ロボット工学で未来を設計する

大学時代に、インストラクターが次のように言った場合、「パルス幅変調制御理論について学びましょう。教科書の1,453ページを参照してください。」あなたはそれを行うことができ、おそらく理論を学ぶでしょう。しかし、インストラクターが「この迷路の一方の端からもう一方の端にロボットをできるだけ速く移動させて、パルス幅変調理論について学びましょう」と言った場合はどうでしょうか。どのオプションを選択しますか？

私はいつでもロボットと迷路を選びます。そしてそれは私がしたことです。 2年前、私はテキサスインスツルメンツがTI Robotics System Learning Kit（TI-RSLK）と呼ばれる大学の教室用のロボットキットシリーズを開発するのを手伝いました。

TI-RSLK学習キットの目標は、電子システムを構成するハードウェアコンポーネントとソフトウェアコンポーネントの統合に習熟しながら、実践的な経験を提供することです。

キットを開発している間、学生が学び、探求することにワクワクするような方法で、複雑なシステムや工学の概念を説明するより良い仕事をすることができるかどうか疑問に思いました。教室から実践的な経験へ。楽しくインタラクティブな方法でそれを行うことができますか？

最新のキットには、SimpleLink™MSP432P401RマイクロコントローラーLaunchPad™開発キット、ライン赤外線およびバンプセンサー、TI-RSLKシャーシボード、20のモジュール（スタートアップコード、ハンズオンアクティビティ、ラボを含む）に分割された無料の包括的なカリキュラムが付属しています。詳細。

TI-RSLKを使用すると、学生は、迷路の探索（図1）から自律的なレース、物体の発見、障害物の移動、または行に続いて。さらに、学生は、ロボット間の通信を含む課題に取り組みながら、Wi-Fi®通信プロトコルを理解したり、Wi-FiやBluetooth®を介してロボットを制御したりするなど、より高度な概念を探求できます。

図1：工学部の学生が迷路の中でTI-RSLKをテストします（出典：Texas Instruments）

TI大学チームは、テキサス大学の長年の組み込みシステム教育者であるJon Valvanoと協力して、キットとカリキュラムを開発する機会がありました。彼と知り合った後、彼は確かに生徒の学習スキルを向上させたいという情熱を持っており、教室の外で生徒が問題を解決するのを手伝うことに何時間も費やしていることを知りました。さらに、彼は標準的な業界のソフトウェアとハ​​ードウェアツールを使用してクラスを教え、システム統合に関連する学習パスを提供します。 Jon Valvanoと彼の学生の間のこの種のコラボレーションは、効果的な教育、そして願わくば世界のためのより良いエンジニアになります。

エンジニアリング業界の問題を解決するには、効果的なシステム統合と「システム思考」が重要です。ハードウェアとソフトウェアの選択と設計中にエンジニアが行う選択は、最終的にソリューションの有効性に影響を与えます。今日のハイテク従業員が職務に関係なく必要とする基本的なスキルが1つあります。それは、問題全体を確認し、それを分解して解決する能力です。エンジニアとエンジニアリングプロセスにとって、かつては設計サイクルの独立した要素であった技術、機能、設計者は、高度に洗練された製品を提供することが期待される開発チームを巻き込んで、今では学際的です。そして、これを行うには、エンジニアは、多面的な設計の問題を解決するために、複数の分野や製品にわたる複雑なエンジニアリングの概念を理解できるシステム思想家でなければなりません。

TI-RSLKで使用されている教育的アプローチにより、学生は単に「方法」を学ぶのではなく、工学の「理由」を学ぶことができます。このアプローチは、たとえば、デバッグプロセスを実行して考えられるすべての理由を排除する方法など、ロボットが機能しない場合に何が起こるかを生徒が理解するのに役立ちます。 TI大学のチームが今日の教室で発生しているのは、コードが壊れているかソリューションが機能しないために、生徒が学習に行き詰まったり、イライラしたりしていることです。生徒はそれを修正する方法を知りません。したがって、彼らはあきらめて、理解していることに移ります…さらに悪いことに、エンジニアリングのキャリアの早い段階で、エンジニアリングを完全に諦めます。

ロボットが生徒の関心を維持するだけでなく、生徒の創造性を刺激する方法を直接見てきました。昨年の夏、TIは、インターンにミニコンペティションを通じてTI-RSLKをテストさせました。生徒は、ロボットが迷路の課題をより迅速に、またはより正確に完了するための解決策を見つけることができます。または、「クリエイティブ」カテゴリに入力して、楽しいアプリケーションを備えたロボットを提出することもできます。私の個人的なお気に入りは、TI-RSLKを使用してモバイルのゴミ箱ゲームを作成したプロジェクトでした。追加のチャレンジのために歩き回っている間、あなたが缶にショットを入れたとき、ロボットはスコアを維持しました。学生が独自のアプリケーションを作成するのを楽しみながら、基礎工学の概念を学んだことを知っているのが大好きです。

システム思考と実践的な学習は、将来のエンジニアを教育するために重要です。この考え方を、業界の専門家と学界の両方と共同で開発された関連する教育を含む学習体験と組み合わせると、誰にとってもメリットがあります。さらにエキサイティングなのは、学生が実践的な知識と創造性と想像力を使って今日の工学の問題の解決策を見つける方法を理解すれば、彼らができることの可能性は無限大になることです。