Conţinut
- Interconectarea ca concept
- Interconectare în designul echipei mele Moon Rover
- Privind la „Elefantul întreg”
Ryan studiază în prezent masterul în ingineria sistemelor la Universitatea Drexel, participând la mai multe discuții săptămânale.
Interconectarea ca concept
În calitate de student nou în lumea ingineriei de sisteme, prelegerile introductive mi-au oferit câteva concepte noi la care să mă gândesc, repetând în continuare cele familiare. Cea mai comună nouă temă de departe a fost interconectarea sistemelor. Ca inginer mecanic, mi s-a prezentat conceptul de proiectare a pieselor pentru a lucra cu alte piese în aproape orice scenariu. Acest lucru îmi este foarte familiar.
Ingineria sistemelor se bazează pe această interconectare. Nu numai că piesele dintr-un sistem funcționează împreună, dar dacă una dintre ele este expusă la o anumită stare, aceasta va afecta și celelalte piese. Acest lucru este vital pentru proiecte mai mari și se leagă frumos de aspectele multidisciplinare ale ingineriei de sisteme. Dacă una dintre aceste părți este fabricată dintr-un material mai puțin decât ideal, se poate rupe. La rândul său, aceasta afectează celelalte piese și, astfel, integritatea sistemului în general este compromisă.
Interconectare în designul echipei mele Moon Rover
Ingineria sistemelor este un domeniu în creștere rapidă, mai ales când vine vorba de aplicații aerospațiale. Am avut norocul să particip la o competiție NASA la Drexel, în care echipa mea și cu mine am proiectat un rover care să exploreze polii lunii pentru a căuta gheață.
În aceste zone, temperaturile ar fi incredibil de scăzute și acest lucru ar afecta robotul în multe feluri. Lucrând la mobilitate, prioritățile mele principale erau mișcarea și navigația, sau cum să trec peste obstacole sau în jurul acestora și cum să spun unde merge robotul. Cu toate acestea, un design tipic al robotului nu ar funcționa aici, deoarece temperaturile împiedică majoritatea motoarelor să funcționeze și, fără o izolație adecvată, și sursa de alimentare ar epuiza.
Acest lucru a afectat designul nostru în ceea ce privește materialul roților, amplasarea motorului și funcția generală. Motoarele nu au putut fi plasate la fiecare roată, deoarece ar necesita mai multă izolație pe suprafețe mai mari, ocupând spațiu prețios și sporind greutatea. Acest lucru ar fi necesitat, de asemenea, cabluri care rulează pe lungimea vehiculului, care ar fi fost și ele afectate de temperaturile extreme.
Având în vedere acest lucru, a trebuit să proiectăm robotul să fie un design cu tracțiune spate, cu sursa de alimentare și motoare situate în spatele rover-ului și cu o singură axă care să controleze modul în care se roteau roțile din față. Acest lucru a minimizat greutatea, zona noastră de izolație și numărul de motoare de care aveam nevoie. Din păcate, acest lucru a costat costul puterii pentru roțile noastre din față, dar acest lucru a fost ceva ce am acceptat în lista noastră de priorități. Acesta este un exemplu al modului în care proprietățile și designul au afectat capacitățile roverului.
Un alt mare exemplu este praful lunar, regolitul. Regolitul este un praf foarte fin care deține o ușoară încărcare electrică. Această încărcare o atrage la metal și poate ajunge peste tot în interiorul unui rover. Dacă ar pătrunde în articulațiile robotului, ar fi catastrofal și ar putea preveni acțiuni la fel de elementare precum rotirea.
În timp ce am proiectat majoritatea robotului din materiale nemetalice pentru a preveni acest lucru, au existat anumite zone în care nu am putut sacrifica rezistența pentru un material nemetalic. Pentru a contracara acest lucru, am planificat să includem ceva care să producă un câmp electric slab pentru a respinge cele mai mici particule și pentru a menține restul roverului în siguranță. Acest lucru a necesitat un strat suplimentar de protecție pentru a fi adăugat pentru electronica de la bord, dar am decis că acest lucru ar funcționa cel mai bine în general.
Privind la „Elefantul întreg”
O parabolă obișnuită pentru a detalia această interconectare este povestea bărbaților lind și a elefantului. Pilda merge cam așa.
Un grup de oameni orbi întâlnește pentru prima dată un elefant. Primul bărbat își simte trunchiul sinuos și susține că atinge un șarpe. Al doilea atinge un picior robust și susține că este un copac. Al treilea își simte partea solidă și crede că ating un perete. Al patrulea apucă coada și crede că este o ramură. Altul simte colțul și crede că este o suliță, în timp ce ultima apucă urechea elefantului și le spune celorlalți că este un fan.
Punctul general al poveștii este că, pentru a vizualiza întregul sistem, trebuie să ne uităm la toate componentele sale și la modul în care se potrivesc. Mai ales când vine vorba de explorarea spațiului, proiectele necesită ingineri să privească „întregul elefant”.
În articolul „Seeing the Whole Elephant’ — Systems Thinking in Evaluation”, autorul Srikanth Gopal susține că domeniul evaluării a fost în mod tradițional condus de o viziune reducționistă. În încercarea de a simplifica sistemele complexe, inginerilor li se cere în mod obișnuit să analizeze un singur factor mic pentru a-l face cel mai bun posibil. Cu toate acestea, uneori acest lucru ignoră modul în care piesele funcționează împreună, chiar și atunci când nu sunt atașate direct.
Pentru un rover de succes, chiar și ceva la fel de simplu precum roțile trebuie să fie proiectat în ceea ce privește aproape orice altceva de pe rover, cum ar fi distribuția greutății, piesele extinse, izolația și multe altele. Trebuie chiar să țină cont de factori externi, cum ar fi terenul și distanța de deplasare. Modul în care fiecare componentă a robotului funcționează între ele (adică, modul în care piesele sunt interconectate) este factorul decisiv între succes și eșec.
