王奕博

一天，我和爸爸一起爬山，看到環(huán)衛(wèi)工人用夾子撿拾山坡上的垃圾，對于離他比較近的垃圾，他可以輕松地夾到，而對于離他較遠的垃圾，夾起來比較吃力?！半y道沒有可以伸縮的夾子嗎？”我問爸爸，爸爸也不知道，于是我們上網(wǎng)搜索，沒有找到這樣的夾子，有的夾子雖然可以折疊，但是折疊后不能正常使用。能不能發(fā)明一種可以伸縮的取物夾？

當天，我整理了思路，發(fā)現(xiàn)發(fā)明這種取物夾可不容易，怎樣才能讓夾頭的驅(qū)動力在長度可變的撐桿中傳遞？如何把拉線鎖定在任意長度的撐桿上？如何才能很方便地解鎖鎖定的拉線……一系列問題在腦海中不斷出現(xiàn)，我一時找不到解決方案。

一天，媽媽給我買了一雙新鞋子，這鞋子采用BOA鎖扣，系鞋帶非常方便，只要輕輕一拉鞋帶，然后旋轉(zhuǎn)旋鈕，就可以把鞋帶收緊，收緊后再輕輕一按，鞋帶就被鎖緊了。我對這種鎖緊鞋帶的方式很好奇，沒想到爸爸看到后輕描淡寫地說道：“這個就是棘輪機構(gòu)嘛。”有了，我可以用棘輪鎖緊拉線。通過學習，我對棘輪機構(gòu)有了一定的了解，決定在拉線上安裝棘輪機構(gòu)，但是如何解鎖呢？

我覺得解決問題的關(guān)鍵在于怎樣松開棘爪讓它脫離棘輪。經(jīng)過反復思考，我推翻了之前在拉線上安裝棘輪機構(gòu)的想法，決定將棘輪機構(gòu)裝在把手操作柄上，原因有三點：1.如果將棘輪裝在拉線上，那么不能固定棘輪，棘輪需要和拉線一起運動來傳遞拉力，而且拉線容易松弛；2.操作起來不方便，由于棘輪不能固定，所以操作的時候需要調(diào)整好它的位置，以免在縮短撐桿的時候棘輪收線被卡住；3.棘輪機構(gòu)的解鎖方式不好設(shè)置。

棘輪機構(gòu)的安裝位置改變后，我又思考棘爪裝在什么地方比較合適。開始的時候，我想采用常見的棘輪機構(gòu)，4個棘爪裝在棘輪周圍限制棘輪運動，同時增強抗拉能力，后來我覺得這樣不易實現(xiàn)棘爪的釋放，同時不好安裝棘爪，于是修改設(shè)計，準備把棘輪裝在外殼上固定，把棘爪裝在內(nèi)部，4個等間距的棘爪隨外部上蓋旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

另外，我準備在帶動棘爪盤旋轉(zhuǎn)的上蓋上安裝4個帶斜面的撥動腳，在撥動腳和棘爪盤被撥動位置之間設(shè)計較大的間隙。這樣當上蓋往鎖緊拉線的方向旋轉(zhuǎn)時，撥動腳會直接撥動棘爪盤轉(zhuǎn)動，而棘爪不會改變位置。當上蓋往鎖緊拉線的反方向旋轉(zhuǎn)時，撥動腳會先空轉(zhuǎn)一會兒，越過它與棘爪盤之間的間隙，然后帶動棘爪盤反轉(zhuǎn)，而利用那會兒的空轉(zhuǎn)，4個帶斜面的撥動腳會通過棘爪上相對的斜面把棘爪往內(nèi)側(cè)拉，這樣棘爪就脫離了棘輪，反轉(zhuǎn)就不受限制了。

后來，我計劃在取物夾的夾頭安裝一對照明用的小燈，這樣即使在光線不好的地方，也可輕松取到想要的東西。

我將整個設(shè)計方案告訴科學老師，她覺得有些地方不妥，經(jīng)過調(diào)整后設(shè)計方案被確定下來。接下來，我開始制作可伸縮多用取物夾實物，爸爸建議用廢棄的材料制作，特殊的零件用3D打印機打印。于是，那段時間我經(jīng)常待在放置了一堆工具和雜物的陽臺上，自行車車閘、撐衣桿、自行車變速器、易拉罐、各種大小的螺絲……集齊所有零件后，我開始組裝可伸縮多用取物夾。

組裝過程也不那么順利，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動角度范圍不夠、卷線軸和把手之間的連接頭尺寸不對、3D打印件強度不夠會裂開……我又遇到了一堆“攔路虎”，但是不管遇到什么困難，我必須克服。如3D打印件強度不夠，我就在易拉罐上剪下一塊用作加強用的零件……經(jīng)過改進及調(diào)試，可伸縮多用取物夾終于制作成功。

指導老師 鄧孟君