通过使用 SOLIDWORKS Education Edition 率先推出首个机器人工程学位

伍斯特理工学院 (WPI) 成立于 1865 年，一直致力于以最有效的方式探索和传播最有利于社会发展的科学和工程知识。现在，该学院已经发展成为全球专业致力于科学、技术和工程教育和研究的最顶尖大学之一。为了支持自身使命，该学院推出了机器人工程计划。

据机器人工程计划的主管 Michael A.Gennert 介绍，这项于 2007 年推出的计划是全美首个机器人工程本科学位。该计划有两个目的：首先是帮助未来的机器人工程师做好准备；其次是促进 WPI 的机器人研究工作，以期在机器人工程领域实现进展和突破。

“机器人设计和工程需要毕业生能够超越传统工程的界限，以融合运用多种学科知识，”Gennert 解释道，“我们不可能在四年的培养计划中塞进三个工程学位，为此，我们为学生安排了一系列多学科工程课程，包括计算机科学与工程、电气工程和机械工程，并以机器人工程领域的学生课题以及真实体验为培养重点。”

为了支持学生完成机器人工程领域的课题，WPI 为学生提供了一系列 3D 机械设计和工程软件。然而，WPI 在开发机器人时，最常用的当属 SOLIDWORKS® Education Edition 软件。“尽管学习机器人课程并不需要掌握 CAD 系统，但我们还是鼓励学生学会使用 CAD，以有助于他们完成更高等级的课题工作，”Gennert 说道，“目前，SOLIDWORKS 是伍斯特理工学院的学生在设计机器人以及完成培养计划相关课题时最常用的软件包。”

 

机器人设计和仿真
WPI 学生在完成机器人相关课题的过程中，对 SOLIDWORKS Education Edition 软件青睐有加的原因在于，该软件不仅易学易用，还使他们能够运用机械设计和有限元分析 (FEA) 功能，二者对于开发出有效的机器人都至关重要。“针对机器人课题，学生们自己提出了一系列要求，他们需要得到有关机械和控制系统运行情况的反馈，而无需求助于没完没了的原型循环，”Gennert 指出。

“要成功地完成机器人课题尤其是毕业课题，学生们需要拥有认真的设计和分析能力，”Gennert 继续说道，“由于利用 SOLIDWORKS 软件，学生们能够更加轻松地完成各种设计和分析工作，因此他们通常在课题研究中首选使用 SOLIDWORKS。SOLIDWORKS 让他们能够将精力集中放到机器人研究而非工具上。除了利用 SOLIDWORKS 支持课堂功课和学生课题外，我们还使用 SOLIDWORKS 开展研究工作。”

目前，SOLIDWORKS 是伍斯特理工学院的学生在设计机器人以及完成培养计划相关课题时最常用的软件包。

Michael A.Gennert
机器人工程计划主管
诸如 WALRUS 的学生创新课题
自推出机器人工程培训计划以来，WPI 涌现出更多富有创新且涉及到科学、技术和社会之间相互影响作用的学生课题。举例来说，毕业班学生 T.J.Watson 在与行业专家探讨后，了解到 2001 年的 911 恐怖袭击事件发生后，救援人员在搜索和搜寻时面临的局限条件。为此，他与一支五人团队共同研发了水陆两栖无人驾驶式远程搜索机器人（通常称为“WALRUS 搜索车”）。该搜索车用于在救灾中执行两栖搜索和救援任务。

“尽管陆上和水下搜索和搜寻机器人已经存在，但当我们面临地面、水中和深泥等复合地形时，此类机器人就会变得束手无策，”Watson 解释到，“WALRUS 的设计目的就是填补这一空白。”

“我只使用了 SOLIDWORKS 软件，因为这款软件为我提供了最广泛的功能群。在 WALRUS 搜索车的研发过程中，结构和瞬时响应分析功能对我们尤其有用，”Watson 补充道，“我对离合器系统执行了有限元分析，并验证了 WALRUS 能够浸泡到漂白槽中进行消毒。”

 

开展 FIRST 竞争活动，支持早期机器人教育
除了使用 SOLIDWORKS 软件支持机器人课题外，WPI 的学生们还运用 SOLIDWORKS 开展了社区外展活动，以激发年轻学生对机器人技术的兴趣。例如，大三学生 Gabrielle Fanzini 就使用 SOLIDWORKS 软件创建了 300 多个机械和电气零部件和装配体模型，这些模型被放在多个工具包中，可供高中学生使用并以此参加 FIRST 机器人竞赛。

“FIRST 机器人竞赛被标榜为‘varsity sport for the mind™’（大学生思维运动会）。该活动让初中和高中学生在学习设计和制作机器人的同时，更有机会相互展开竞争，”Fanzini 说道，“FIRST 的参赛者现在可通过 SOLIDWORKS 网站 www.solidworks.com/FIRST 下载我为各工具包创建的模型，然后利用这些模型在 SOLIDWORKS 中设计机器人，随后可进行加工和组装。这样，学生们可以像机器人工程师一样的工作并从中积聚宝贵经验。”

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