No Whipped Cream Needed: Professors Use Raspberry Pi 改造实验室的电路板

碰巧 the best of them—Batman, Spider-Man, Superman. 重启. 感谢博士. 詹妮弗Bastiaan, Associate Professor of Mechanical Engineering, and Kristy Brinker Brouwer, Mechanical Engineering Professor of Practice, 动态系统控制实验室(MECH-431)也加入了这个俱乐部.

“我们试图在教授核心概念的同时让它变得有趣，”巴斯蒂安说. “We know how the students think because we were them.”

Brinker browwer于2001年和2003年在凯特琳大学获得机械工程学士学位和硕士学位, 分别. Bastiaan is a member of the Kettering class of 1997. 在一起, 他们正在使用卓越教学和学习中心(CETL)特雷尔教学创新补助金来支付升级这两个实验室的材料.

“The labs were strictly computer-based previously. 这是动手，使用树莓派平台，”巴斯蒂安说.  

在修改后的课程中, 学生将完成作业，包括物理测量和分析声压信号，以及使用树莓派计算平台对产品进行逆向工程. Previous course terms focused more on simulation-based projects.

现在, 学生们将编写各种模拟代码，并在期末机器人竞赛中展示他们的设计. 课堂上使用的树莓派拥有4g内存和博通的四核处理器. 巴斯蒂安说，它与智能手机的功能类似，但不如笔记本电脑强大.  

放弃模拟工作还解决了另外两个问题:成本和学术不诚实. 课程中以前的硬件需要更换，预计将花费15万美元. In the new course setup, motors are $6 each; a Raspberry Pi is $55. The new hardware kits include a Raspberry Pi board, a wireless keyboard with touch pad, a 10-inch touch-screen monitor, an AUTO pHAT daughter board for extended functionality, a DC motor with encoder and a camera module and more.

布林克·布劳维尔说:“许多学生家里都有同样的东西，他们正在摆弄这些东西。. “它将工业界使用的复杂软件与有趣的玩具结合起来，做有趣的事情.”

除了, 教师们现在有更多的自由来改变每学期的作业, reducing the chance of repeating old and outdated material.

“天气非常干燥, boring and had little experimentation, hands-on learning and hardware,巴斯蒂安说 about the previous course layout.

布林克·布劳尔表示同意.

“机械工程师喜欢制造东西，也喜欢破坏东西，”她说. “They want their hands on it. 当他们看到应用程序对他们自己设计的输入做出物理响应时，他们正在学习的材料就会真正产生共鸣.”

Brinker browwer在流感大流行期间想到了运动改变的想法. Her grandmother was in a nursing home and couldn’t have visitors. Brinker browwer找到了一种方法，让她的家人通过一个Lovebox与祖母交流. 

一个爱盒是一个小的, 木制盒子，外面有一颗心，可以通过应用程序接收短信. Whenever it gets a text, the heart spins. 然后，她的祖母可以将心形朝相反的方向旋转，以发送回家庭表情符号.

像大多数工程师一样, Brinker Brouwer was curious about the mechanics of the box, 于是她把它拆开了. 她发现制作它并不需要花太多的时间——一个小的直流电机驱动塑料心脏的旋转，一个LCD屏幕显示信息.

“我以为, “我们如何让学生在课堂上建立一些东西，收集有意义的数据，就像他们在现实世界中所做的那样??’”Brinker Brouwer说.

在春季学期, 学生们就是这样做的，他们用牛头犬代替心做了自己的盒子, 他们用MATLAB和Simulink软件编码的树莓派对Lovebox进行了逆向工程.

“逆向工程在行业中是一件非常重要的事情，可以了解竞争对手的产品以及它们的运作原理,巴斯蒂安说. “This is good preparation for future work. 当我在工业界工作时，我们会买整辆车，然后把它们一块一块地拆下来. 其他公司会为这些信息付费，以了解竞争对手的产品.”

除了, 学生们正在使用树莓派板和USB麦克风来收集声压数据, 对其进行筛选，并将其与专业数据采集系统收集的数据进行比较. 学生们还使用树莓派与MathWorks编程工作流在一种模式下创建和调试程序代码，并在另一种模式下实现调试代码. 他们用工作流程进行了实验，用树莓派板上的闪烁灯进行练习，并旋转连接到AUTO pHAT的直流电机.

Jonathan Eby ‘24 has enjoyed implementing the lecture concepts.

“这种实践经验提供了了解分析密集型课程的实践方面的机会,他说.

Matthew Graver ‘23 agreed.

“我非常享受使用新技术为实验室编程的能力, 这些设备让我更容易直观地理解我在做什么，以及这些数据如何符合我们的实验室目标,他说. “特别是树莓派设备的使用，非常有用，而且很有教育意义.”

23岁的安吉尔·纳贾尔(Angel Najjar)说，她无法想象没有新的硬件套件就能学习这些概念.

“Seeing your code run is one thing, but getting to physically see it run a motor, 解决问题, 等. 让我对我们正在做的事情及其目的有了具体的了解。.

Eby said he would recommend this lab to other students.

“Not only is it required for a Mechanical Engineering degree, but it has been an enjoyable learning experience,他说.

严重的说, “这个实验室在给你更多的编程经验方面做得很好, 学生可以学习如何使用不同的技术来编程不同的功能. 更加熟悉MATLAB和树莓派设备是这门课的亮点之一，我知道这将使我在未来受益.”

Najjar also would recommend the class.

“I think I have learned a ton,” she said. “我喜欢这种亲力亲为的感觉，而且我对自己的编程能力更有信心了.”

It looks like the reviews are in, and students like this reboot.