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邯郸一年轻教师自制跳舞机器人

来源:河北新闻网编辑:保存2016-06-02 16:47:24
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  杨畔和学生们一起观看机器人跳舞。

  随着音乐声响起,一个只有手掌大小的机器人便开始跳起舞来,伴随着节奏不断地伸出左脚、右脚,在旁围观的人不自觉地发出赞叹之声。制作这款机器人的是武安市康城矿学校的一名教师,他叫杨畔。

  杨畔今年36岁,2001年参加工作,最初教的是计算机课,后来担任科学课老师。杨畔在大学时学习的是计算机专业,对计算机编程十分精通,尤其是他的动手能力特别强。“从2011年,我开始做一些小制作,比如光控小夜灯、电子色子、光立方、摇摇棒、轮式机器人等等简单的东西,这个机器人是比较复杂的一个。”杨畔说。

  为了完成这个机器人,杨畔在工作之余投入了很多的精力。“主要是前期准备工作做得多,我要不断地琢磨、思考,在整体上有一个设计。”杨畔说,“真正动手做起来,只用了半个多月的时间就完成了。”

  因为喜欢机器人,杨畔不断地钻研,除了通过各种技术类书籍学习理论知识外,他还在市场与网上和机器人爱好者们交流,经过无数次试验,才最终完成了他的第一个机器人的研制。

  据杨畔介绍,机器人的诞生,总共需要分三步。第一步是设计控制器,也就是制作机器人的大脑,这需要他用计算机C语言来完成编程。第二步是解决供电问题,普通的干电池无法达到足够的电流,杨畔选择了制作航空模型的锂电池。第三步是选择结构件,杨畔选择了比较坚硬的亚克力材料,他把做好的设计图发给厂家,最后再自己组装好。

  听起来十分简单,但整个过程包含了力学、电学、机械、电子、编程等方面的知识,需要不断地试验。比如,结构件的选择上,杨畔最初用的是比较廉价的PVC管,但在测试中发现,这种材料的强度不够,机器人走起路来颤颤巍巍。他只好放弃这种材质,寻找另一种更好的材质。

  杨畔的机器人终于做出来了,用专业术语叫“四自由度步行机器人”,有多少自由度,就意味着有多少关节可动。“事实上,关于运动灵活性,人类大约拥有四百个左右的自由度。因此机器人的关节的选择、自由度的配置对其结构有很大影响。自由度越少,结构越简单,可实现功能越少,控制起来相对简单;自由度越多,结构越复杂,可实现功能越多,控制过程相对复杂。”杨畔介绍说,“现在我正在升级这款机器人的控制器,打算后期做到10自由度,甚至16自由度,慢慢来吧。”

  杨畔的机器人制作成本只有100多元。在杨畔看来,如果批量做的话,成本还可以再压缩。杨畔有个想法,将来做得多了,可以把它们作为教具,用到课堂上。这一想法也得到了学校领导的支持。

  “身教重于言传,作为一名科学老师,杨畔的创新精神,对孩子们的影响很大。”康城矿学校的校长赵晓蕾说,“我们打算在学校成立一个‘创客空间’,以杨老师为主,由高年级同学组成一个科学小团队,鼓励他们自己动手完成一项小发明,以此来培养孩子们的科学探索精神。”

  “我想利用今年暑假的时间,自己做一个3D打印机,这样再制作机器人时,就可以用3D打印机直接打印出结构材料,既节省成本,还美观。”杨畔又有了下一步的计划。(记者温洁 通讯员万彩霞)

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