TI RSLK로 실습하는 로봇 공학 교육: 미래 엔지니어 양성

대학 시절 강사가 "펄스 폭 변조 이론을 공부하세요. 교과서 1,453쪽을 참조하세요."라고 말하는 식의 교과서적 접근이 있을 수 있습니다. 아니면 이론을 적용해 로봇을 프로그래밍해 최단 시간에 미로를 탈출하게 하는 도전을 할 수도 있습니다. 여러분은 어느 쪽을 선호하시나요?

저는 후자를 선택했습니다. 2년 전 Texas Instruments와 협력해 대학 강의실용 커리큘럼 중심 키트인 TI Robotics System Learning Kit(TI-RSLK)를 만들었습니다. 이는 대부분의 전기 및 컴퓨터 공학 프로그램에서 필수인 임베디드 시스템과 응용 과목을 소개합니다.

TI-RSLK는 학생들에게 실습 경험을 제공하면서 모든 전자 시스템을 구성하는 하드웨어와 소프트웨어 통합 역량을 키우도록 설계되었습니다.

개발 과정에서 복잡한 시스템과 엔지니어링 개념을 학습자를 흥분시키고 이론을 실습에 연결하며 재미있고 인터랙티브한 방식으로 설명할 수 있을지 고민했습니다.

최신 키트에는 SimpleLink™ MSP432P401R 마이크로컨트롤러 LaunchPad™, 라인 적외선 및 범프 센서, TI-RSLK 섀시 보드, 20개 모듈(스타터 코드, 실습 활동, 랩 포함)의 무료 커리큘럼이 포함됩니다.

학생들은 미로 탐색(그림 1)부터 자율 주행, 물체 회수, 장애물 회피, 라인 팔로잉까지 다양한 과제를 수행하는 로봇을 제작하고 테스트합니다. 고급 모듈은 와이파이 프로토콜을 탐구해 로봇 간 통신, 와이파이 원격 제어, 블루투스 연결까지 가능하게 합니다.

그림 1: 공학도 학생이 미로에서 TI-RSLK를 테스트 중 (출처: Texas Instruments)

TI 대학 팀은 텍사스 대학의 저명한 임베디드 시스템 교육자 Jon Valvano와 긴밀히 협력해 키트와 커리큘럼을 만들었습니다. Valvano의 학생 학습 향상에 대한 열정과 업계 표준 도구를 사용하는 실습 중심 교육 스타일은 학생들에게 관련성 높고 실질적인 학습 경로를 보장합니다.

효과적인 시스템 통합과 시스템 사고는 엔지니어링 실무에서 중요합니다. 엔지니어가 하드웨어와 소프트웨어 선택에서 내리는 결정은 솔루션의 효과를 형성합니다. 오늘날의 하이테크 인력은 문제를 전체적으로 보고 분해해 해결책을 고안하는 능력을 요구합니다. 설계 주기는 이제 여러 분야에 걸쳐 있어 정교한 제품을 제공하는 팀이 필요합니다. 따라서 엔지니어는 학문 간 복잡한 개념을 이해할 수 있는 시스템 사고자여야 합니다.

TI-RSLK의 교육 접근법은 엔지니어링의 '어떻게'뿐만 아니라 '왜'를 가르칩니다. 로봇이 실패할 때 문제 해결을 통해 학생들은 디버깅, 근본 원인 분석, 반복적 개선을 배웁니다. 코드 실패나 하드웨어 오작동을 겪을 때 학생들은 포기하지 않고 회복력과 문제 해결 능력을 기르게 되는데, 이는 성공적인 엔지니어 경력에 필수적입니다.

로봇이 어떻게 학생들의 참여를 유지하고 창의성을 자극하는지 직접 목격했습니다. 지난 여름 TI 인턴들이 TI-RSLK로 미니 대회를 열었는데, 참가자들은 미로 완주 시간, 정확도 최적화, 창의적 부문으로 경쟁했습니다. 눈에 띄는 프로젝트는 키트를 이동식 쓰레기통 게임으로 바꾼 것이었습니다. 로봇이 돌아다니며 쓰레기통에 골인을 시키는 것으로 엔터테인먼트와 엔지니어링을 결합했습니다.

시스템 사고와 실습 학습은 내일의 엔지니어를 양성하는 데 필수적입니다. 업계 전문가와 학계가 협력해 관련 커리큘럼을 개발하면 교육자와 학습자 모두에게 윈윈이 됩니다. 학생들이 실용 지식을 창의적으로 적용하는 법을 배우면서 오늘날의 엔지니어링 과제를 해결할 가능성은 무한해집니다.