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大二学子醉心设计机器人 3D打印机器鱼获国际金奖

2014-06-25
来源:山西晚报

  在一般人眼里,机器人属于高精尖的科技产品,是科学家们研究的事情。今年5月底举行的第二届国际水中机器人大赛,由太原理工大学推荐的3D打印水中机器鱼的项目获得创新创意金奖。研究这个3D打印机器鱼的会是什么样的人呢?是白发苍苍的老教授,还是《最强大脑》里Dr.魏一样的年轻科学家?近日,记者走近这个项目研发团队发现,他们是一群大学生,其中一名学生刚上大二。

  中学时有所接触大学加入机器人团队

  这名大二学生叫周晓天,是太原理工大学软件工程系的学生。

  在位于省城千峰南路的太原理工大学工程训练中心,记者见到了周晓天,他瘦瘦高高的,戴着眼镜,十分清秀,身穿一身运动服,干净整洁。“我是软件工程系的,参加选修课程有一年多了。”他简要介绍了姓名、专业后,就开始兴致勃勃地说起接触机器人的一个契机。

  周晓天回忆,在上初中时,他接触了PASCAL语言,后来又参加了中学计算机竞赛和信息学的竞赛,到了高中,他又参加了通用设计课程,当时是一名物理学副教授代的课,“我们还亲手做了两个电子类的小产品。就是在制作两个小作品时,我喜欢上了设计程序,控制它去干点这个,弄点那个动作……”

  2012年秋,周晓天考入太原理工大学后,就听说学校有个机器人团队,也有相关的选修课。在军训完的第三周,他参加了机器人团队的选修课,几节课下来,他眼界大开,对于机器人的设计、科研和竞赛等产生了浓厚的兴趣,再加上有中学的计算机语言的底子,基本的软硬件知识、操作都能上手,让他在同时选修这门课的几十名学生中脱颖而出。2013年1月份,他写出了书面申请加入机器人团队,经批准后,他正式加入水中机器人项目研发团队。

  初入团队制作机器蟹获铜奖

  2013年寒假返校后,周晓天所有的业余时间都泡在了机器人训练中心。他运用Arduino平台,借助“开源软件”,设计了“仿生机器蟹”。其实,机器蟹的功能也比较简单,就是使用三个舵机合成一条腿,一共6条腿。周晓天拿出了他当初设计的机器蟹,约有脸盆大小,6条腿中间有控制板和电路。“螃蟹不是应该8条腿吗,怎么只弄了6条?”记者问。周晓天说,他当时也想弄8条来着,但是后来上网查了一下,走路只用6条,另外两条是划水用的,既然是仿生,就要按照实际功用来。

  由于使用的电机散热不好,用来贴电机的胶经常被融化,这后来降低功率进行了一定的改进。另外一些小的配件,机器人中心的工厂就能把配件直接做好,这为周晓天节省了很多时间,用来计算和调整、设计机器蟹的其他参数。

  在2013年宁波国际水中机器人大赛中,周晓天的“仿生机器蟹”荣获铜奖。

  他的课余时间都泡在机器人训练中心

  升入大二后,周晓天和另外两名同学觉得3D打印技术是一个非常高端大气上档次的研究项目,就向指导老师说明了意向。“打印什么,怎么打?这在当时都没有定论……”周晓天说,他们的一个水中机器鱼的外壳,使用频繁,因为防水性和灵巧性不好,机器鱼项目的参赛选手十分苦恼。能不能使用3D打印水中机器鱼,成为周晓天开始琢磨的一项课题。

  使用ABS(一种化学特殊材质)打印机器鱼的鱼头,可大大减轻鱼头质量,使得鱼头在水中转弯更灵便。随后,调整参数、修正误差,每个动作都要微调,如果弄不好,鱼头打出来就成了残次品。

  说起来容易,做起来却没那么轻松。除了上课,周晓天所有的时间都泡在了机器人训练中心。由于训练中心晚上11点要关门,他回了宿舍后还要继续琢磨,在宿舍做出好几套编程,第二天再去训练中心试,不行就回来再改。

  为了方便随时投入机器人训练,周晓天和几名学长在学校附近合租了一套房子。3D打印需要有人监控,每打一条192mm的鱼头,需要11.5个小时,算好时间来设定、微调。一趟趟从课堂往训练中心跑,连轴打印,打印之后还要打眼、固定、加鱼尾,外身喷漆,再用“O”形橡胶圈固定……“经过长时间的磨合,终于可以正常打印鱼头了。”周晓天说,虽然有数字化加工设备,缩短了时间,但他仍感觉编程时间仓促,说明理论知识还有所欠缺。

  在实验室的水池,周晓天将3D打印水中机器鱼自由操作,水中的机器鱼按照程序设定,顶着一颗皮球不停地转弯、游弋。

  队友间的默契和信任让他受益良多

  团队队员之间不仅有合作,更重要的是彼此的默契和信任。比如,有的队员发现研究进程中有小问题,他不说的话,这些小问题肯定会变成大问题,到时候会影响整体的发挥和最终效果。

  相互之间提意见,会虚心接受,互相学习,共有的默契也是这样形成的,比如在赛场上,谁操作什么,谁负责答辩,谁临场改程序等。“除了我,另外还有三个同学,一个负责自主鱼的操作,另外两个参加传统项目的比赛,我主要负责创新创意的答辩。我们的另一个项目自主鱼获得了一等奖。”

  5月24日,在广东潮州举办的第二届国际水中机器人大赛中,共有韩国、荷兰、英国和澳大利亚56个学校299支队伍300多人参加。太原理工大学共获得一个金奖、一个一等奖和一个铜奖。目前,周晓天他们团队又开始为今年下半年的一项机器人比赛做准备。

  太原理工大学的李卫国老师称,在近半年时间里,参赛队员每天工作时间都在12小时以上。“有独立的见解,吃苦耐劳,极高的动手能力和协调合作精神,这让许多参加我们机器人小组的毕业生,成为各个单位抢着要的香饽饽。”李卫国老师说,参加机器人大赛只是一个手段,更重要的是让这些队员真正热爱自己的专业,多学本领,武装自己。

  ○记者手记

  只要有梦想就大胆去追逐

  会跳舞的机器人、能泡茶的机器人、能打扫家庭卫生的机器人、能大批量生产工业配件的机器人……这些形形色色的机器人,几乎覆盖了家庭生活和工业生产,正创造着未来。比如,能打扫卫生的机器人,可以设置规定的区域,让他远离小孩,防止伤着孩子,设置高低落差,防止机器人从高处跌落;像富士康和其他汽车制造厂,机器人参与生产过程已经是未来的主攻项目。

  对于普通人来说,机器人世界是神秘的,对于大多数男孩子来说,机器人的世界是让人向往的。采访中,周晓天告诉记者,从最初的制作电子小产品,到现在控制水中机器鱼,他深深爱上了机器人的制作和比赛过程。按他的话说,“它是用我的代码操作的,规定它怎么动它就怎么动。我再改动一下,它又跟原来不一样了……在别人看来非常神奇的东西,其实就掌握在我的手中和心中,这种感觉非常棒。”

  在周晓天周围,很多人都想进机器人团队,但只有少数人能这么幸运。在这里,本报想对所有的孩子说,只要你有这个梦想,就大胆去追逐,用自己的努力,去敲开机器人的大门。

[责任编辑:李寧 ]
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