Foco da instalação:Instituto Politécnico de Worcester

O Worcester Polytechnic Institute (WPI) foi fundado em 1865 e é a terceira universidade tecnológica privada mais antiga do país. Localizado em Worcester, MA, o WPI promove pesquisas em áreas como engenharia de tecidos e medicina regenerativa, exploração de questões tecnológicas e políticas em torno da segurança cibernética, estudos de questões tão diversas como saúde e segurança dos bombeiros e os desafios de segurança contra incêndio de edifícios verdes.

O WPI desenvolveu cinco áreas de pesquisa transversais:

Saúde e biotecnologia — A pesquisa do WPI em saúde e biotecnologia cruza várias disciplinas e abrange áreas de foco como biologia celular, biociência regenerativa, mecânica e mecanobiologia de tecidos, biofísica, tratamento de doenças e comportamento animal.

Robótica e Internet das Coisas — As tecnologias robóticas incluem robótica médica, robótica leve, interação homem-robô e veículos aéreos não tripulados. Os sistemas robóticos disponíveis para os pesquisadores incluem o Atlas Robot for Nonconventional Emergency Response (WARNER), do WPI, um robô humanóide Atlas de 6 pés de altura da Boston Dynamics que foi a entrada do WPI no DARPA Robotics Challenge para resposta a desastres de robôs.

Com mais de um quarto de bilhão de veículos nas estradas americanas, os pesquisadores do WPI estão encontrando maneiras de tornar essas viagens mais seguras e os veículos mais baratos e mais ecológicos. Os sistemas ciberfísicos estão facilitando a interação das pessoas com sistemas projetados graças a aplicativos tecnológicos complexos e avançados.

Materiais e fabricação avançados — A pesquisa multidisciplinar do WPI em ciência e engenharia de materiais é motivada pelo reconhecimento de que o futuro dependerá do desenvolvimento de novos materiais (incluindo materiais inspirados na natureza), do uso inovador de materiais tradicionais e da recuperação e reutilização de materiais. Os amplos esforços de pesquisa abordam questões de sustentabilidade na geração de energia e energia alternativa (células de combustível, armazenamento em rede e geração de energia usando pipas submarinas), manufatura (manufatura enxuta, cadeias de suprimentos sustentáveis ​​e secagem industrial avançada) e mobilidade (a produção de combustíveis líquidos de transporte de biomassa lignocelulósica).

Cyber, dados e segurança — Designado como Centro de Excelência em Pesquisa de Segurança Cibernética pela Agência de Segurança Nacional e pelo Departamento de Segurança Interna, o WPI está envolvido em pesquisas de segurança cibernética em uma ampla gama de disciplinas que abordam uma série de ameaças à segurança. Os pesquisadores do WPI se concentram em melhorar as ferramentas e técnicas de mineração de dados e desenvolver novos métodos para alavancar big data para fazer previsões e decisões baseadas em dados. Na engenharia de proteção contra incêndio, os pesquisadores estão aplicando técnicas experimentais e computacionais avançadas para abordar uma ampla gama de questões de segurança contra incêndio.

Ciências da Aprendizagem — Os pesquisadores do WPI em ciências da aprendizagem desenvolvem tecnologias educacionais que combinam metodologia computacional com estruturas teóricas na aprendizagem e ciências sociais para investigar tópicos como tecnologias instrucionais, aprendizagem com visualizações e simulações, características do aluno, interação humano-computador e aprendizado de máquina.

Escola de Engenharia

Composta por 14 departamentos focados, a Escola de Engenharia do WPI atende a uma ampla variedade de áreas de tecnologia.

Engenharia Aeroespacial abrange a ciência e as tecnologias que criam, desenvolvem e melhoram aeronaves e naves espaciais. Utilizando equipamentos e instalações, incluindo túneis de vento, câmaras de vácuo e instrumentação de controles, as áreas técnicas incluem fluidos e plasmas, propulsão e energia, controles e dinâmicas, estruturas e materiais.

Engenharia Biomédica do WPI trabalha em avanços tão diversos como suturas para cicatrização de feridas, engenharia de vasos sanguíneos, monitoramento de sinais vitais para bombeiros e aparelhos para estabilização de articulações.

Dentro da Engenharia Química, os pesquisadores resolvem problemas do mundo real em áreas como proteção ambiental, energia renovável e ciências da vida por meio do desenvolvimento de novas tecnologias, processos e materiais.

Engenharia Civil e Ambiental aborda temas como sustentabilidade, preservação de recursos naturais, design, construção, arquitetura e energia. As áreas técnicas incluem engenharia de pavimentos e materiais de rodovias, análise e projeto de sistemas estruturais e estruturas inteligentes, construção e integração projeto-construção, tratamento físico e químico, energia e sustentabilidade, recursos hídricos e projeto de construção sustentável.

