시설 초점:Worcester Polytechnic Institute

Worcester Polytechnic Institute(WPI)는 1865년에 설립되었으며 미국에서 세 번째로 오래된 사립 기술 대학입니다. 매사추세츠주 우스터에 위치한 WPI는 조직 공학 및 재생 의학에서 사이버 보안을 둘러싼 기술 및 정책 문제 탐구, 소방관 건강 및 보안, 친환경 건물의 화재 안전 문제와 같은 다양한 문제 연구에 이르기까지 다양한 분야의 연구를 촉진합니다.

WPI는 5가지 교차 연구 영역을 개발했습니다.

건강 및 생명공학 — WPI의 건강 및 생명 공학 연구는 여러 분야를 넘나들며 세포 생물학, 재생 생명 과학, 조직 역학 및 기계 생물학, 생물 물리학, 질병 치료 및 동물 행동과 같은 초점 영역을 포함합니다.

로봇 및 사물 인터넷 — 로봇 기술에는 의료 로봇, 소프트 로봇, 인간-로봇 상호 작용 및 무인 항공기가 포함됩니다. 연구원이 사용할 수 있는 로봇 시스템에는 로봇 재해 대응을 위한 DARPA Robotics Challenge에 WPI가 참가한 Boston Dynamics의 6피트 높이의 Atlas 휴머노이드 로봇인 WPI의 WARNER(비재래 비상 대응용 Atlas Robot)가 있습니다.

미국 도로에 25억 대 이상의 차량이 있는 WPI 연구원은 이러한 여행을 더 안전하게 만들고 차량을 더 저렴하고 친환경적으로 만드는 방법을 찾고 있습니다. 사이버물리 시스템은 복잡하고 고급 기술 응용 프로그램 덕분에 사람들이 엔지니어링 시스템과 더 쉽게 상호 작용할 수 있도록 합니다.

첨단 재료 및 제조 — WPI의 재료 과학 및 공학 분야의 다학문 연구는 미래가 새로운 재료(자연에서 영감을 받은 재료 포함)의 개발, 전통적인 재료의 혁신적인 사용, 재료의 복구 및 재사용에 달려 있다는 인식에 의해 동기가 부여되었습니다. 광범위한 연구 노력은 에너지 생성 및 대체 에너지(연료 전지, 그리드 저장 및 해저 연을 사용한 발전), 제조(린 제조, 지속 가능한 공급망 및 첨단 산업 건조) 및 이동성(생산 목질계 바이오매스의 액체 수송 연료).

사이버, 데이터 및 보안 — 국가 안보국과 국토 안보부에서 사이버 보안 연구 우수 센터로 지정된 WPI는 다양한 보안 위협을 다루는 광범위한 분야에서 사이버 보안 연구에 참여하고 있습니다. WPI 연구원은 데이터 마이닝 도구 및 기술을 개선하고 빅 데이터를 활용하여 데이터 기반 예측 및 의사 결정을 내리는 새로운 방법을 개발하는 데 중점을 둡니다. 화재 방지 공학에서 연구원들은 광범위한 화재 안전 문제를 해결하기 위해 고급 실험 및 계산 기술을 적용하고 있습니다.

학습 과학 — 학습 과학의 WPI 연구원은 교육 기술, 시각화 및 시뮬레이션을 통한 학습, 학습자 특성, 인간-컴퓨터 상호 작용 및 기계 학습과 같은 주제를 조사하기 위해 학습 및 사회 과학의 이론적 프레임워크와 계산 방법론을 결합하는 교육 기술을 개발합니다.

공학부

14개의 집중 부서로 구성된 WPI의 School of Engineering은 다양한 기술 영역을 다룹니다.

항공우주공학 항공기와 우주선을 만들고, 개발하고, 개선하는 과학과 기술을 포함합니다. 풍동, 진공 챔버 및 제어 기기를 포함한 장비 및 시설을 사용하는 기술 분야에는 유체 및 플라즈마, 추진 및 에너지, 제어 및 역학, 구조 및 재료가 포함됩니다.

WPI의 생물의학 공학 상처 치유 봉합사, 혈관 공학, 소방관을 위한 활력징후 모니터링, 관절 안정화를 위한 보조기 등 다양한 발전에 힘쓰고 있습니다.

화학 공학 내에서 연구원들은 신기술, 공정 및 재료의 개발을 통해 환경 보호, 재생 에너지 및 생명 과학과 같은 영역에서 실제 문제를 해결합니다.

토목 및 환경 공학 지속 가능성, 천연 자원 보존, 디자인, 건설, 건축 및 에너지와 같은 주제를 다룹니다. 기술 분야에는 포장 공학 및 고속도로 재료, 구조 시스템 및 스마트 구조의 분석 및 설계, 건설 및 설계-시공 통합, 물리 및 화학 처리, 에너지 및 지속 가능성, 수자원, 지속 가능한 건물 설계가 포함됩니다.

전기 및 컴퓨터 공학 연구 기계 학습, 암호화 및 정보 보안, 신호 처리, 자율 주행 차량, 스마트 건강, 보철 제어, 아날로그 및 디지털 마이크로일렉트로닉스, 무선 정보 네트워크가 포함됩니다. WPI 혁신에는 네거티브 피드백 증폭기의 발명과 최초의 무선 근거리 통신망의 토대 구축이 포함됩니다.

