盛嘉容

感受“理工科的浪漫”

英才計劃對我而言是一個極佳的學(xué)習(xí)物理知識并將其運用于實踐的平臺。英才計劃導(dǎo)師李晟老師會非常耐心地為我講解選題思路，并且時不時與我討論設(shè)計機械結(jié)構(gòu)時的種種方案，大到機器人的控制算法，小到具體落實到哪種零部件，都會逐一為我答疑解惑。

在參加英才計劃培養(yǎng)的過程中，物理學(xué)科逐漸從書本上的知識變?yōu)閷崒嵲谠诘摹皺C器人”，“力矩”“真空度”不再是一個個冰冷的知識點，在閱讀諸多文獻的過程，也讓我感受到了“理工科的浪漫”。

多關(guān)節(jié)爬壁機器人

我的課題是關(guān)于構(gòu)建一個多關(guān)節(jié)的爬壁機器人，它能夠靈活地在多個墻面之間跨越，并且輕便易攜，在建筑、搜救等領(lǐng)域都能發(fā)揮重要的作用。機器人的“脊柱”部分由5 個總線舵機構(gòu)成，具備5 個自由度。一般的由3 個關(guān)節(jié)構(gòu)成的爬墻機器人或單個吸盤的機器人只能完成在單個墻面上的攀爬，而無法完成三維空間內(nèi)的轉(zhuǎn)化。因此，我設(shè)計了一款具備5 個自由度，能在0 ～ 270°墻面間靈活攀爬的爬墻機器人，大大增加了它的運動范圍。與此同時，考慮到類似的爬墻機器人具有重量大、不便于攜帶、運動速度比較緩慢的缺點，我在舵機的選型上也格外小心，最后設(shè)計出了一款重約400 克且運動速度有所提升的爬墻機器人。

撞了南墻也不回頭

當(dāng)機器人能完成自主運動后，我希望它能夠自主地進行判斷，不需要額外的人為干涉。于是，我自主設(shè)計了一套機器人的控制程序，并在機器人的頭和尾部分別安裝了激光測距模塊，在氣路中添加了負壓傳感器。通過二者的配合，機器人在執(zhí)行完一項運動后，會監(jiān)測吸盤裝置內(nèi)是否達到負壓值，若達到，則繼續(xù)下一次運動，若仍處于正常大氣壓狀態(tài)，則會通過吸盤上2 個激光測距傳感器分別測量數(shù)據(jù)，得出機器人吸盤與墻面的相對位置，再進行微調(diào)。

在反復(fù)的調(diào)試后，機器人終于從一次一次“撞墻”中實現(xiàn)了成功攀爬，并且能夠自主判斷墻面情況，進而調(diào)整步態(tài)，實現(xiàn)了自動化攀爬，增加了它的應(yīng)用效率。

在構(gòu)建機器人的過程中存在各種困難，比如舵機選型時沒有滿足理想指標(biāo)的型號，在許多設(shè)計圖紙中的掙扎與抉擇，反復(fù)調(diào)試程序時的枯燥……但是，在機器人成功完成一個周期的攀爬后，那種喜悅之感是無法言說的。

感謝英才計劃的培養(yǎng)，讓我在與零件、程序、機器人的朝夕相處中，更加堅定了對于工程學(xué)的執(zhí)著和熱愛。