Pesquisa em Engenharia Elétrica e de Computação inclui aprendizado de máquina, criptografia e segurança da informação, processamento de sinais, veículos autônomos, saúde inteligente, controle protético, microeletrônica analógica e digital e redes de informação sem fio. As inovações do WPI incluem a invenção do amplificador de feedback negativo e o estabelecimento das bases das primeiras redes locais sem fio.

Sede de um dos três únicos programas de engenharia de proteção contra incêndio nos Estados Unidos, o Fire Protection Engineering do WPI O trabalho informa e molda a política regulatória, projeto de construção, processos de fabricação, operações de primeiros socorros e padrões de desempenho do produto. A pesquisa é conduzida em materiais, proteção contra combustão e explosão, sistemas de construção e incêndio, segurança e política de bombeiros, comportamento humano e saída, projeto e regulamentação e impacto do fogo em edifícios, infraestrutura e meio ambiente.

Engenharia Industrial serve como uma ponte entre engenharia e gestão para analisar e adaptar processos ou criar novos. Seja um procedimento de fabricação ou um redesenho do espaço físico, os engenheiros industriais identificam as pessoas, os materiais, a tecnologia, as informações e a energia necessárias para que um processo seja eficiente.

Engenharia de Manufatura abrange campos como robótica, fabricação e processamento de materiais, sistemas de controle, usinagem, retificação, ensino de usinagem CNC, engenharia de materiais e metrologia de superfície.

O campo de Engenharia de Processo de Materiais concentra-se na ciência dos materiais, processamento de materiais e práticas de negócios. Processos de fabricação como nanomateriais e biopolímeros e tópicos como manufatura enxuta, fundição e tratamento térmico, células de combustível de análise de custo e metrologia de superfície estão incluídos.

Ciência e Engenharia de Materiais concentra-se nas maneiras pelas quais os materiais são feitos, usados ​​e reciclados; no desenvolvimento e processamento de novos materiais e produtos; e no uso inovador de materiais tradicionais. A compreensão fundamental dos materiais nas escalas nano, micro e macro inclui estrutura, processamento, propriedades, desempenho, cinética e termodinâmica.

Pontos fortes da Engenharia Mecânica incluem ciências térmicas, nanotecnologia e nanomateriais, biomecânica e dispositivos médicos, manufatura aditiva e eletrônica impressa, fotônica e optomecânica, sensores e metrologia, processamento de metais, baterias e eletroquímica e materiais de células solares.

A pesquisa é realizada dentro da Engenharia Robótica em áreas como interação e interfaces humano-robô, planejamento e controle de movimento de robôs, robôs médicos e assistivos, sensores/atuadores e design de robôs, robótica e IA, aumento humano, manipulação robótica, robôs leves, veículos autônomos, sistemas embarcados para robôs, e sistemas multi-robô.

Engenharia de Sistemas é uma abordagem holística para o projeto, construção e manutenção de sistemas. Os tópicos abordam aspectos de engenharia e gerenciamento e incluem inteligência artificial, engenharia de sistemas baseada em modelos, engenharia de requisitos, arquitetura e design de sistemas e validação e verificação.

Tecnologias

A pesquisa de movimento de ondas no WPI poderia um dia criar um colete à prova de balas que não apenas detectaria a velocidade, o ângulo de abordagem e o tamanho de uma bala recebida, mas o material dentro do colete mudaria instantaneamente as propriedades para fornecer maior proteção contra choque no ponto exato de impacto. Os materiais granulados podem ser usados ​​em equipamentos de proteção individual, como coletes e capacetes, que podem ser usados ​​por militares, policiais e outros profissionais, como atletas e trabalhadores da construção civil. Eles também podem ser usados ​​como cobertura protetora para edifícios ou até mesmo para proteger a Estação Espacial Internacional, satélites e naves espaciais de serem danificados por lixo espacial e meteoritos.

Uma equipe do WPI descobriu que extratos das folhas da planta Artemisia annua, uma erva medicinal também conhecida como absinto doce, inibem a replicação do vírus SARS-CoV-2 (o vírus responsável pela pandemia de COVID-19) e dois dos suas variantes recentes. Um ou mais compostos na planta podem apontar para um tratamento terapêutico seguro e de baixo custo para SARS-CoV-2.

