Enfoque de la instalación:Instituto Politécnico de Worcester

El Instituto Politécnico de Worcester (WPI) fue fundado en 1865 y es la tercera universidad tecnológica privada más antigua del país. Ubicada en Worcester, MA, WPI fomenta la investigación en áreas que van desde la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa, hasta la exploración de los problemas tecnológicos y de políticas relacionados con la seguridad cibernética, hasta estudios de temas tan diversos como la salud y seguridad de los bomberos y los desafíos de seguridad contra incendios de los edificios ecológicos.

WPI ha desarrollado cinco áreas de investigación transversales:

Salud y Biotecnología — La investigación de WPI en salud y biotecnología cruza múltiples disciplinas y abarca áreas de enfoque como biología celular, biociencia regenerativa, mecánica de tejidos y mecanobiología, biofísica, tratamiento de enfermedades y comportamiento animal.

Robótica e Internet de las Cosas — Las tecnologías robóticas incluyen robótica médica, robótica blanda, interacción humano-robot y vehículos aéreos no tripulados. Los sistemas robóticos disponibles para los investigadores incluyen Atlas Robot for Nonconventional Emergency Response (WARNER) de WPI, un robot humanoide Atlas de 6 pies de altura de Boston Dynamics que fue la entrada de WPI en el DARPA Robotics Challenge para la respuesta a desastres con robots.

Con más de un cuarto de billón de vehículos en las carreteras estadounidenses, los investigadores de WPI están encontrando formas de hacer que esos viajes sean más seguros y que los vehículos sean más baratos y ecológicos. Los sistemas ciberfísicos están facilitando la interacción de las personas con los sistemas de ingeniería gracias a aplicaciones tecnológicas complejas y avanzadas.

Materiales avanzados y fabricación — La investigación multidisciplinaria de WPI en ciencia e ingeniería de materiales está motivada por el reconocimiento de que el futuro dependerá del desarrollo de nuevos materiales (incluidos materiales inspirados en la naturaleza), el uso innovador de materiales tradicionales y la recuperación y reutilización de materiales. Los esfuerzos de investigación de base amplia abordan problemas de sostenibilidad en la generación de energía y energía alternativa (pilas de combustible, almacenamiento en red y generación de energía usando cometas submarinas), manufactura (fabricación ajustada, cadenas de suministro sostenibles y secado industrial avanzado) y movilidad (la producción de combustibles líquidos de transporte a partir de biomasa lignocelulósica).

Cibernética, datos y seguridad — Designado como Centro de Excelencia en Investigación de Seguridad Cibernética por la Agencia de Seguridad Nacional y el Departamento de Seguridad Nacional, WPI se dedica a la investigación de seguridad cibernética en una amplia gama de disciplinas que abordan una serie de amenazas a la seguridad. Los investigadores de WPI se enfocan en mejorar las herramientas y técnicas de minería de datos y desarrollar nuevos métodos para aprovechar los grandes datos para hacer predicciones y decisiones basadas en datos. En ingeniería de protección contra incendios, los investigadores están aplicando técnicas computacionales y experimentales avanzadas para abordar una amplia gama de problemas de seguridad contra incendios.

Ciencias del aprendizaje — Los investigadores de WPI en ciencias del aprendizaje desarrollan tecnologías educativas que combinan la metodología computacional con marcos teóricos en las ciencias sociales y del aprendizaje para investigar temas como tecnologías educativas, aprendizaje con visualizaciones y simulaciones, características del alumno, interacción humano-computadora y aprendizaje automático.

Facultad de Ingeniería

La Escuela de Ingeniería de WPI, que consta de 14 departamentos enfocados, aborda una amplia variedad de áreas tecnológicas.

Ingeniería Aeroespacial abarca la ciencia y las tecnologías que crean, desarrollan y mejoran aeronaves y naves espaciales. Utilizando equipos e instalaciones que incluyen túneles de viento, cámaras de vacío e instrumentación de controles, las áreas técnicas incluyen fluidos y plasmas, propulsión y energía, controles y dinámica, y estructuras y materiales.

Ingeniería Biomédica de WPI trabaja en avances tan diversos como suturas para curar heridas, ingeniería de vasos sanguíneos, monitoreo de signos vitales para bomberos y aparatos ortopédicos para la estabilización de articulaciones.

Dentro de Ingeniería Química, los investigadores resuelven problemas del mundo real en áreas como la protección del medio ambiente, la energía renovable y las ciencias de la vida mediante el desarrollo de nuevas tecnologías, procesos y materiales.

Ingeniería Civil y Ambiental toca temas como la sostenibilidad, la preservación de los recursos naturales, el diseño, la construcción, la arquitectura y la energía. Las áreas técnicas incluyen ingeniería de pavimentos y materiales de carreteras, análisis y diseño de sistemas estructurales y estructuras inteligentes, construcción e integración de diseño y construcción, tratamiento físico y químico, energía y sostenibilidad, recursos hídricos y diseño de edificios sostenibles.

