六年级小学生怕妈妈辛苦 发明爬杆机器人

来源:互联网新闻 时间:2020-05-02 08:20

一些不被人们注意的生活不便,引发了孩子的奇思妙想;一份对老人的孝心,让孩子坚持完成了自己的作品;几件生活中司空见惯的东西,成了孩子解决困难的法宝。

东城区和平里第九小学六年级的张天骏,看到奶奶和妈妈手提物品吃力地在凳子上爬上爬下,把东西一件一件地放到高柜子上的时候,一种担心困扰着他。为了保证她们的安全,张天骏利用自己在东城科技馆学习的单片机编程知识,依靠丰富的想象力,经过近半年的实验、改进,制作出了一个能够在柱体上自如上下的机器人。

“高空作业”引发初步构想

今年2月4日正是腊月廿四,是春节前传统的扫房日,那天张天骏上完钢琴课回家一进门就看见妈妈站在凳子上用吸尘器打扫墙上的灰尘,奶奶站在另一个凳子上往两米多高的柜子里放东西,地上还放着茶叶、酒等过节用的物品,每放一样东西奶奶都要上下一次,既累人又费时间,注意力稍微不集中,就可能从凳子上掉下来。他赶紧放下书包上前帮奶奶递东西,一边干活儿一边想,能不能想个办法帮奶奶干危险的活儿呢?比如借助柜子上的立柱或其他一些可以固定的柱体,把东西从地面送到奶奶很容易拿到的地方?不仅省去了奶奶上下往返的力气,还可以减少上下过程中可能出现的危险。

张天骏一边用手递东西,一边脑子飞快地转着,突然灵光一闪:可不可以用自己在科技馆学到的单片机知识制造一个机器人,来帮助人干活呢?想到这儿,脑子里的问号一个一个接踵而至,怎样才能使机器人独立地将物品送到高处?机器人该如何往上爬呢?

拓宽思维着手实施研制

新学期开学后的第一个周六,张天骏像往常一样来到了东城区科技馆上单片机课。老师下课的话音刚落,张天骏就跑到指导教师高凯面前,把自己憋了一个寒假的设想像竹筒倒豆子一样一股脑儿说了出来。高老师听罢,拍拍张天骏的头说:“想法不错挺有新意的,就按你的想法试试吧。但是你的思路要再扩展一些,设计一个可以依托像电线杆一样的柱体、架子或大树一类的东西,从地上攀爬到高处的机器人,使这个创意有更广泛的用途,比如在救灾、户外高空作业等方面替代人们去承担急难险重的任务。”高老师还让一个同班同学当他的帮手。于是,张天骏的高端项目开始实施了。

生活小物件

启发出灵感

研制中第一个需要解决的问题,就是如何将机器人固定在外形不统一的柱体上。

开始张天骏想利用吸盘的吸力来吸住柱体,可是实验用的杆子是圆的,表面是有弧度的曲面,用吸盘根本不好固定,几次尝试都失败了,而且要彻底解决问题,在机械设计和程序控制方面都很复杂,实现起来也很困难。

一次在妈妈晒衣服的时候,张天骏无意间看见阳台上晾衣服的夹子,脑子里灵光一闪:能不能利用晾衣服夹子的原理,给机器人装上大夹子,夹在杆子上呢?这样不仅原理简单,而且设计和操控都很方便。于是张天骏来到实验室,在高老师的指导下进行了尝试,果然与设想的一样,固定效果相当不错。

固定问题解决后,上下攀爬的移动问题又变得非常棘手。本来想让机器人利用摩擦板,像虫子一样一步一步爬上去,但无论是设计和控制都不是一个小学六年级学生能够完成的。一条路走不通就换一个方式,于是张天骏将机器人分成两段,通过可伸缩的螺杆将两段连接起来,每一段的腹部都有一个可变形的“大夹子”,用于将机器人固定在竖杆上。移动的时候,位于上端的夹子先向上移动一步,机器人两段之间的距离拉开;然后位于下端的夹子再跟着向上移动,机器人两段间的距离又缩短。这样一步一步往上爬,增强了机器人上下运动的稳定性和准确性。

多才机器人

能跑又能爬

经过近半年的反复试验,机器人模型终于面世了。它拥有一个由四个轮子和一组电子控制元器件构成的行走部分,及由螺杆链接的攀爬部分组成。行走部分可以像车一样前进和左右拐弯,能够接近任何需要攀爬的柱体,当机器人接近攀爬物体以后,两对碰擦板变身为“大夹子”同时固定住攀爬物体,然后通过依次松开,上下运动,实现机器人的上下攀爬。机器人的所有行走、攀爬动作都是通过一个遥控器的无线遥控来实现,人可以远离机器人来指挥它的行动。

机器人通过在陆地上行走和在柱体上攀爬两大功能,可以代替人类爬到高处,为高空作业的人提供支持任务。也可以在地震等灾害救援中走到空间狭小,在需要攀爬的地方进行救援或侦查、探测。

张玉静 J063

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