Risolutori di problemi in base alla progettazione

Il RoboBee senza legami

Le modifiche al Robobee, tra cui un ulteriore paio di ali e miglioramenti agli attuatori e al rapporto di trasmissione, hanno reso il veicolo più efficiente e hanno consentito l'aggiunta di celle solari e un pannello elettronico. Questo Robobee è il primo a volare senza cavo di alimentazione ed è il veicolo più leggero e senza vincoli per ottenere un volo prolungato. (Immagine per gentile concessione dell'Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS)

I ratti nei campus, l’inquinamento acustico distruttivo e le costose ricerche in acque profonde sembrano non avere nulla in comune, tranne il fatto che potrebbero essere tutti risolti utilizzando un approccio di progettazione ingegneristica.

Gli studenti del corso Engineering Problem Solving and Design Project (ES 96) della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno fatto proprio questo, applicando il loro know-how ingegneristico, in collaborazione con clienti del mondo reale, per trovare soluzioni attuabili .

Il corso richiede agli studenti di analizzare una sfida come un sistema ampio e identificare componenti sociali, economiche, etiche, tecniche e sostenibili; esaminare il feedback dei sistemi e applicare i cicli per determinare le cause profonde dei problemi; e indagare e progettare diverse soluzioni che soddisfino i confini che circondano la sfida, ha spiegato Fawwaz Habbal, preside esecutivo per l'istruzione e la ricerca, che ha co-tenuto il corso con Kelly Miller, precettore senior in fisica applicata, e Nabil Harfoush, professore associato in visita in ingegneria Scienze e Peter Stark, docente di scienze ingegneristiche.

"Con un'esperienza così unica e approfondita, gli studenti diventano più preparati a impegnarsi nelle sfide future ed esercitare la propria leadership per affrontare e possibilmente risolvere importanti questioni umane", ha affermato Habbal. "Quest'anno, gli studenti hanno svolto un lavoro straordinario individuando le cause profonde di tre diverse sfide e insieme hanno trovato soluzioni entusiasmanti. I clienti erano entusiasti delle soluzioni e ne implementeranno alcune. È stata un'esperienza entusiasmante per gli studenti, gratificante per il clienti e gratificante per gli istruttori che hanno osservato la crescita e la maturità degli studenti."

La sfida dell’inquinamento acustico

La banchina di carico dell'Harvard University Dining Services (HUDS) è un luogo affollato, con un flusso costante di camion che entrano ed escono per depositare o ritirare il cibo che viene utilizzato per servire 25.000 pasti ogni giorno. Con così tanta attività, in gran parte avvenuta nelle prime ore del mattino, gli studenti che vivono in case adiacenti alla banchina di carico – Eliot, Kirkland, Winthrop e Lowell – hanno espresso preoccupazione per il rumore che disturba il loro studio e il sonno. Una sezione dell'ES 96 ha lavorato con l'HUDS, identificando modi per ridurre il rumore senza influire negativamente sulle operazioni.

Dopo aver studiato il traffico e i livelli di rumore della banchina di carico, gli studenti hanno trovato diverse soluzioni a breve e lungo termine. A lungo termine, hanno proposto di modificare la disposizione della casa Eliot e Kirkland, in concomitanza con il progetto di rinnovamento della casa, in modo che meno finestre delle camere da letto si affaccino sulla banchina di carico. Hanno inoltre proposto di mantenere le finestre anti-tempesta in posizione, anche dopo l'installazione delle finestre con doppi vetri. Gli studenti hanno scoperto che mantenendo uno spazio di cinque pollici tra la finestra antivento e le finestre a doppio vetro si riduceva il rumore di quasi il 60%, con un costo aggiuntivo di 200 dollari per ogni finestra antivento.

Nel breve termine, gli studenti hanno suggerito di rivestire i lembi dei pianali dei camion per ridurre il rumore quando sbattono contro il ponte della banchina di carico. Aggiungendo un rivestimento in gommapiuma all'estremità di un lembo e versando silicone sul ponte per fornire uno spazio di atterraggio morbido, gli studenti sono stati in grado di ridurre i livelli di rumore da 100 a 86 decibel. Hanno inoltre sviluppato una scatola resistente alle intemperie, contenente schiuma acustica e pannelli acustici densi, da posizionare sopra l'allarme di retromarcia di un camion, che ha ridotto i livelli di rumore da 102 a 88 decibel.

"La sfida più grande che abbiamo dovuto affrontare è stata imparare a lavorare in modo efficiente ed efficace nel corso del progetto", ha affermato Jessica Klusty, SB '20, una concentratrice di bioingegneria. Eravamo un gruppo di 11 persone, che lavoravano insieme verso un obiettivo comune, ma c'erano sottogruppi fluttuanti che cambiavano di settimana in settimana. All’inizio questo ha presentato problemi di coordinamento e comunicazione, ma credo che alla lunga ci abbia reso più forti. La parte più gratificante di questo progetto è stata vedere che, alla fine, abbiamo effettivamente aiutato il nostro cliente e che i cambiamenti che abbiamo suggerito sono diventati immediatamente effettivi."