用机器人设计未来

回到你的大学时代，如果你的导师说，“让我们学习脉宽调制控制理论；翻到教科书的第 1,453 页，“你可以做到，而且你可能会学到理论。但是，如果您的导师说：“让我们通过将机器人从迷宫的一端移动到另一端，以尽可能快的速度学习脉宽调制理论。”你会选择哪个选项？

我每天都会选择机器人和迷宫。而这正是我所做的。两年前，我帮助德州仪器为大学课堂开发了一个机器人套件系列，称为 TI 机器人系统学习套件 (TI-RSLK)，旨在教授嵌入式系统和应用程序，这是大多数电气和计算机工程课程中常见的本科课程。

TI-RSLK 学习套件的目标是提供实践经验，同时提高集成构成任何电子系统的硬件和软件组件的能力。

在开发套件的过程中，我想知道是否有可能更好地解释复杂的系统和工程概念，让学生乐于学习和探索——甚至可能帮助他们将在课程中学到的理论联系起来。课堂实践经验。我可以以一种有趣和互动的方式来做吗？

最新套件随附 SimpleLink™ MSP432P401R 微控制器 LaunchPad™ 开发套件、线红外和碰撞传感器、TI-RSLK 机箱板、分为 20 个模块的免费综合课程（包括启动代码、动手活动和实验室）和

使用 TI-RSLK，学生通过构建和测试可以解决复杂任务或挑战的机器人来学习基本的工程概念——从探索迷宫（图 1）到自主竞赛、寻找物体、穿越障碍物或跟随一条线。此外，学生可以探索更高级的概念，例如理解 Wi-Fi® 通信协议，同时应对包括机器人对机器人通信在内的挑战，或者通过 Wi-Fi 甚至蓝牙® 控制机器人。

图 1：一名工科学生在迷宫中测试 TI-RSLK（来源：德州仪器）

TI 大学团队有机会与德克萨斯大学的长期嵌入式系统教育家 Jon Valvano 携手开发套件和课程。认识他后，我知道他对提高学生的学习能力当然有很大的热情，在课外花很多时间帮助学生解决问题。此外，他还使用标准的行业软件和硬件工具教授课程，为系统集成提供了相关的学习途径。乔恩·瓦尔瓦诺 (Jon Valvano) 和他的学生之间的这种合作有助于实现有效的教育，并有望成为世界上更好的工程师。

在解决工程行业的问题时，有效的系统集成和“系统思考”很重要。工程师在硬件和软件选择和设计过程中所做的选择将最终影响其解决方案的有效性。无论工作职能如何，当今的高科技员工都需要一项基本技能：看到整个问题、分解并解决问题的能力。对于工程师和工程流程来说，曾经是设计周期中独立的元素——技术、功能和设计师——现在是跨学科的，涉及开发团队，预计将提供高度复杂的产品。为了做到这一点，工程师必须是系统思考者，能够理解跨多个学科和产品的复杂工程概念，以解决多方面的设计问题。

TI-RSLK 中使用的教育方法使学生能够学习工程的“原因”，而不仅仅是学习“方法”。这种方法可以帮助学生了解当机器人不工作时会发生什么，例如，包括如何通过调试过程来消除所有可能的原因。 TI 大学团队认为，在当今课堂上发生的事情是学生在学习中停滞不前或感到沮丧，因为他们的代码损坏或解决方案不起作用 - 而且他们不知道如何解决。所以他们放弃并转向他们确实理解的事情……或者更糟的是，如果他们处于工程生涯的早期，他们会完全放弃工程。

我亲眼目睹了机器人如何让学生保持参与并激发他们的创造力。去年夏天，TI 让实习生通过小型竞赛来测试 TI-RSLK。学生可以找到让他们的机器人更快或更准确地完成迷宫挑战的解决方案，或者他们可以进入“创意”类别提交具有有趣应用程序的机器人。我个人最喜欢的是使用 TI-RSLK 制作移动垃圾桶游戏的项目。当您向罐中投球时，机器人会保持得分，同时四处游荡以增加挑战。我很高兴知道学生们一边学习基础工程概念，一边享受创建自己独特应用程序的乐趣。

系统思考和实践学习对于教育未来的工程师至关重要。当您将这种想法与涉及相关教育的学习体验结合起来时，这是与行业专家和学术界合作开发的，这对每个人都是双赢的。更令人兴奋的是，一旦学生了解如何运用实践知识以及他们的创造力和想象力来寻找当今工程问题的解决方案，他们可以做的事情的可能性是无穷无尽的。