用積木模擬生活情境
中學(xué)生研發(fā)機(jī)器人
可幫老人做15件事
“我們的機(jī)器人能上橋、打保齡球、開火爐。”說(shuō)起自己親手設(shè)計(jì)制作的機(jī)器人，廣東博文學(xué)校機(jī)器人小組的組員們個(gè)個(gè)神采奕奕。
筆直前進(jìn)，左轉(zhuǎn)彎，機(jī)器人站定后，揮動(dòng)起細(xì)長(zhǎng)的機(jī)械臂，將壞了的椅子拉回基地……在處理器儲(chǔ)存的動(dòng)作指令的“吩咐”下，機(jī)器人按照既定的線路，分別完成了舉重、修理椅子、送藥、關(guān)爐灶、去超市架拿貨物等操作。
這是廣東博文學(xué)校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室里熱鬧的情景，一群學(xué)生正圍在模擬的實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)地前，他們細(xì)致觀察地形，伸手比劃，熱烈討論，還時(shí)不時(shí)轉(zhuǎn)身向一旁的老師請(qǐng)教問題。在擬定的情境下，學(xué)生們巧妙使用一個(gè)個(gè)機(jī)器模型，成功完成了一系列操作任務(wù)。
沒有固定形狀可按任務(wù)隨意拼湊
與電子科技大學(xué)中山學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院的大哥哥相比，這群中學(xué)生的機(jī)器人雖然只能在樂高積木世界里的模擬場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行活動(dòng)，而且一點(diǎn)都不像“人”，但技術(shù)含量一點(diǎn)也不輸給大學(xué)生。
據(jù)廣東博文學(xué)校的周丹丹老師介紹，目前學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)器人主要以FLL機(jī)器人為主，即通過(guò)樂高的配套零件、插接積木等系列教具，把抽象的物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)知識(shí)形象轉(zhuǎn)化為齒輪、電源、傳送帶、計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)易程序，讓學(xué)生像堆砌積木一樣學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)、制作機(jī)器人。
在去年主題為“愛晚行動(dòng)”的FLL機(jī)器人世錦賽上，組委會(huì)根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中老人的困難設(shè)計(jì)了15個(gè)任務(wù)。參賽者需要根據(jù)場(chǎng)地上不同的任務(wù)設(shè)計(jì)不同的策略，安裝到自己設(shè)計(jì)的機(jī)器人上，進(jìn)行編程操作來(lái)完成場(chǎng)地任務(wù)。
而博文的機(jī)器人小組就設(shè)計(jì)了一款擁有多種配件并可快速拆卸、變換的機(jī)器人，協(xié)助老人完成生活中各種事情。“比如有一項(xiàng)任務(wù)叫‘木匠活兒’，需要把老人家中的壞椅子拉回‘基地’，修理好后再放回桌子邊，于是我們就設(shè)計(jì)了一條機(jī)械臂，可以用來(lái)拉椅子的，而把椅子拉回去則需要運(yùn)用程序來(lái)控制了。”黎梓生同學(xué)說(shuō)。
動(dòng)手動(dòng)腦人人都能成機(jī)器人高手
據(jù)了解，通過(guò)電腦編程，學(xué)生們可以設(shè)計(jì)出機(jī)器人需要完成的一整套動(dòng)作，這套指令將儲(chǔ)存在處理器中，通過(guò)這個(gè)裝置讓機(jī)器人完成操作。不同人設(shè)計(jì)出的動(dòng)作線路千差萬(wàn)別，最終目的就是讓機(jī)器人在最短時(shí)間內(nèi)完成盡可能多的任務(wù)。周丹丹說(shuō)，這門課程最大的特點(diǎn)就是發(fā)散思維，激發(fā)學(xué)生們的創(chuàng)造能力。
除了處理器外，指導(dǎo)機(jī)器人完成操作的部件還包括超聲波傳感器、觸動(dòng)傳感器、角度傳感器等等。學(xué)生在設(shè)計(jì)線路的過(guò)程中，還可以靈活運(yùn)用地形特點(diǎn)，如通過(guò)機(jī)器人與場(chǎng)地邊緣的觸碰，激活觸動(dòng)傳感器來(lái)完成相應(yīng)的操作。
“除了編程外，機(jī)器人的設(shè)計(jì)也很關(guān)鍵，如果機(jī)器人重心不穩(wěn)，或機(jī)械臂不結(jié)實(shí)，那么在完成動(dòng)作過(guò)程中，就可能造成機(jī)器人散架、機(jī)械臂松垮等問題。”周丹丹將機(jī)器人培訓(xùn)課稱之為涵蓋信息技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)和電子技術(shù)的綜合性學(xué)科。
