几年前,艾拉·阿特金斯(Ella Atkins)是首批参加约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins)数学早熟青少年研究的孩子之一。她在七年级的时候参加了SAT考试,成绩很高,约翰霍普金斯大学的一个研究生被派给她做导师。这是普通学校通常不会提供的机会。
“在我们之间进行的非常非正式的通信中,他正在提供能够让我有机会探索期权的材料,”阿特金斯说。“一些作业是关于数学和科学,其中一些是关于工程,包括航空航天。当我读过那些时,我喜欢飞机的外观。“
阿特金斯在西弗吉尼亚州的一个小乡村长大,她家上空有一条战斗机训练路线。她喜欢看飞机从头顶飞过。她也受到了美国宇航局太空计划的影响。
“我不知道我真的把宇航员放在我的职业名单上。我对设计宇宙飞船并让别人飞行了,我更感兴趣,“她说。
Atkins现在是密歇根大学航空航天工程教授 - 也是机器人学院教师的核心成员。目前,她正处于一岁的休假,作为柯林斯航天的技术研究员,现在是雷神的一部分。她是IEEE和AIAA,航空和航天集团的高级会员。
她的本科教育员和大师在麻省理工学院的航空公司(航空航天和航天)。在她的硕士学位,她在空间机器人上进行了研究。然后她进入航空航天工业三年。
“在太空机器人中,你学到的一件事,”她说,“就是电子和软件是你正在做的事情的重要组成部分。机械系统支持电子和软件。所以这些知识让我想要了解更多计算机科学的基础知识。”
所以,她在密歇根大学的计算机科学和工程中获得了博士学位。
把事情分开
曾经好奇,阿特金斯倾向于将事情分开,看看他们是如何工作的。一件事特别脱颖而出:炸弹芭比娃娃。
“我不在乎他们的看法,我关心他们的双腿如何连接。所以,我会把所有的碎片和零件从它们中拿走,我斩首它们并取下手臂和腿。这让我的家人感到沮丧;他们以为我是非常破坏性的。我试图向他们解释我是弄清楚他们的工作原理。“
然而,这种经验导致她研究机器人,特别是在太空中使用的机器人臂。
“零重力是一个大问题。如果您有重力,那么当您向侧面抬起手臂时,在机器人的每个接头中需要一定量的强度以抵抗每个件的重量。在太空中,你不需要。If you look at a robot arm on Earth (NASA Goddard might have one that emulates what was on the space shuttle in the space station) you’ll find that they have to put pulleys and counterweights on the arm because it can’t hold itself up, but that’s not the goal,” she said.
“在太空中还有其他挑战——例如,当一个部分移动时,整个单元也会移动。所以,如果一个机械臂正在维修卫星,当你把机械臂伸出来的时候,宇宙飞船也会做出反应,因为没有接地。(而且)太空的条件非常恶劣。真空,寒冷,温度从在太阳下到在地球的阴影中变化,例如,当轨道运行时。而且你必须自己携带所有的能量,而不是把它们插到墙上充电。”
工程挑战
作为问题求解器,工程师享有挑战,因为它是学习新事物的机会。阿特金斯挑战了一旦问题解决了,它就会“完成”。
在学术界,许多学生或教授写的工程挑战并不总是完成。阿特金斯解释说,作为一名研究人员很难“完成”。你可能已经开发了一个证明,一个分析,或者一个算法,你写了它,但你还没有完成。
一个示例Atkins给出了UAV自主权。阿特金斯和一些学生一直在自主飞行中致力于使用多个Quadcopters来持有有效载荷。其中一个目标是通过推动一个人来指导有效载荷。
“这是一个自然的触觉界面,如果你有一个载荷,携带在一个人旁边。我们在波多黎各的飓风灾难之后就开始了这个项目。由于道路被封锁,我们看到物资滞留在码头上。”“人们喝的是被污染的水,他们没有足够的食物和药品,等等。药物的有效载荷通常很小。有了水,你实际上需要携带相当重的有效载荷,才能到达足够的地方。”
“我们看着携带某些东西的概念,这可能是某个24包的塑料水瓶。我们看看我们是否可以拥有许多Quadcopters并将它们连接到有效载荷,而不是有大型螺旋桨的大型车辆。有了这个,你有冗余,一个Quadcopter可能会失败,其余的仍然可以携带它并拖动它,它不会崩溃。
“我们想找到一种不用看手机或笔记本电脑就能操控直升机的方法。因为现实情况是,你不希望急救人员低头看笔记本电脑。所以,我们探索了推动四轴飞行器的想法。你可以引导它,直到它走出拥挤的区域,然后它可以自己移动到需要的区域。我认为无人驾驶飞机的下一件大事将是小型机。这将机器人与小型无人机的最佳性能、机动性和稳定性相结合。
“If you think about any particular domain and ask the question, such as lifting something that’s relatively small off the ground and carry it somewhere, the functions of cutting, grasping, releasing, attaching, carrying a tool, and so on are the same problems we had many years ago with space robotics. The ability to do something dexterous with manipulation in space is now appearing with unmanned aircraft.”
