人大附高中生自制球轮机器人获金奖 足球场上“灵感乍现”
“正在电线密布的车间、摆放精密仪器的实验室、人潮拥堵的都会中，轮式、履带式机器人有太多方便完成的义务。而我设计的机器人，活动机动、占地极小，恰是填补轮式、履带式缺乏的完美替代品。”人大附中高中三年级的男生吕宁一，花了近3年的工夫造作出一款“具有自启动功用的球轮平台”，集自启、爬坡、负重功用于一体，前后得到日内瓦国际创造展金奖和全国青少年儿童高新科技立异大赛二等奖两项创造大奖。
足球场上“灵感乍现”
2012年7月，初三结业的暑假，吕宁一和其他完成中考、行将走入高中校园的门生一样，临时放下了进修的压力，开端享用轻松的假期。阿谁暑假里，他把绝多数的时候皆放正在取同学们一同奔驰、驰骋正在球场上。
就是在轻松踢球的过程中，这个勤于视察、擅长发觉的男孩，找到了自身的关注点——“我发觉足球的转动有它自身的特性：首先，球体转动的标的目的具有恣意性，不受转弯半径的限定。还就是说，球的转动不像汽车车轮一样，需求‘拐弯’能力改变标的目的。其次，球体转意向各个标的目的的动力不异。这一点还不像汽车车轮，向前行驶和‘倒车’时的马力是分歧的。”没有转弯半径和全向矫捷的特性使球体的活动要比轮式和履带式活动体例矫捷、良好很多。
发现了这一点，吕宁一决意据此建造一款“球轮机器人”，将球体活动的这个优越性运用到详细实践中去，为日常生活带来便当。
由支架支撑到单独站立
有了创作的灵感，吕宁一很快投入到创作工作中，“2012年8月，经过论证，写出了和使用中，我以为制造家政办事的开端假想。颠末慌张的研制历程，很快不到12月，开端的形态就制造出来了。”
球形轮活动机器人，由三个驱动机电、三个万向轮和一个支持球体构成，三个万向轮取球体成肯定倾斜角固定对称安装，经由过程和谐迁移转变，驱动球体正在空中迁移转变。机器人平顺地向任何标的目的活动而没有改动机器人自己的朝向。为了使其可以实现自启动、均衡、行走功效，球形轮机器人加载了惯性传感器以实现姿势、角速度、速度的丈量，取此同时由车载计算机和单片机作为节制器，对丈量数据举行处置，实现正确稳固节制。但此时的机器人自己有一个显明的没有足，那是稳固性比较弱，“最入手下手建造出来时，机器人只能用3根支架支持着，没有然就会倒下。我们花费了两三个月的时候把3根支架撤掉，使机器人可以自力站立。”这时候的机器人可以实现自力站立并行走一段没有长的间隔，但稳固性和实用功效皆未能到达吕宁一的预期，“此时的机器人，首先对地形的适应能力较弱，假如碰到坡度就会倒下。取此同时，机器人假如断电倒下是没法自行‘站起来’的，这影响了自动化水平，要知道仅正在试验阶段，机器人配重就达20多千克，假如投入生产则可能会到达上百千克，每一次‘起摆’皆要人工手扶是异常坚苦、烦琐的工序。”为处置建造中的坚苦，吕宁一很快投入到第二阶段——关于稳固性的调试和研讨中。
用时三年调试数千次
为办理以上两个题目，决定为机器人增添主动原地起摆功用和爬坡功用，“我设计了一个取空中成12°角的助力支架，与此同时编写了‘起摆法式’，根据三个机电动员三个轮子，根据轮子的摩擦力巨细动员、改动球体滚动的速度、体式格局
然而，这时候机器人行驶的“均衡”是一种静态的均衡，靠一些力彼此制衡保持，“这类制衡依附内部步伐的接续检验和调剂，经过参数的测算、阐明、试验，接续完善、调试步伐。”起摆、上坡、下坡、均衡……吕宁一共为机器人编写了多套步伐，经过几十个参数的接续调剂，试图找到能使机器人行走最稳固的值。“前前后后一共进行了数千次试验，如果说创作这个机器人有什么难点，那末这个冗长、单调的调试进程生怕便是最大的难题所正在。这时候的吕宁一曾经最先了高一年级的进修，为了包管机器人的研制进度，他保持每周至少有七八个小时“泡”正在北京理工实验室里。“那段工夫真的异常告急，下学后5点半最先干实验，直到晚上10点半由实验室回到家庭中，最先完成黉舍部署的功课和进修义务，常常忙到夜里一两点皆没法入眠。”到了高二，黉舍正在每周五下昼拨出了3节研学课工夫，这让吕宁一的实验变得沉着了很多。
就这样，直到本年，根基相符吕宁一预期的自起摆、行驶稳固、可以负重、具有爬坡功效的球轮机器人终究研制成功了。这项创造曾前后取得日内瓦国际创造展金奖和全国青少年儿童高新科技立异大赛二等奖两项大奖。
高考有加分仍盼望留学
“除活动灵动以外，这个机器人也有占空中积小的上风。抱负状态下，球面取空中的接触只有一个点，而一辆四轮车则须要占一个面。因而，正在比较复杂的空中环境，如电线密布的车间、摆放精密仪器的实验室、人潮拥堵的城市环境中，它能够灵动地开展一些轮式、履带式机器人没法完成的事情，比方巡检等。正在往后的实践和运用中，我以为制造家政效劳机器人也是不错的挑选，由于机器上设计的载物平台，能够使它完成很大重量的负重。”
虽然机器人创造所获的奖项为吕宁一赢得了很多加分，但本年高三的吕宁一并未盘算列入高考，他挑选了出国深造的途径。“我的抱负是美国的杜克大学，我期待可以进入杜克大学的机械工程或计算机科学专业对本身感兴趣的行业开展越发深入的专业进修。”
与此同时，吕宁一表现，外洋的进修竣事后，一定会回到中国由事相干的事情，“我的怙恃全是工程师，妈妈是理工大学的西席。由我可以获得实验台入手下手，他们就把我带进了实验室。经过由小对科研和科研人员的接触，我对这类慌张但充分的生活方式刻别有好感，期望今后还能为自身酷爱的行业贡献力量。”