Investigación en Ingeniería Eléctrica e Informática incluye aprendizaje automático, criptografía y seguridad de la información, procesamiento de señales, vehículos autónomos, salud inteligente, control de prótesis, microelectrónica analógica y digital y redes de información inalámbricas. Las innovaciones de WPI incluyen la invención del amplificador de retroalimentación negativa y sentar las bases de las primeras redes de área local inalámbricas.

Hogar de uno de los tres únicos programas de ingeniería de protección contra incendios en los Estados Unidos, Ingeniería de Protección contra Incendios de WPI el trabajo informa y da forma a la política regulatoria, el diseño de edificios, los procesos de fabricación, las operaciones de primeros auxilios y los estándares de rendimiento del producto. La investigación se lleva a cabo en materiales, protección contra explosiones y combustión, sistemas de construcción y contra incendios, seguridad y política de bomberos, comportamiento humano y salida, diseño y regulación, e impacto del fuego en edificios, infraestructura y el medio ambiente.

Ingeniería Industrial sirve de puente entre la ingeniería y la gestión para analizar y adaptar procesos o crear otros nuevos. Ya sea un procedimiento de fabricación o un rediseño del espacio físico, los ingenieros industriales identifican las personas, los materiales, la tecnología, la información y la energía necesarios para que un proceso sea eficiente.

Ingeniería de Fabricación abarca campos como la robótica, la fabricación y el procesamiento de materiales, los sistemas de control, el mecanizado, el rectificado, la enseñanza del mecanizado CNC, la ingeniería de materiales y la metrología de superficies.

El campo de la Ingeniería de Procesos de Materiales se centra en la ciencia de los materiales, el procesamiento de materiales y las prácticas comerciales. Se incluyen procesos de fabricación como nanomateriales y biopolímeros y temas como fabricación ajustada, fundición y tratamiento térmico, análisis de costes de pilas de combustible y metrología de superficies.

Ciencia e ingeniería de materiales se centra en las formas en que se fabrican, utilizan y reciclan los materiales; en el desarrollo y procesamiento de nuevos materiales y productos; y en el uso innovador de materiales tradicionales. La comprensión fundamental de los materiales en las escalas nano, micro y macro incluye estructura, procesamiento, propiedades, rendimiento, cinética y termodinámica.

Fortalezas dentro de Ingeniería mecánica incluyen ciencias térmicas, nanotecnología y nanomateriales, biomecánica y dispositivos médicos, fabricación aditiva y electrónica impresa, fotónica y optomecánica, sensores y metrología, procesamiento de metales, baterías y electroquímica, y materiales de células solares.

La investigación se lleva a cabo dentro de Ingeniería Robótica en áreas tales como interacción e interfaces humano-robot, planificación y control de movimiento de robots, robots médicos y de asistencia, sensores/actuadores y diseño de robots, robótica e IA, aumento humano, manipulación robótica, robots blandos, vehículos autónomos, sistemas integrados para robots, y sistemas multi-robot.

Ingeniería de Sistemas es un enfoque holístico para el diseño, construcción y mantenimiento de sistemas. Los temas abordan aspectos tanto de ingeniería como de gestión e incluyen inteligencia artificial, ingeniería de sistemas basada en modelos, ingeniería de requisitos, arquitectura y diseño de sistemas, y validación y verificación.

Tecnologías

La investigación del movimiento de las olas en WPI podría algún día crear un chaleco antibalas que no solo detecte la velocidad, el ángulo de aproximación y el tamaño de una bala entrante, sino que el material dentro del chaleco cambie instantáneamente sus propiedades para proporcionar una mayor protección contra impactos en el punto exacto de impacto. impacto. Los materiales granulares podrían usarse en equipos de protección personal, como chalecos y cascos, que pueden usar los militares, la policía y otros profesionales, como atletas y trabajadores de la construcción. También podrían usarse como una cubierta protectora para edificios o incluso para proteger la Estación Espacial Internacional, los satélites y las naves espaciales de daños por basura espacial y meteoritos.

Un equipo de WPI descubrió que los extractos de las hojas de la planta Artemisia annua, una hierba medicinal también conocida como ajenjo dulce, inhiben la replicación del virus SARS-CoV-2 (el virus responsable de la pandemia de COVID-19) y dos de sus variantes recientes. Uno o más compuestos en la planta pueden apuntar a un tratamiento terapéutico seguro y de bajo costo para el SARS-CoV-2.

Los ingenieros desarrollaron una aplicación para teléfonos inteligentes que puede ayudar a realizar el rastreo de contactos necesario para contener la propagación de COVID-19 sin poner en riesgo la privacidad o la seguridad personal de los usuarios. Se desarrollaron dos medios para recopilar datos de seguimiento. Con el primero, la aplicación rastrearía la ubicación del usuario y encriptaría cualquier información almacenada. Luego enviaría los datos cifrados, menos cualquier información de identificación personal, a un servidor utilizado por un departamento de salud pública. Otro enfoque sería cargar información solo de cualquier persona que dé positivo por COVID-19. Esa información se haría pública, sin identificar a las personas infectadas, por lo que cualquiera podría conectarse y verificar por sí mismo si ha estado en contacto cercano con alguien que dio positivo.