Os engenheiros desenvolveram um aplicativo para smartphone que pode ajudar a realizar o rastreamento de contatos necessário para conter a disseminação do COVID-19 sem arriscar a privacidade ou a segurança pessoal dos usuários. Foram desenvolvidos dois meios de coleta de dados de rastreamento. Com o primeiro, o aplicativo rastrearia a localização do usuário e criptografaria qualquer informação armazenada. Em seguida, enviaria os dados criptografados, menos qualquer informação de identificação pessoal, para um servidor usado por um departamento de saúde pública. Outra abordagem faria o upload de informações apenas de qualquer pessoa com resultado positivo para COVID-19. Essa informação seria tornada pública, sem identificar os indivíduos infectados, para que qualquer pessoa pudesse entrar online e verificar por si mesmo se esteve em contato próximo com alguém que deu positivo.

Uma ferramenta de diagnóstico crítica que está sendo desenvolvida no WPI é uma máquina de ultrassom robótica para detectar sintomas de doenças nos pulmões – um desenvolvimento significativo que permitirá que os profissionais de saúde minimizem sua exposição ao vírus ao realizar avaliações de pacientes com COVID-19. A plataforma praticamente elimina o contato físico entre pacientes e profissionais de saúde durante os exames, minimizando o risco de disseminação e ainda permitindo a coleta de dados vitais.

O WPI criou combustível renovável a partir de lodo de esgoto, um subproduto do tratamento de águas residuais que cria gases de efeito estufa e poluição da água quando despejados em aterros sanitários. Ele usa processos hidrotérmicos, altas temperaturas e pressão e catalisadores baratos para transformar o lodo de esgoto – e a energia e o carbono nele contidos – em gás natural. Além disso, nitratos e fosfatos extraídos durante o novo processo podem ser usados ​​na agricultura.

Foi criada uma prótese parcial de mão que permite que os dedos sejam anexados à mão parcial de uma pessoa para substituir algumas das funcionalidades dos dedos. Uma pulseira abriga o atuador para o movimento do polegar e um pequeno solenóide que o trava no lugar. Sensores embutidos permitem que a pessoa pressione com o pequeno pedaço restante de um dedo, o que fará com que o polegar protético se mova para frente e para trás.

Um matemático do WPI está ajudando o Exército dos EUA a criar um sensor químico do tamanho de uma miniatura que pode ser usado em roupas externas para detectar produtos químicos perigosos mais rapidamente e diminuir a taxa de alarmes falsos. O sensor vestível é construído para imitar o nariz humano. Cada sensor detecta combinações de várias moléculas – um pode detectar fumaça de diesel e um agente químico específico, enquanto outro pode detectar fumaça e umidade de diesel. Os resultados são combinados para fornecer uma avaliação mais completa e precisa dos produtos químicos no ambiente.

Um sensor do tamanho de um BAND-AID ^® foi desenvolvido para medir os níveis de oxigênio no sangue de um bebê, uma indicação vital da eficácia dos pulmões e se o tecido do bebê está recebendo suprimento adequado de oxigênio. Ao contrário dos sistemas atuais usados ​​em hospitais, este dispositivo vestível miniaturizado será flexível e extensível, sem fio, barato e móvel, possivelmente permitindo que a criança saia do hospital e seja monitorada remotamente.

Um rover autônomo e um drone de implantação de carga útil foram desenvolvidos para trabalhar juntos na busca e detonação de minas terrestres. O rover detecta e marca as minas usando um detector de metais barato, que pode detectar apenas um grama de metal de duas a três polegadas abaixo do solo. O drone então lança cargas de pequenos sacos de areia nas minas para detoná-los com segurança.

Os engenheiros do WPI criaram uma técnica de impressão 3D que poderia ser usada para reparar veículos e outras tecnologias críticas em campo, evitando a espera às vezes extensa por novas peças e aumentando a prontidão das unidades militares. Ele usa uma técnica chamada spray frio, que pode ser usada para reparar peças metálicas ou até mesmo fazer novas peças do zero, construindo camada por camada de metal em um processo de impressão 3D. O processo pode ser reduzido a um aplicador portátil para uso em campo.

Para tornar a espaçonave da NASA mais leve e mais tolerante a danos, o WPI desenvolveu métodos para detectar imperfeições em nanomateriais de carbono usados ​​para fazer tanques de combustível de foguetes compostos e outras estruturas de espaçonaves. Um algoritmo melhora significativamente a resolução dos sistemas de varredura de densidade usados ​​para detectar falhas no Miralon ^® — um nanomaterial forte, leve e flexível. Miralon foi usado para envolver suportes estruturais na sonda Juno da NASA que orbita Júpiter para ajudar a amortecer a vibração e a descarga estática.

Transferência de tecnologia

O Office of Technology Commercialization (OTC) identifica, avalia, valoriza, protege, classifica, comercializa e licencia os ativos de propriedade intelectual desenvolvidos no WPI. Para saber mais sobre as tecnologias disponíveis, visite aqui .

Para licenciar uma invenção WPI, entre em contato com Todd S. Keiller, Diretor de Propriedade Intelectual e Inovação, em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo.; 508-831-4907.