하드웨어 도구를 사용하여 수업을 가르치고 시스템 통합에 대한 관련 학습 경로를 제공합니다. Jon Valvano와 그의 학생들 사이의 협력은 효과적인 교육을 만들고 세계를 위한 더 나은 엔지니어가 되기를 바랍니다.

엔지니어링 산업에서 문제를 해결하면서 효과적인 시스템 통합과 "시스템 사고"가 중요합니다. 엔지니어가 하드웨어와 소프트웨어를 선택하고 설계하는 동안 선택하는 사항은 궁극적으로 솔루션의 효율성에 영향을 미칩니다. 오늘날의 하이테크 직원이 직무와 상관없이 필요로 하는 한 가지 기본 기술이 있습니다. 바로 전체 문제를 보고, 분석하고, 해결하는 능력입니다. 엔지니어와 엔지니어링 프로세스의 경우, 한때는 설계 주기의 독립형 요소(기술, 기능 및 설계자)였던 것이 이제는 매우 정교한 제품을 제공할 것으로 예상되는 개발 팀이 참여하는 학제간이 되었습니다. 그리고 이를 위해 엔지니어는 다면적 설계 문제를 해결하기 위해 여러 분야와 제품에 걸친 복잡한 엔지니어링 개념을 이해할 수 있는 시스템 사상가여야 합니다.

TI-RSLK에서 사용되는 교육적 접근 방식을 통해 학생들은 "방법"을 배우는 대신 엔지니어링의 "이유"를 배울 수 있습니다. 이 접근 방식은 학생들이 로봇이 작동하지 않을 때 어떤 일이 발생하는지 이해하는 데 도움이 됩니다. 여기에는 가능한 모든 이유를 제거하기 위해 디버깅 프로세스를 진행하는 방법이 포함됩니다. TI University 팀이 오늘날의 강의실에서 보고 있는 것은 학생들이 학습을 지연시키거나 코드가 깨지거나 솔루션이 작동하지 않아 문제를 해결하는 방법을 모르기 때문에 좌절감을 느끼는 것입니다. 그래서 그들은 포기하고 자신이 이해하는 것으로 이동합니다. … 더 나쁜 것은 엔지니어링 경력 초기에 엔지니어링을 완전히 포기하는 것입니다.

로봇이 어떻게 학생들의 참여를 유지하면서도 창의성을 북돋아 주는지 직접 보았습니다. 지난 여름, TI는 인턴들이 미니 대회를 통해 TI-RSLK를 테스트할 수 있도록 했습니다. 학생들은 로봇이 미로 도전을 더 빨리 또는 더 정확하게 완료하도록 하는 솔루션을 찾거나 "창의적" 범주에 입력하여 재미있는 응용 프로그램이 있는 로봇을 제출할 수 있습니다. 개인적으로 가장 좋아하는 것은 TI-RSLK를 사용하여 모바일 쓰레기통 게임을 만든 프로젝트였습니다. 로봇은 추가 도전을 위해 이리저리 돌아다니는 동안 당신이 캔에 쏘는 동안 점수를 유지했습니다. 학생들이 자신만의 고유한 응용 프로그램을 만드는 데 재미를 느끼면서 기초 엔지니어링 개념을 배웠다는 사실을 알게 되어 기쁩니다.

시스템 사고와 실습 학습은 미래의 엔지니어를 교육하는 데 중요합니다. 이러한 사고를 업계 전문가 및 학계와 공동으로 개발한 관련 교육이 포함된 학습 경험과 결합하면 모두에게 윈-윈이 됩니다. 더욱 흥미로운 점은 학생들이 오늘날의 엔지니어링 문제에 대한 해결책을 찾기 위해 창의력과 상상력과 함께 실용적인 지식을 사용하는 방법을 이해하면 그들이 할 수 있는 일의 가능성이 무궁무진하다는 것입니다.