WPI의 Fire Protection Engineering 은 미국에서 단 3개의 화재 방지 엔지니어링 프로그램 중 하나의 본거지입니다. 작업은 규제 정책, 건물 설계, 제조 프로세스, 최초 대응자 운영 및 제품 성능 표준을 알리고 형성합니다. 재료, 연소 및 폭발 방지, 건물 및 화재 시스템, 소방관 안전 및 정책, 인간 행동 및 대피, 설계 및 규제, 건물, 기반 시설 및 환경에 대한 화재 영향에 대한 연구가 수행됩니다.

산업 공학 프로세스를 분석 및 조정하거나 새로운 프로세스를 생성하기 위해 엔지니어링과 관리 사이의 다리 역할을 합니다. 제조 절차 또는 물리적 공간의 재설계 여부에 관계없이 산업 엔지니어는 프로세스가 효율적이기 위해 필요한 인력, 재료, 기술, 정보 및 에너지를 식별합니다.

제조 엔지니어링 로봇, 제조 및 재료 처리, 제어 시스템, 기계 가공, 연삭, CNC 가공 교육, 재료 공학 및 표면 계측과 같은 분야를 포괄합니다.

재료 공정 공학 분야 재료 과학, 재료 처리 및 비즈니스 관행에 중점을 둡니다. 나노물질 및 바이오폴리머와 같은 제조 공정과 린 제조, 주조 및 열처리, 비용 분석 연료 전지, 표면 계측과 같은 주제가 포함됩니다.

재료 과학 및 공학 재료가 만들어지고 사용되며 재활용되는 방식에 중점을 둡니다. 신소재 및 제품 개발 및 가공 전통적인 재료의 혁신적인 사용. 나노, 마이크로 및 매크로 규모의 재료에 대한 기본적인 이해에는 구조, 처리, 특성, 성능, 동역학 및 열역학이 포함됩니다.

기계 공학 내 강점 열 과학, 나노 기술 및 나노 재료, 생체 역학 및 의료 기기, 적층 제조 및 인쇄 전자, 광자 및 광 역학, 센서 및 계측, 금속 처리, 배터리 및 전기 화학, 태양 전지 재료가 포함됩니다.

연구는 로봇 공학 내에서 수행됩니다. 인간-로봇 상호 작용 및 인터페이스, 로봇 동작 계획 및 제어, 의료 및 보조 로봇, 센서/액추에이터 및 로봇 설계, 로봇 공학 및 AI, 인간 증강, 로봇 조작, 소프트 로봇, 자율 차량, 로봇용 임베디드 시스템, 및 다중 로봇 시스템.

시스템 엔지니어링 시스템의 설계, 구성 및 유지 관리에 대한 전체론적 접근 방식입니다. 주제는 엔지니어링 및 관리 측면을 모두 다루며 인공 지능, 모델 기반 시스템 엔지니어링, 요구 사항 엔지니어링, 시스템 아키텍처 및 설계, 검증 및 검증을 포함합니다.

기술

WPI의 웨이브 모션 연구는 언젠가 들어오는 총알의 속도, 접근 각도 및 크기를 감지할 뿐만 아니라 조끼 내부의 재료가 속성을 즉시 변경하여 정확한 지점에서 더 큰 충격 보호를 제공하는 방탄 조끼를 만들 수 있습니다. 타격. 입상 재료는 조끼 및 헬멧과 같은 개인 보호 장비에 사용될 수 있으며 군대, 경찰 및 운동 선수 및 건설 노동자와 같은 기타 전문가가 착용할 수 있습니다. 또한 건물을 보호하는 덮개로 사용하거나 심지어 국제 우주 정거장, 위성 및 우주선이 우주 쓰레기와 운석에 의해 손상되지 않도록 보호할 수도 있습니다.

WPI의 팀은 달콤한 쑥으로도 알려진 약초인 쑥(Artemisia annua) 식물의 잎 추출물이 SARS-CoV-2 바이러스(COVID-19 대유행을 일으키는 바이러스)의 복제를 억제한다는 사실을 발견했습니다. 최근 변종. 식물에 있는 하나 이상의 화합물은 SARS-CoV-2에 대한 안전하고 저렴한 치료를 가리킬 수 있습니다.

엔지니어들은 사용자의 개인 정보나 개인 보안을 위협하지 않으면서 COVID-19의 확산을 억제하는 데 필요한 접촉 추적을 수행하는 데 도움이 되는 스마트폰 앱을 개발했습니다. 추적 데이터를 수집하는 두 가지 수단이 개발되었습니다. 첫 번째로 앱은 사용자의 위치를 ​​추적하고 저장된 정보를 암호화합니다. 그런 다음 개인 식별 정보를 제외한 암호화된 데이터를 공중 보건 부서에서 사용하는 서버로 보냅니다. 또 다른 접근 방식은 COVID-19에 대해 양성 반응을 보인 사람의 정보만 업로드하는 것입니다. 그 정보는 감염된 개인을 식별하지 않고 공개되므로 누구든지 온라인에 접속하여 양성 반응을 보인 사람과 밀접하게 접촉했는지 확인할 수 있습니다.

