Challenge

Donner aux étudiants et aux chercheurs les moyens de concevoir et d'analyser des robots et des composants robotisés dans le cadre d'un nouveau diplôme de génie robotique de premier cycle aux États-Unis.

Solution

Utiliser le logiciel de conception SOLIDWORKS Education Edition pour accompagner les recherches et les projets des étudiants.

Results

  • Lancement d'un nouveau diplôme de premier cycle dans le domaine du génie robotique
  • Mise en place d'une approche d'ingénierie interdisciplinaire de la robotique
  • Soutien de projets innovants d'étudiants
  • Production de modèles numériques pour les kits destinés au concours FIRST® Robotics Competition

Fondé en 1865 pour élaborer et transmettre les connaissances et découvertes en matière de sciences et d'ingénierie, de la manière la plus profitable qui soit pour la société, le Worcester Polytechnic Institute (WPI) est devenu l'une des universités les plus renommées au monde pour l'enseignement et la recherche scientifiques, technologiques et en matière d'ingénierie. Pour accomplir sa mission, le WPI a mis en place un programme de génie robotique.

Selon, Michael A. Gennert, Directeur de ce programme, ce cursus, qui en 2007 a pour la première fois ouvert la voie à un diplôme de premier cycle en génie robotique aux États-Unis, répond à deux objectifs: tout d'abord former les ingénieurs en robotique de demain, ensuite, promouvoir la recherche en robotique au WPI afin de réaliser des avancées et découvertes majeures en génie robotique.

« La conception et l'ingénierie de robots exigent des diplômés qu'ils s'affranchissent des limites de l'ingénierie traditionnelle pour synthétiser diverses disciplines », explique Michael Gennert. « Dans la mesure où nous ne pouvons pas combiner trois diplômes d'ingénierie dans un cursus de quatre ans, nos étudiants choisissent une sélection de cours d'ingénierie pluridisciplinaires (notamment génie et sciences informatiques, génie électrique et génie mécanique) qui mettent l'accent sur des projets individuels et une expérience concrète du génie robotique. »

Pour soutenir les projets en génie robotique, le WPI met à la disposition de ses étudiants toute une gamme de logiciels d'ingénierie et de conception mécanique 3D. Cependant, le logiciel le plus utilisé pour le développement de robots au WPI est SOLIDWORKS® Education Edition. « Même si l'apprentissage d'un système de CAO n'est pas obligatoire pour suivre les cours de robotique, les étudiants sont encouragés à le faire pour améliorer la qualité de leur travail aux niveaux supérieurs », précise Michael Gennert. « SOLIDWORKS est de loin le package logiciel le plus populaire et celui que nos étudiants utilisent le plus au WPI pour concevoir des robots et mener à bien des projets en lien avec le programme. »

 

CONCEPTION ET SIMULATION DE ROBOTS


Si les étudiants du WPI préfèrent le logiciel SOLIDWORKS Education Edition pour leurs projets de robotique, c'est non seulement parce qu'il est facile à maîtriser et à utiliser, mais aussi parce qu'il permet d'accéder à des fonctionnalités de conception mécanique et d'analyse par éléments finis (FEA). Deux facettes indispensables pour le développement de robots performants. « Pour leurs projets de robotique, les étudiants définissent leur propre ensemble d'exigences et doivent pouvoir obtenir un retour sur le fonctionnement des systèmes mécaniques et de contrôle, sans pour autant recourir à d'interminables cycles de prototypage », fait remarquer Michael Gennert.


« Les étudiants doivent pouvoir disposer de solides fonctionnalités d'analyse et de conception pour mener à bien leurs projets de robotique, en particulier leur projet de synthèse de fin d'études », poursuit-il. « Les étudiants préfèrent souvent utiliser SOLIDWORKS dans le cadre de leur projet, car cette solution leur permet de réaliser plus facilement une gamme complète de conceptions et d'analyses. Avec SOLIDWORKS, ils peuvent se concentrer entièrement à la robotique, et non à la maîtrise de l'outil. Non seulement nous tirons parti de SOLIDWORKS pour le travail en classe et les projets de nos étudiants, mais nous l'utilisons également pour la recherche. »

SOLIDWORKS est de loin le package logiciel le plus populaire auprès des étudiants du WPI pour concevoir des robots et mener à bien des projets en lien avec le programme.

Michael A. Gennert
Directeur du programme de génie robotique

Depuis la création du programme de génie robotique, le WPI a constaté une augmentation du nombre de projets étudiants innovants ayant trait aux interactions entre sciences, technologies et société. Ainsi, T.J. Watson, étudiant de dernière année, a travaillé avec quatre de ses camarades au développement d'un robot de recherche, piloté à distance, capable de se déplacer en milieu terrestre et aquatique, mieux connu sous le nom de WALRUS Rover. L'idée leur est venue après avoir discuté avec des professionnels qui leur ont expliqué les difficultés rencontrées lors des opérations de recherche menées après les attentats du 11 septembre 2001. Le robot a été créé pour réaliser des opérations de recherche et de sauvetage dans des environnements amphibies lors de catastrophes.

« Il existe déjà des robots de recherche terrestres et sous-marins, mais aucun n'est capable d'opérer en terrain mixte, où il faut gérer une intervention à la fois sur terre, dans l'eau et dans des zones de boue profonde », explique T.J. Watson. « Le WALRUS a été conçu pour combler ce vide. »

« J'utilise exclusivement le logiciel SOLIDWORKS, car il offre la base de fonctionnalités la plus large. Dans le cas du WALRUS Rover, les analyses de réaction structurelle et transitoire se sont avérées particulièrement utiles », ajoute T.J Watson. « J'ai effectué des analyses par éléments finis (FEA) sur le système d'embrayage et également vérifié qu'il était possible de plonger le WALRUS dans un bain d'eau de javel pour le stériliser. »

 

UN SOUTIEN À LA FORMATION PRÉCOCE EN ROBOTIQUE AVEC FIRST

Les étudiants du WPI utilisent le logiciel SOLIDWORKS non seulement pour travailler sur leurs projets de robotique, mais également pour sensibiliser les communautés et stimuler l'intérêt des plus jeunes pour la robotique. Ainsi, Gabrielle Fanzini, élève de troisième année, a utilisé le logiciel SOLIDWORKS pour créer plus de 300 modèles de composants et d'assemblages électriques et mécaniques, qui sont inclus dans les kits utilisés par les élèves du secondaire dans le cadre du concours de robotique FIRST.

« FIRST Robotics Competition est reconnue comme la compétition sportive des intellectuels ("varsity sport for the mind™"). Ce concours permet à des collégiens et lycéens de s'affronter tout en apprenant à concevoir et à construire des robots », déclare Gabrielle Fanzini. « Les participants au concours FIRST peuvent désormais télécharger les modèles que j'ai créés pour leurs kits sur le site Web de SOLIDWORKS (www.solidworks.com/FIRST), puis les utiliser pour concevoir leur propre robot avec SOLIDWORKS avant de passer à la fabrication et à l'assemblage. Ils acquièrent ainsi une expérience pratique extrêmement utile en travaillant de la même manière que les ingénieurs en robotique. »