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可变轮辐水陆两栖移动式机器人

  栏目主持:李莉本栏目由北京

  “两栖机器人”,听起来是个高科技产物。但是在全国第十一届“明天小小科学家”竞赛中,因为设计了“可变轮辐水陆两栖移动式机器人”而获得一等奖的北京八中女孩董美麟,却是个从没接触过工程设计的“门外汉”。一个非专业的小姑娘,如何成了“机器人小专家”?

  讲述者:北京八中高三学生董美麟

  喜欢看F1赛车转播

  像很多如今的高中生一样,在我的小学阶段,爸爸妈妈也给我报了很多兴趣班。比如弹钢琴、跳舞,但是我一个都没坚持下来,因为我觉得不喜欢。现在身边很多同学都在后悔,为什么自己小时候不坚持弹钢琴、不坚持画画,可我对放弃的东西从来没后悔过,因为我知道那些不是我擅长的。

  初中时我有个同学喜欢F1赛车,在同学的影响下我开始看赛车转播,一看就上瘾了。也许对许多人来说,赛车实在是个无聊的节目,看着那些车绕着相同的赛道一圈一圈地跑,一场比赛要绕几十圈,很枯燥。但是我却很喜欢,看着赛车一圈圈越跑越快,真是激动人心,它们为什么能达到那么高的速度呢?

  升入高中后,北京市实施的一个科技后备人才项目从各中学挑选学生,可以进入大学实验室参与实验项目,还能得到大学导师的指导。我幸运地入选了这个项目,在填写实验室志愿的时候,我选择了北航机器人研究所。

  从零开始设计机器人

  当时的我对工程一窍不通,高一那年一月份,我第一次走进了北航的机器人实验室,看到研究人员使用的各种精密仪器以及制作出来的各式复杂的机器人,我被吸引住了。之后不久,我们开始选择自己的课题。我想了很久一直难以确定。最开始我想研究汽车安全气囊问题,但因为涉及到人体力学等问题,我的知识水平很难达到;之后我又想设计个靠太阳能控制开关的窗帘,导师说太简单了。最后,在看过一个国外的履带式机器人视频之后,我决定设计个“无敌机器人”。

  最初我的想法是希望自己的机器人是水陆空全天候工作的,导师听了我的设想开玩笑说:“这个设计,你做梦的时候可以这么做。”于是我放弃了这个伟大的方案,决定做水陆两栖机器人。

  完全是“门外汉”的我,开始凭自己的想象设计图纸。既然是水陆两栖,我希望在陆地上跑动的轮子,在水里能打开变成桨叶。两个星期之后,我把第一次的设计方案交给导师,导师看了看说,你设计的这个轮子是无法打开的,因为它的关节没法活动。怎么才能让关节灵活打开?一个圆的轮子,如何能简单地实现变化?我忽然想到了圆形的雨伞,雨伞的伞骨不是能够收放自如吗?回到家我立即拿出雨伞研究结构,根据雨伞的结构画出了新的设计图。

  这次的设计方案终于过关了。但是要把它变成实物,需要画出专业的图纸交给工人去制作零件。我用圆规直尺按1比1的比例画了一份想当然的图纸,但这样的图纸虽然很形象,工人却完全看不懂,因为没有尺寸、没有细节要求、没有标注和说明。画工程图纸是一项专业性非常强的工作,我从来没学过。在研究生辅导员的帮助下,我开始学习计算机绘图。在观摩完研究生们的绘图之后,我把软件教程带回家,每天晚上自己摸索,但白天看别人似乎很简单就完成的画图过程,自己操作起来却觉得无从下手。我不喜欢做事留尾巴,总是觉得还有一点就画完了,一定要画完再睡觉。有时候只为了画出几个等距的圆孔,要熬到半夜一两点钟。

  爸爸妈妈帮忙淘材料

  在将机器人图纸变成实物的过程中,我也遇到不少困难。首先是找不到原料。为了能在水上浮起来,我想用塑料做原料,但是找遍了周围的商店,没有卖那么大块塑料的。最后还是爸爸妈妈到建材市场去转,才终于淘到了一大块塑料。

  我的图纸画得很精确,工人们做出来的零件,我很快就按设想组装成了机器人。但是我也遇到了许多小问题,例如因为桶壁太厚放到水里浮不起来,我又修改设计加装了一个浮力桶;再比如机器人的电机需要防水开关,但是我买的所谓防水开关却并不防水;还有为了增加机器人的动力,我在北京市竞赛之后还更换了更大功率的电机……在进行“小小科学家”竞赛之前,我的机器人大大小小地改动有几十次。

  下个月将赴美国参赛

  高一下半年和整个高二,我过得非常紧张。因为当时已经决定出国读大学,要准备各种出国考试,参加外语培训班。同时我还不愿放弃高中课程,平时的功课也不能松劲儿,高二还有几门会考。再加上要研究水陆两栖机器人,我总觉得时间不够用,经常夜里一两点钟才睡觉。

  我觉得自己似乎天生有这样的能力,可以把自己选择的事情都安排好,并一步步达到自己的目标。

  高一的期末考试,我的物理考了满分;高二我考完了SAT2;其间我的水陆两栖机器人参加了北京市科技创新大赛并获得一等奖,接着完成了“小小科学家”所有的材料准备和申报。

  在获得“小小科学家”一等奖之后,我又报名参加了英特尔国际科学与工程大赛并且已经成功入选,现在我正在对机器人做更完美的修改,下个月我将代表中国学生去美国参赛。

  申请美国大学工程专业

  初中毕业的时候,我开始考虑自己的未来。当时我已经发现自己对机械和工程特别感兴趣。那年暑假,我和一位上高中的学姐聊天,她告诉我正在准备出国材料。我忽然觉得自己也应该去国外读大学,开阔一下眼界。毕竟国外的工程学水平比较高,而且国外的教育方式可以让我学到更新鲜的知识。在做了各方面的了解之后,我打定主意要在高中阶段完成托福和SAT考试,申请国外大学。

  当我和父母谈论这个问题时,他们开始是反对的。毕竟我是他们唯一的女儿,妈妈舍不得我离开她。初三的暑假,我一直在详细地给爸爸妈妈分析形势:去国外可以增长见识,想学工程还是应该出去学;国内很多大学生一毕业就失业,与其大学毕业走不如高中毕业走;到国外读研究生很难再创新,而从本科开始读,不仅能更早接触国际化教育,还有时间多看看、多玩玩;像我这么有目标又能自觉付诸行动的孩子,即使去国外读书也不会出岔子……最后爸爸妈妈终于被我说服了。

  高三上半学期开始寄送国外高校的申请材料,我获得的“小小科学家”一等奖并没赶上申请。在所有的国外高校申请专业中,我选择的都是航空航天和机械工程。很多人劝我:为什么不选金融呢?女孩学工程很累的,而且以后就业也困难。妈妈也希望我能考虑选择一些金融专业。但是我还是坚持自己的志愿,就因为我喜欢。说到就业,我认为在任何行业,只要能做到顶尖就不愁没法就业,我相信自己会成为顶尖的人才。

  本报记者 李莉 J063 李刚摄J221