WPI에서 개발 중인 중요한 진단 도구는 폐의 질병 증상을 감지하는 로봇식 초음파 기계입니다. 이는 의료 제공자가 COVID-19 환자 평가를 수행할 때 바이러스에 대한 노출을 최소화할 수 있도록 하는 중요한 발전입니다. 이 플랫폼은 스캔하는 동안 환자와 의료 종사자 간의 물리적 접촉을 사실상 제거하여 중요한 데이터를 수집하는 동시에 확산 위험을 최소화합니다.

WPI는 매립지에 버릴 때 온실 가스와 수질 오염을 생성하는 폐수 처리의 부산물인 하수 슬러지에서 재생 가능한 연료를 만들었습니다. 열수 공정, 고온 및 고압, 저렴한 촉매를 사용하여 하수 슬러지와 그 안에 포함된 에너지 및 탄소를 천연 가스로 전환합니다. 또한 새로운 공정에서 추출된 질산염과 인산염은 농업에 사용할 수 있습니다.

손가락의 일부 기능을 대체하기 위해 사람의 일부 손에 손가락을 부착할 수 있는 부분 손 의수가 만들어졌습니다. 손목 밴드에는 엄지 움직임을 위한 액추에이터와 제자리에 고정하는 작은 솔레노이드가 있습니다. 내장된 센서를 사용하면 남은 손가락의 작은 부분으로 누를 수 있으므로 의수가 앞뒤로 움직입니다.

WPI 수학자는 미 육군이 겉옷에 착용할 수 있는 썸네일 크기의 화학 센서를 만들어 위험한 화학 물질을 더 빨리 감지하고 오경보율을 낮추도록 돕고 있습니다. 웨어러블 센서는 사람의 코를 모방하도록 제작되었습니다. 각 센서는 여러 분자의 조합을 감지합니다. 하나는 디젤 흄과 특정 화학 물질을 감지하고 다른 센서는 디젤 흄과 습도를 감지할 수 있습니다. 결과를 결합하여 환경의 화학 물질에 대한 보다 완전하고 정확한 평가를 제공합니다.

BAND-AID ^® 크기의 센서 이 측정기는 아기의 혈액 산소 수치, 폐의 효율성 및 아기의 조직이 적절한 산소 공급을 받고 있는지 여부를 나타내는 중요한 지표를 측정하기 위해 개발되었습니다. 병원에서 사용하는 현재 시스템과 달리 이 소형 웨어러블 장치는 유연하고 신축성이 있으며 무선이며 저렴하며 이동성이 있어 어린이가 병원을 떠나 원격으로 모니터링할 수 있습니다.

자율주행 로버와 탑재물 전개 드론은 함께 작동하여 지뢰를 수색하고 폭파시키기 위해 개발되었습니다. 로버는 저렴한 금속 탐지기를 사용하여 지뢰를 탐지하고 표시합니다. 이 탐지기는 지면 아래 2~3인치 정도의 금속을 감지할 수 있습니다. 그런 다음 드론은 작은 모래주머니를 광산에 떨어뜨려 안전하게 폭발시킵니다.

WPI 엔지니어들은 현장에서 차량 및 기타 중요한 기술을 수리하는 데 사용할 수 있는 3D 프린팅 기술을 개발하여 새 부품에 대한 긴 대기 시간을 피하고 군대의 준비태세를 높였습니다. 콜드 스프레이라는 기술을 사용하여 금속 부품을 수리하거나 3D 프린팅 공정에서 금속 층을 층별로 쌓아 처음부터 새 부품을 만들 수도 있습니다. 현장에서 사용할 수 있는 휴대용 휴대용 어플리케이터로 프로세스를 축소할 수 있습니다.

NASA 우주선을 더 가볍고 손상에 강하도록 만들기 위해 WPI는 복합 로켓 연료 탱크 및 기타 우주선 구조를 만드는 데 사용되는 탄소 나노물질의 결함을 감지하는 방법을 개발했습니다. 알고리즘은 Miralon ^® 의 결함을 감지하는 데 사용되는 밀도 스캐닝 시스템의 해상도를 크게 향상시킵니다. — 강하고 가볍고 유연한 나노 물질. Miralon은 목성을 도는 NASA의 Juno 탐사선에서 구조적 지지대를 감싸는 데 사용되어 진동과 정전기 방전을 완화하는 데 도움이 되었습니다.

기술 이전

OTC(Office of Technology Commercialization)는 WPI에서 개발한 지적 재산 자산을 식별, 평가, 가치 평가, 보호, 분류, 마케팅 및 라이선스를 부여합니다. 사용 가능한 기술에 대해 알아보려면 여기를 방문하십시오. .

WPI 발명에 대한 라이선스를 얻으려면 지적 재산권 및 혁신 이사인 Todd S. Keiller에게 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호되고 있습니다. 그것을 보려면 JavaScript가 활성화되어 있어야 합니다.; 508-831-4907.