◆湖南省南縣第一中學(xué) 劉家豪

我的家鄉(xiāng)南縣是著名的“中國生態(tài)小龍蝦之鄉(xiāng)”，小龍蝦個(gè)大體長，烹制后殼色鮮紅，肉色白嫩，口感較好，深受人們的喜愛?？墒?，吃蝦容易洗蝦難。用刷子刷是人們清洗小龍蝦最常用的方法，這種方法不但浪費(fèi)水，而且效率低，還易被蝦鉗夾傷。有些不法商家為了追求經(jīng)濟(jì)效益，甚至用洗蝦粉洗龍蝦，危害人們的身體健康。

能否制作一個(gè)自動(dòng)清洗小龍蝦的機(jī)器人？在老師的鼓勵(lì)和幫助下，我開始了探究。

我在網(wǎng)上查找資料后發(fā)現(xiàn)，充足的浸泡吐垢、高效殺菌、物理沖刷是清洗小龍蝦的重要方式。為了解決人工清洗效率低、易被蝦鉗夾傷的問題，我將工程學(xué)知識(shí)與信息技術(shù)結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于人工智能的快樂高效環(huán)保洗龍蝦機(jī)器人。

一、設(shè)計(jì)要求

（一）環(huán)保

利用臭氧、超聲波、高壓氣泡等進(jìn)行清洗。

（二）高效

利用智能化機(jī)械設(shè)備替代人工清洗。

（三）快樂清洗

快樂清洗是本項(xiàng)目的一個(gè)重要特色。利用智能化機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)邊洗龍蝦，邊播放音樂或視頻，讓洗蝦成為一件快樂的事。

（四）智能化

利用單片機(jī)或Arduino芯片、無線傳感器、攝像頭、音視頻播放器、藍(lán)牙模塊、智能終端等，結(jié)合程序設(shè)計(jì)指令達(dá)到智能化操作的目標(biāo)。

二、結(jié)構(gòu)構(gòu)成

本項(xiàng)目主要由電子電路控制系統(tǒng)、音視頻播放系統(tǒng)、遠(yuǎn)程攝像控制系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、多重清洗系統(tǒng)等組成。

圖1 智能化環(huán)保龍蝦清洗裝置結(jié)構(gòu)示意圖

三、工作流程

基于人工智能的快樂高效環(huán)保洗龍蝦機(jī)器人工作流程如下。

（一）浸泡

把待清洗的龍蝦放入儲(chǔ)蝦區(qū)浸泡一段時(shí)間，讓龍蝦吐出體內(nèi)的穢物。傳感器感知水質(zhì)變化，提醒人們及時(shí)換水。

（二）消毒

臭氧發(fā)生器開啟，對龍蝦進(jìn)行殺菌消毒。

（三）首輪清洗

輸送裝置把龍蝦運(yùn)送到清洗區(qū)一，氣泡發(fā)生器、高壓噴淋系統(tǒng)開啟，清洗龍蝦。

（四）第二輪清洗

從清洗區(qū)一將龍蝦運(yùn)送到離心毛刷清洗區(qū)，進(jìn)行第二輪物理清洗。

（五）第三輪清洗

將龍蝦運(yùn)送到超聲波清洗區(qū)，超聲波發(fā)生器啟動(dòng)，進(jìn)行第三輪清洗。

（六）運(yùn)輸?shù)匠善穮^(qū)

通過遠(yuǎn)程程序控制加換水水泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加水、換水。多次清洗結(jié)束后，龍蝦被運(yùn)送到成品區(qū)。

四、制作過程

基于人工智能的快樂高效環(huán)保洗龍蝦機(jī)器人所需的主要制作材料如表1。

表1 主要制作材料

圖2 制作基于人工智能的快樂高效環(huán)保洗龍蝦機(jī)器人

裝置制成后，按設(shè)計(jì)流程對其進(jìn)行了測試，各個(gè)功能部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常，洗蝦效果較好，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

五、創(chuàng)新點(diǎn)

（一）在研究小龍蝦衛(wèi)生狀況的基礎(chǔ)上，針對小龍蝦人工清洗效率低、清洗者易被夾傷等問題，提出基于人工智能的快樂高效環(huán)保洗龍蝦機(jī)器人的創(chuàng)意，并設(shè)計(jì)制作出模型，為高效、環(huán)保地清洗小龍蝦提供了新思路。

（二）該項(xiàng)目對南縣特色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用，研究成果對全國其他地區(qū)也有一定的參考價(jià)值。

圖3 基于人工智能的快樂高效環(huán)保洗龍蝦機(jī)器人實(shí)物圖

作者心聲

本項(xiàng)目從創(chuàng)意提出到模型完成歷時(shí)半年多。感謝父母對我開展科技創(chuàng)新活動(dòng)的理解和支持，感謝南縣小龍蝦協(xié)會(huì)工作人員為本課題的研究提供咨詢，感謝洪偉、唐善軍、陳世中等老師提供的指導(dǎo)。通過對本項(xiàng)目的研究與設(shè)計(jì)，我的創(chuàng)新思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力都得到了鍛煉，本項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)也讓我懂得了實(shí)驗(yàn)在科技創(chuàng)新中的重要性。

在這次學(xué)習(xí)探索中，我收獲了成功的喜悅和極大的自信心，今后我將勇于表達(dá)自己的想法并積極開展探索與實(shí)驗(yàn)，為人民的幸福生活，為社會(huì)的不斷發(fā)展，為國家的強(qiáng)盛貢獻(xiàn)自己的力量！

專家點(diǎn)評

湖南省南縣第一中學(xué)劉家豪同學(xué)設(shè)計(jì)的基于人工智能的快樂高效環(huán)保洗龍蝦機(jī)器人，是一件基于本地餐飲需要的發(fā)明項(xiàng)目。

這項(xiàng)發(fā)明的完成，首先體現(xiàn)了劉家豪同學(xué)熱愛家鄉(xiāng)、想為家鄉(xiāng)的發(fā)展出力的情懷。

其次，體現(xiàn)了他良好的創(chuàng)新意識(shí)——能發(fā)現(xiàn)問題并有解決問題的心理。生活中，他發(fā)現(xiàn)小龍蝦的清洗工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，于是基于餐飲業(yè)對小龍蝦的需求，選定了這個(gè)課題。

再次，充分體現(xiàn)了他技術(shù)應(yīng)用與跨學(xué)知識(shí)解決問題的綜合能力。

尤為值得贊賞的是，這個(gè)項(xiàng)目的研究過程與文本的呈現(xiàn)，都體現(xiàn)出師生對科學(xué)探索與相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的尊重，基本達(dá)到了《青少年科技實(shí)踐活動(dòng)規(guī)范指南（試行）》中“ 遵紀(jì)守法，弘揚(yáng)科學(xué)精神”的要求，即“研究過程規(guī)范、研究方式規(guī)范、資源運(yùn)用規(guī)范、研究結(jié)果規(guī)范、學(xué)術(shù)引文規(guī)范”等。