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邯鄲一年輕教師自制跳舞機(jī)器人

來源:河北新聞網(wǎng)編輯:保存2016-06-02 16:47:24
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  楊畔和學(xué)生們一起觀看機(jī)器人跳舞。

  隨著音樂聲響起,一個只有手掌大小的機(jī)器人便開始跳起舞來,伴隨著節(jié)奏不斷地伸出左腳、右腳,在旁圍觀的人不自覺地發(fā)出贊嘆之聲。制作這款機(jī)器人的是武安市康城礦學(xué)校的一名教師,他叫楊畔。

  楊畔今年36歲,2001年參加工作,最初教的是計算機(jī)課,后來擔(dān)任科學(xué)課老師。楊畔在大學(xué)時學(xué)習(xí)的是計算機(jī)專業(yè),對計算機(jī)編程十分精通,尤其是他的動手能力特別強(qiáng)。“從2011年,我開始做一些小制作,比如光控小夜燈、電子色子、光立方、搖搖棒、輪式機(jī)器人等等簡單的東西,這個機(jī)器人是比較復(fù)雜的一個。”楊畔說。

  為了完成這個機(jī)器人,楊畔在工作之余投入了很多的精力。“主要是前期準(zhǔn)備工作做得多,我要不斷地琢磨、思考,在整體上有一個設(shè)計。”楊畔說,“真正動手做起來,只用了半個多月的時間就完成了。”

  因?yàn)橄矚g機(jī)器人,楊畔不斷地鉆研,除了通過各種技術(shù)類書籍學(xué)習(xí)理論知識外,他還在市場與網(wǎng)上和機(jī)器人愛好者們交流,經(jīng)過無數(shù)次試驗(yàn),才最終完成了他的第一個機(jī)器人的研制。

  據(jù)楊畔介紹,機(jī)器人的誕生,總共需要分三步。第一步是設(shè)計控制器,也就是制作機(jī)器人的大腦,這需要他用計算機(jī)C語言來完成編程。第二步是解決供電問題,普通的干電池?zé)o法達(dá)到足夠的電流,楊畔選擇了制作航空模型的鋰電池。第三步是選擇結(jié)構(gòu)件,楊畔選擇了比較堅硬的亞克力材料,他把做好的設(shè)計圖發(fā)給廠家,最后再自己組裝好。

  聽起來十分簡單,但整個過程包含了力學(xué)、電學(xué)、機(jī)械、電子、編程等方面的知識,需要不斷地試驗(yàn)。比如,結(jié)構(gòu)件的選擇上,楊畔最初用的是比較廉價的PVC管,但在測試中發(fā)現(xiàn),這種材料的強(qiáng)度不夠,機(jī)器人走起路來顫顫巍巍。他只好放棄這種材質(zhì),尋找另一種更好的材質(zhì)。

  楊畔的機(jī)器人終于做出來了,用專業(yè)術(shù)語叫“四自由度步行機(jī)器人”,有多少自由度,就意味著有多少關(guān)節(jié)可動。“事實(shí)上,關(guān)于運(yùn)動靈活性,人類大約擁有四百個左右的自由度。因此機(jī)器人的關(guān)節(jié)的選擇、自由度的配置對其結(jié)構(gòu)有很大影響。自由度越少,結(jié)構(gòu)越簡單,可實(shí)現(xiàn)功能越少,控制起來相對簡單;自由度越多,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,可實(shí)現(xiàn)功能越多,控制過程相對復(fù)雜。”楊畔介紹說,“現(xiàn)在我正在升級這款機(jī)器人的控制器,打算后期做到10自由度,甚至16自由度,慢慢來吧。”

  楊畔的機(jī)器人制作成本只有100多元。在楊畔看來,如果批量做的話,成本還可以再壓縮。楊畔有個想法,將來做得多了,可以把它們作為教具,用到課堂上。這一想法也得到了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的支持。

  “身教重于言傳,作為一名科學(xué)老師,楊畔的創(chuàng)新精神,對孩子們的影響很大。”康城礦學(xué)校的校長趙曉蕾說,“我們打算在學(xué)校成立一個‘創(chuàng)客空間’,以楊老師為主,由高年級同學(xué)組成一個科學(xué)小團(tuán)隊,鼓勵他們自己動手完成一項(xiàng)小發(fā)明,以此來培養(yǎng)孩子們的科學(xué)探索精神。”

  “我想利用今年暑假的時間,自己做一個3D打印機(jī),這樣再制作機(jī)器人時,就可以用3D打印機(jī)直接打印出結(jié)構(gòu)材料,既節(jié)省成本,還美觀。”楊畔又有了下一步的計劃。(記者溫潔 通訊員萬彩霞)

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