◎沈陽(yáng)市南昌中學(xué) 胡家榮
虎視眈眈家中放,八面威風(fēng)震四方。手機(jī)和你遙相望,爾獨(dú)何辜限河梁。
——寫給“家益”的詩(shī)
放假前,一想到能和爸爸媽媽待在一塊兒,我別提有多興奮了。放假后,我卻高興不起來(lái)——爸爸媽媽似乎很喜歡玩手機(jī),陪伴我的時(shí)間很少。所以,我有了設(shè)計(jì)一個(gè)智能手機(jī)管理機(jī)器人的想法。
我希望爸爸媽媽能在特定家庭時(shí)間不玩手機(jī),讓智能手機(jī)管理機(jī)器人幫我看管他們的手機(jī)。如果有人要拿走手機(jī),它會(huì)“咬人”或報(bào)警,但是如果遇到緊急情況需要接聽(tīng)電話,也可以通過(guò)特定的操作及時(shí)接聽(tīng)。
我期待這個(gè)機(jī)器人能走進(jìn)千家萬(wàn)戶,讓更多的家庭享受美好生活,所以我給機(jī)器人起了個(gè)名字——家益。
如圖1,我先設(shè)計(jì)圖紙,再按照?qǐng)D紙制作模型。
家益1.0的外形就像一只怪獸,“怪獸”的身體是用紙盒做的,上面安裝了超聲波距離傳感器,作為“怪獸”的眼睛。紙盒內(nèi)部右側(cè)放入Arduino主控板、擴(kuò)展版、時(shí)鐘模塊和舵機(jī)。
接著,我將卡紙剪成鋸齒狀,作為“怪獸”的牙齒,然后用媽媽的舊圍脖給它披了件外衣,還在超聲波距離傳感器兩側(cè)裝上紅色LED燈,使它的眼睛看起來(lái)炯炯有神。
圖1 家益1.0制作過(guò)程
我采用舵機(jī)擺臂加雪糕棍的方式,用熱熔膠將雪糕棍粘貼在舵機(jī)臂上,加長(zhǎng)舵機(jī)的力臂,以便“怪獸”嘴巴的張開(kāi)和閉合,但不太美觀。在防止手機(jī)被取出的實(shí)驗(yàn)中,我發(fā)現(xiàn)從側(cè)面取手機(jī)時(shí),超聲波距離傳感器不能及時(shí)感應(yīng)。于是,我在家益1.0的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了改進(jìn)。
我用爸爸裝紅酒的木盒做“怪獸”的身體,這樣機(jī)器人的結(jié)構(gòu)更結(jié)實(shí)。接著,我把超聲波距離傳感器改裝在“怪獸”嘴巴的下方,這樣更容易感應(yīng)到取手機(jī)者的靠近。在盒子內(nèi)部右側(cè)分別放入Arduino主控板、擴(kuò)展版、時(shí)鐘模塊和舵機(jī)。
家益1.0通過(guò)超聲波距離傳感器感應(yīng)手機(jī)是否被放入,效果不理想,我將其改為環(huán)境光傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)這部分功能。為解決裝置無(wú)法感應(yīng)人們從側(cè)面取手機(jī)的問(wèn)題,我多次測(cè)試了環(huán)境光傳感器的取值范圍。如果環(huán)境光傳感器感應(yīng)到光,那么“怪獸”嘴巴就會(huì)加快咬合頻率,防止手機(jī)被取出。我還用乒乓球制作“怪獸”的眼睛,紅色LED燈讓“怪獸”的眼睛不僅看起來(lái)炯炯有神,而且樣子更威武了,如圖2。
圖2 家益2.0模型
我用linkboy設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件連接圖,如圖3。
系統(tǒng)包括Arduino UNO主控板和擴(kuò)展板、時(shí)鐘模塊、環(huán)境光傳感器、四位數(shù)碼管、舵機(jī)、按鈕、超聲波距離傳感器、兩個(gè)紅色LED燈、蜂鳴器。
圖3 硬件連接圖