急什么?
正如工程师们所知道的,当涉及到产品设计时,你通常至少可以达到三个因素中的两个:你可以快速,你可以便宜,或者你可以有高质量。大多数工程师发现他们的老板会选择一条——快速进入市场。因此,工程师必须应对将产品推向市场的压力。有时,这种热潮几乎没有什么后果。有时,仓促的产品会变成一个新闻故事。
“在软件世界中,我们提供软件的Beta版本。很多次,那种软件都进入社区,他们主要学会了接受软件的问题,因为我们想要最新的东西。好吧,如果它是一个视频游戏的Beta版本,谁关心?正确的?它失败是令人兴奋的。
“如果在特斯拉汽车的自动化系统中使用了软件,那就很不幸了,我们已经看到了撞车事故,因为软件在真正证明自己之前就被匆忙塞进了汽车。这是测试版。我并不是说特斯拉比很多新公司更糟糕。我只是说,他们是一个公司的例子,选择将早期的软件系统放入乘用车,这样他们就可以从中收集数据。他们的手册上写着,‘警告,这不是一个经过良好测试的软件。不要相信自动驾驶仪。时刻保持警惕,把手放在方向盘上,做好准备。但人们并不总是听从这类指示。他们不“总是阅读那些说明。”
“所以,这是一个问题'那么好吗?'Tesla应该能够在路上把这样的产品置吗?我们有不同的政府标准 - 现实是,安全不卖。我一直如此沮丧。在我的整个职业生涯中,我想做研究,试图让事情更安全。自主权,不要使Wiz-Bang小玩意更高效或更凉爽,但要使它更加安全。而现实是,客户不买安全,他们买酷东西。如果政府设定最低标准,那么公司和客户在那些最低标准之后。这是一种感知,即该水平就足够了。
“这里有两个问题。一个是,是否存在仓促入市的问题?在这种情况下,你不能强迫一个人变得完美。我们会犯错误。所以需要足够的人员,足够的时间和足够的测试来发现这些错误。不管公司的政策是什么,都必须有时间和精力。
“在翻盖方面,这些抢购的事情发生的原因之一是因为我们比我们可以追赶标准的速度更快。例如,我不会捍卫波音。737最大明显有一些问题,但我们也已经在十字架上放了波音。不知何故,许多其他公司都在滑行,而没有实际上为那些十字准时发挥作用。我不是说一家公司比另一家更好,但很多公司急于上市。“
处理多样性
在过去几年中,多样性问题已经达到了公司讨论的最前沿。作为教授,阿特金斯仍然经常在课堂上看到多样性挑战。但她也看到了进步。
“今天,我们仍然存在女性和少数民族学生在课堂和实验室环境中存在问题。经验丰富的学生往往被忽视。作为一名教练,你必须努力工作,以确保你倡导那些学生,你被那些人停下来说,“我认为这个学生有一个好主意。我听到了一些关于它的事情。然后然后你和他们谈谈,每个人都喜欢,“教授和他们说话,所以也许我们应该听。”
“我很高兴看到大学在学生领导的群体中提高了大学的活动水平。密歇根州有一群学生,称为黑人研究生。他们不仅相互支持,而且他们在与搜索委员会的教师一起参与院长,在院长委员会等等,他们正在发挥更积极的作用。
“我认为这对一个通常可能无意中被边缘化的团体真的很好,以便在他们有足够的权威的位置,难以使他们不符合他们。我们还有在过去几年中形成的航空和航天组织的妇女,而不仅仅是在密歇根州,而且是许多其他地方。在会议上,我会说15%到20%的技术参加者是女性。很高兴看到一个足够有信心的小组。
谈到信任,以及多样性,女工工程师仍然与社会对他们的期望斗争。阿特金斯有关她如何处理期望的故事。
阿特金斯年轻的时候,因为着装不符合社会对年轻女性应有的期望而“失分”。因此,她进行了实验。
“我第一次玩游戏时,我在采访麻省理工学院时。所以,这是我玩的游戏。我实际上知道如何佩戴化妆。我会修理我的头发,穿着化妆和花哨的衣服。
“当我掌握硕士学位时,我正在接受职位,我有超过八个采访,我非常有信心我要至少接受几件事。其中一半,我展示了化妆和花式头发和漂亮的衣服和高跟鞋。另一半,我看起来像是今天看起来,头发勉强梳理,休闲,也许不太休闲,但不花幻觉。我得到了每一个位置,无论我是'打扮'。这次经历教我一些事情 - 从那时起,我从未在职业生涯中磨损化妆,因为它更容易,“她说。
作为阿特金斯表演,女性工程师不需要符合妇女工程师的内容。他们只需要自己并专注于对工程的热爱。