如此智能的“機器人”！發明者竟是一位15歲的金山姑娘

你見過會撿乒乓球的機器嗎？

近日，一台可以全自動撿拾乒乓球

的機器人誕生了

它不僅可以自動找尋

散落在牆邊的乒乓球，

而且當撿拾到一定數量的球之後，

可一次性倒入收集器中。

全自動撿

拾乒乓球機器人

如此智能的撿球機器人，

發明者居然是一位年僅15歲的學生，

她就是華東師範大學附屬楓涇中學

初三年級的姚妍同學。

她曾於2019年被評為

金山區科學研究院的小研究員，

在2020年憑藉科技創新課題

榮獲上海市“明日科技之星提名獎”。

構想發明撿球機器人，源於一次體育館見聞

“那天，我和好友一起去體育館活動，發現小運動員訓練過後的場地上灑落了大量的乒乓球。”姚妍回憶道，“但下課之後，體育館裏只有一位負責保潔的阿姨，需要一個一個將所有散落的乒乓球撿起，放進籮筐中。”看到她一手扶着牆壁，一手吃力撿起乒乓球的樣子，姚妍開始思考：有什麼方法可以改變這樣既辛苦，效率又低的撿球方法？

“那時，我想起了在學校科技社團中學到的機器人知識。”姚妍説，如果能設計出一個撿乒乓球的機器人，就可以減輕工作人員勞動強度，並能提高撿球的效率。

為了實現此想法，姚妍首先在網絡上搜集了大量有關機器人撿球方面的發明專利，“一方面尋找與收集靈感，另一方面也保障自己的作品的新穎性，不會出現與別人設計雷同的現象。”

隨後，就是方案的設計和實驗。“有些設計理論上可以存在，但實際無法做出來，因為我們沒有加工的技術，也沒有材料。”姚妍的指導教師孫川飛説道，“所以她必須設計出在我們現有技術下可以製作出來的產品。”

剛開始，姚妍想要模仿吸塵器的工作原理把乒乓球吸到機器上來，但一直無法實現，後來經過分析，原因是電機的功率太小，不能提供負壓把乒乓球吸上來。後來又考慮安裝機械爪，把球抓起來放進桶中，但定位是個問題，“機器沒有眼睛，想要精確抓住很困難。”

僅僅天馬行空還不行，從“收割機”中得到靈感

經過多次嘗試，小姚從‘收割機’中得到了啓發。如同農田收割機一樣，姚妍在機器人的前端設計了一個鏟子，鏟子上方安裝一把滾筒型的掃帚，機器人在行駛過程中把乒乓球鏟入“畚箕”中，在傳感器的檢測下，當鏟子中的乒乓球到達一定數量時，通過旋轉裝置一次性將球倒入收集器中，實現高效收球的目的。

最難的部分是找球，姚妍則用了巧勁。“我發現這些球在地上的分佈是有規律的，大多數都在離牆大約30釐米左右。”因此在程控上，機器人會在牆邊40釐米內的區域不斷走動，自動收集散落的球，而40釐米以外的區域，通過在機器人上安裝遙控接收模塊，遙控機器人撿球，從而實現全方位無死角撿球的目的。

“在老師的協助下，我利用在科技社團中學到的3D建模技術，為我的機器人設計了球鏟、收集器和滾軸等主要零部件，又從網上購買了電機、傳感器和單片機等關鍵配件，在一學期的製作和調試後，乒乓球“收割機”模型終於誕生了。”

姚妍説道，“對我而言，乒乓球‘收割機’項目開啓了我人生中第一次科技探究和創新之旅。科技的創新讓我更加善於觀察生活，發現生活的美和不足，也給予我更加深刻的思考——如何早日實現中國夢，關鍵在於科技創新。”

“我們每週末學校科創社團都會開展活動，可以參加一整天，也可以來半天。”姚妍的指導老師孫川飛介紹説，“為了豐富學生的課餘時間，科創社團有教授單片機編程，機器人，3D打印等等內容。如果想要參加一整天，學校還會提供免費的午餐。”

孫川飛表示，學校教給學生們的都是最基礎的內容，如果學生的有價值的或是有新意的想法想要嘗試，作為老師都會給予幫助，提供建議等。“比如現在我們社團有位學生想做一個煙霧和煤氣泄漏的傳感器，可以像電蚊香一樣插在插座上。家裏如果煤氣泄漏的話，會進行聲光報警，非常方便實用。”