我通過(guò)Mixly編寫程序,用分支結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)時(shí)間和按鈕操作的判斷,用循環(huán)結(jié)構(gòu)去除按鈕抖動(dòng),感應(yīng)手機(jī)的狀態(tài),用變量記錄系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間。
智能手機(jī)管理機(jī)器人的日常功能相當(dāng)于一個(gè)電子表,通過(guò)設(shè)定兩種不同的模式進(jìn)入“看守”手機(jī)狀態(tài),一種是固定時(shí)間模式,一種是任意時(shí)間模式。
智能手機(jī)管理機(jī)器人通電后,電子時(shí)鐘功能啟動(dòng),紅色LED燈亮起,亮度設(shè)定為80。當(dāng)按下按鈕或規(guī)定時(shí)間到達(dá)時(shí),紅色LED燈的亮度變?yōu)?55,蜂鳴器響起,提示使用者需將手機(jī)放入,舵機(jī)工作,盒子打開(kāi)。當(dāng)環(huán)境光傳感器感應(yīng)到手機(jī)已放入后,等待5秒鐘,舵機(jī)旋轉(zhuǎn)使“怪獸”嘴巴變?yōu)槲⑽堥_(kāi)的狀態(tài),系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)。
之所以讓“怪獸”的嘴巴微微張開(kāi),是因?yàn)槿绻娫掜懫?,可以讓使用者看一下是否有必要接?tīng)。在此期間,如果有人強(qiáng)行取出手機(jī),“怪獸”感應(yīng)到有人靠近,就會(huì)不斷“咬人”。如果是必須接聽(tīng)的電話,經(jīng)過(guò)管理者的同意可以按下機(jī)器人旁邊的紅色開(kāi)關(guān)按鈕,停止程序運(yùn)行,取出手機(jī)接聽(tīng)電話。制作過(guò)程如圖4。
由我設(shè)計(jì)和制作的家益2.0智能手機(jī)管理機(jī)器人已經(jīng)在我家用起來(lái)了。我們每天都有固定的家庭時(shí)間,一起看書、討論問(wèn)題等,其間,爸爸媽媽的手機(jī)由智能手機(jī)管理機(jī)器人來(lái)管理,這樣,他們陪伴我的時(shí)間多了,玩手機(jī)的時(shí)間少了,家庭生活又變得快樂(lè)了起來(lái)。
圖4 家益2.0制作過(guò)程
(指導(dǎo)老師:焦大鵬)
專家點(diǎn)評(píng)
胡家榮同學(xué)的“智能手機(jī)管理機(jī)器人”是一項(xiàng)具有童真童趣的原創(chuàng)發(fā)明作品。
其一,這項(xiàng)作品的完成,說(shuō)明作者具有良好的創(chuàng)新意識(shí),能夠從大家不太在意的家庭生活現(xiàn)象中找到“需要”,從而解決爸媽喜歡玩手機(jī),陪伴自己的時(shí)間很少的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題很多中小學(xué)生都遇到過(guò),唯有胡家榮同學(xué)將它放在心上,落實(shí)在行動(dòng)上。
其二,作者具有良好的創(chuàng)新思維能力,用盒子“咬人”的方式守護(hù)手機(jī),既有趣又實(shí)用,原創(chuàng)性強(qiáng)。
其三,作者具有一定的動(dòng)手實(shí)踐能力。一個(gè)初中生要完成這個(gè)作品是有一定難度的。這需要發(fā)明人在平時(shí)就非常熱愛(ài)科技創(chuàng)新活動(dòng),勇于實(shí)踐,還要學(xué)習(xí)與掌握程序編寫、模型制作等知識(shí)與技能。
這里需要指出的是,雖然這個(gè)項(xiàng)目具有一定的發(fā)展前景,但它只是一個(gè)粗糙的模型,如果要達(dá)到技術(shù)可應(yīng)用的程度,要走的路還很長(zhǎng)。