우스터 폴리테크닉 대학교

SOLIDWORKS 교육용 버전으로 최초의 로봇 공학 학위 개척

과제

미국의 학부 1년생 로봇 공학 학위 프로그램에서 로봇 및 로봇 부품을 설계하고 해석하는 학생 및 연구원의 역량을 강화합니다.

요약

학생 프로젝트 및 연구를 지원하기 위해 SOLIDWORKS 교육용 버전 설계 소프트웨어를 활용합니다.

결과

로봇 공학 분야 최초의 학사 학위 시작

로봇 공학에 대한 다분야 엔지니어링 접근 방식 구현

혁신적인 학생 프로젝트 지원

FIRST® 로봇 공학 경진대회를 위한 디지털 모델 키트 제작

최신 과학 및 공학 지식을 사회에 가장 유익한 방식으로 창출하고 전하는 것을 목표로 1865년에 설립된 WPI(우스터 폴리테크닉 대학교)는 과학, 기술, 공학 교육 및 연구 분야에 특히 심혈을 기울이는 세계 일류 대학 중 한 곳으로 성장했습니다. WPI는 본교의 사명을 뒷받침하도록 로봇 공학 프로그램을 개설했습니다.

로봇 공학 프로그램 책임자인 Michael A. Gennert에 따르면, 2007년 미국에서 로봇 공학 분야 최초의 학사 학위를 수여한 이 프로그램은 미래의 로봇 공학을 마련하고, 로봇 공학의 진보와 돌파구 달성을 목표로 WPI의 로봇 공학 연구를 촉진한다는 두 가지 목적에 부합합니다.

Gennert는 이렇게 설명합니다. "로봇을 설계하고 엔지니어링하기 위해서는 졸업생들이 기존 엔지니어링의 경계를 넘어서 다양한 분야를 종합해야 합니다. 4학년 프로그램에 3개의 공학 학위를 포함시킬 수는 없기 때문에 본교 학생들은 로봇 공학 분야의 학생 프로젝트와 실제 경험에 역점을 둔 컴퓨터 과학 및 공학, 전기공학, 기계공학을 비롯한 다분야 엔지니어링 과목을 선택합니다."

로봇 공학 분야의 프로젝트를 지원하기 위해 WPI는 학생들이 다양한 3D 기계 설계 및 엔지니어링 소프트웨어를 사용할 수 있도록 합니다. 그러나 WPI에서 로봇 개발에 가장 일반적으로 사용되는 소프트웨어는 SOLIDWORKS® 교육용 버전 소프트웨어입니다. Gennert는 이렇게 말합니다. "CAD 시스템 학습이 로봇 공학 강좌를 수강하는 데 반드시 필요한 것은 아니지만 학생들은 상위 레벨에서 프로젝트 작업을 지원할 CAD의 사용법을 배우는 것이 좋습니다. SOLIDWORKS는 WPI에서 학생들이 로봇 설계와 프로그램 관련 프로젝트 완수에 단연 최고로 널리 사용하는 소프트웨어 패키지입니다."

로봇 설계 및 시뮬레이션

WPI 학생들이 로봇 관련 프로젝트에서 SOLIDWORKS 교육용 버전 소프트웨어를 선호하는 이유는 이 소프트웨어가 배우고 사용하기 쉬울 뿐 아니라, 효과적인 로봇 개발에 핵심적인 기계 설계 및 유한 요소 해석(FEA) 기능에 액세스할 수 있게 해 주기 때문입니다. "로봇 공학 프로젝트 작업을 위해 학생들은 요구사항을 직접 설정하며 무한 프로토타입 제작 루프에 의존하지 않고 기계 및 제어 시스템의 운용에 관한 피드백을 필요로 합니다."라고 Gennert는 지적합니다.

그리고는 이어서 이렇게 설명합니다. "학생들은 로봇 공학 프로젝트, 특히 시니어 캡스톤 프로젝트를 성공적으로 완수하려면 다양한 설계 및 해석 기능에 액세스해야 합니다. SOLIDWORKS 소프트웨어를 사용하면 설계 및 해석의 전 과정을 보다 쉽게 수행할 수 있기 때문에 학생들은 대부분 프로젝트 작업에 SOLIDWORKS를 선호합니다. SOLIDWORKS는 도구가 아니라 로봇 공학에 집중할 수 있게 해 줍니다. 우리는 SOLIDWORKS를 수업과 학생 프로젝트를 지원하기 위해서는 물론 연구 수행에도 활용합니다."

“SOLIDWORKS는 WPI에서 학생들이 로봇 설계와 프로그램 관련 프로젝트 완수에 단연 최고로 널리 사용하는 소프트웨어 패키지입니다.”

- Michael A. Gennert 로봇 공학 프로그램 책임자

WALRUS처럼 혁신적인 학생 프로젝트

로봇 공학 프로그램을 개설한 후 WPI는 과학과 기술, 사회의 상호 작용을 다루는 더욱 혁신적인 학생 프로젝트를 경험했습니다. 예를 들어, 졸업반의 T.J. Watson은 업계 전문가와의 토론을 통해 2001년 9월 11일 발생한 테러 공격 이후의 수색 및 발견 한계에 대해 배우고 나서 5인조 팀과 협력하여 WALRUS 탐사 로봇으로 더 잘 알려진 수륙 원격조종 무인 수색 로봇을 개발했습니다. 이 탐사 로봇은 재난구조 시 수륙 수색과 구출 작전을 수행하도록 만들어졌습니다.

Watson은 이렇게 설명합니다. "육상 및 수중 수색 로봇은 있지만 육지, 수중 및 진흙을 뒤섞인 복합 지형에서 작동하는 것은 없습니다. WALRUS는 그 간극을 메우도록 설계되었습니다."

그리고 Watson은 이렇게 첨언합니다. "저는 가장 폭넓은 기능에 액세스할 수 있다는 점에서 SOLIDWORKS 소프트웨어만 고집합니다. WALRUS 탐사 로봇의 경우 구조적 및 과도 응답 해석이 특히 유용했습니다. 클러치 시스템에 대한 FEA를 수행하고는 살균용 표백제에 WALRUS를 담글 수 있다는 것도 확인했습니다."

FIRST를 통해 조기 로봇 공학 교육 지원

로봇 공학 프로젝트를 지원하기 위해 SOLIDWORKS 소프트웨어를 사용하는 것에 더해 WPI 학생들은 SOLIDWORKS를 활용하여 지역사회 봉사 활동을 수행하고 어린 학생들 사이에서 로봇 공학에 대한 관심을 유도하기도 합니다. 예를 들어, 2학년인 Gabrielle Fanzini는 SOLIDWORKS 소프트웨어를 사용하여 FIRST 로봇 공학 경진대회와 함께 고등학생들이 사용하는 키트에 포함된 300개 이상의 기계/전기 부품 및 어셈블리 모델을 만들었습니다.

Fanzini는 이렇게 말합니다. "FIRST 로봇 공학 경진대회는 'varsity sport for the mind™'로 칭송받으며 중고등학생을 대상으로 로봇 설계 및 제작 방법을 배우면서 경쟁할 기회를 제공합니다. FIRST 참가자들은 이제 SOLIDWORKS 웹 사이트(www.solidworks.com/FIRST)에서 제가 키트용으로 만든 모델을 다운로드하고 사용하여 제작과 조립에 앞서 SOLIDWORKS로 로봇을 설계함으로써 로봇 공학 엔지니어들과 같은 방식으로 작업하는 값진 경험을 할 수 있습니다."