Una herramienta de diagnóstico fundamental que se está desarrollando en WPI es una máquina de ultrasonido robótica para detectar síntomas de enfermedades en los pulmones, un avance significativo que permitirá a los proveedores de atención médica minimizar su exposición al virus al realizar evaluaciones de pacientes con COVID-19. La plataforma prácticamente elimina el contacto físico entre los pacientes y los trabajadores de la salud durante los escaneos, lo que minimiza el riesgo de propagación y permite la recopilación de datos vitales.

WPI creó combustible renovable a partir de lodos de depuradora, un subproducto del tratamiento de aguas residuales que crea gases de efecto invernadero y contaminación del agua cuando se vierte en vertederos. Utiliza procesos hidrotermales, altas temperaturas y presión, y catalizadores económicos para convertir los lodos de depuradora, y la energía y el carbono que contiene, en gas natural. Además, los nitratos y fosfatos extraídos durante el nuevo proceso se pueden utilizar en la agricultura.

Se creó una prótesis de mano parcial que permite unir los dedos a la mano parcial de una persona para reemplazar parte de la funcionalidad de los dedos. Una muñequera alberga el actuador para el movimiento del pulgar y un pequeño solenoide que lo bloquea en su lugar. Los sensores incorporados le permiten a la persona presionar con la pequeña parte restante de un dedo, lo que hará que el pulgar protésico se mueva hacia adelante y hacia atrás.

Un matemático de WPI está ayudando al Ejército de los EE. UU. a crear un sensor químico del tamaño de una miniatura que se puede usar en prendas exteriores para detectar químicos peligrosos más rápidamente y reducir la tasa de falsas alarmas. El sensor portátil está diseñado para imitar la nariz humana. Cada sensor detecta combinaciones de múltiples moléculas:uno puede detectar humos de diesel y un agente químico específico, mientras que otro puede detectar humos de diesel y humedad. Los resultados se combinan para brindar una evaluación más completa y precisa de las sustancias químicas en el medio ambiente.

Un sensor del tamaño de una BAND-AID ^® fue desarrollado para medir los niveles de oxígeno en la sangre de un bebé, una indicación vital de la efectividad de los pulmones y si el tejido del bebé está recibiendo el suministro de oxígeno adecuado. A diferencia de los sistemas actuales que se utilizan en los hospitales, este dispositivo portátil miniaturizado será flexible y estirable, inalámbrico, económico y móvil, lo que posiblemente permitirá que el niño salga del hospital y sea monitoreado de forma remota.

Se desarrollaron un rover autónomo y un dron de despliegue de carga útil para trabajar juntos en la búsqueda y detonación de minas terrestres. El rover detecta y marca las minas utilizando un detector de metales económico, que puede detectar tan solo un gramo de metal de dos a tres pulgadas debajo del suelo. Luego, el dron deja caer cargas útiles de pequeños sacos de arena sobre las minas para detonarlas de manera segura.

Los ingenieros de WPI crearon una técnica de impresión 3D que podría usarse para reparar vehículos y otra tecnología crítica en el campo, evitando la espera a veces prolongada de piezas nuevas y aumentando la preparación de las unidades militares. Utiliza una técnica llamada pulverización en frío, que se puede utilizar para reparar piezas metálicas o incluso fabricar piezas nuevas desde cero construyendo metal capa por capa en un proceso de impresión 3D. El proceso se puede reducir a un aplicador manual portátil para usar en el campo.

Para hacer que las naves espaciales de la NASA sean más livianas y más tolerantes a los daños, WPI desarrolló métodos para detectar imperfecciones en los nanomateriales de carbono utilizados para fabricar tanques de combustible de cohetes compuestos y otras estructuras de naves espaciales. Un algoritmo mejora significativamente la resolución de los sistemas de escaneo de densidad utilizados para detectar fallas en Miralon ^® — un nanomaterial resistente, ligero y flexible. Miralon se ha utilizado para envolver soportes estructurales en la sonda Juno de la NASA que orbita alrededor de Júpiter para ayudar a amortiguar las vibraciones y las descargas estáticas.

Transferencia de Tecnología

La Oficina de Comercialización de Tecnología (OTC) identifica, evalúa, valora, protege, clasifica, comercializa y otorga licencias de los activos de propiedad intelectual desarrollados en WPI. Para conocer las tecnologías disponibles, visite aquí .

Para licenciar una invención de WPI, comuníquese con Todd S. Keiller, Director de Propiedad Intelectual e Innovación, en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita habilitar JavaScript para verlo.; 508-831-4907.