◆本刊記者 秦銀銀

圖1 徐博

在城市的大街小巷，都能見到娃娃機(jī)的身影。箱體中憨態(tài)可掬、色彩斑斕的毛絨玩具讓人愛不釋手，吸引著大人小孩都想試一試，碰碰運(yùn)氣。北京市第八十中學(xué)學(xué)生徐博就是經(jīng)常想去碰運(yùn)氣的那位。他在操控不同的娃娃機(jī)時(shí)，注意到娃娃機(jī)的機(jī)械爪大小、形狀各有不同，但共同的特點(diǎn)就是——成功抓住布娃娃的概率極低。

懊惱之余，徐博不禁思考：什么樣的機(jī)械爪才能牢牢抓住毛絨玩具這類形狀不規(guī)則的物體？帶著這個(gè)問題，他查找資料，請(qǐng)教專業(yè)人士，不斷摸索與探究，制成可對(duì)不規(guī)則物品進(jìn)行包裹性抓取的自反饋機(jī)械爪。

“雖然在第42 屆北京青少年科技創(chuàng)新大賽和第23 屆北京中小學(xué)金鵬科技論壇中，專家對(duì)我的作品都提出‘如何抓取質(zhì)地柔軟的物體’這一疑問，但我的研究方向是抓取不規(guī)則物體?！泵鎸?duì)質(zhì)疑，徐博不卑不亢，“不過，之后也可以繼續(xù)探究?！?/p>

9 個(gè)月，專注提升

“對(duì)于我來說，連續(xù)9 個(gè)月專注完善這個(gè)作品，還要兼顧學(xué)業(yè)，的確很難?！北M管過程很艱辛，但針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械爪的不足重新設(shè)計(jì)、制作，是徐博在翻閱眾多資料過后，確信值得做的一件事情。

剛上高一，徐博在參加社團(tuán)招新時(shí)，被學(xué)校的科技創(chuàng)新社團(tuán)“愛迪生”社吸引了。“別的社團(tuán)都是拿著大喇叭大肆宣傳，可這個(gè)社團(tuán)展臺(tái)前只有紙質(zhì)的招新廣告，主打一個(gè)低調(diào)?！睅е闷?，徐博加入了“愛迪生”社。之后，他常常利用晚自習(xí)前的休息時(shí)間，與其他社員去到指導(dǎo)老師何斌的辦公室、學(xué)校的科技活動(dòng)室等，對(duì)市面上的科技產(chǎn)品進(jìn)行分析，開展頭腦風(fēng)暴。

在一次次討論中，徐博又想到了娃娃機(jī)上的機(jī)械爪。機(jī)械爪的應(yīng)用非常廣泛，傳統(tǒng)機(jī)械爪在不斷更新迭代之后，出現(xiàn)了很多變異性的機(jī)械爪，比如柔性機(jī)械爪等。通過檢索，徐博逐漸找到抓取不規(guī)則物體的機(jī)械爪的方向，他決定從這個(gè)方向切入，開展探究。

制作機(jī)械爪涉及的物理知識(shí)較多：電動(dòng)結(jié)構(gòu)中的電路設(shè)計(jì)與連接，微動(dòng)開關(guān)、雙刀雙擲開關(guān)的安裝，怎樣讓受力更加合理，3D 打印如何實(shí)現(xiàn)……徐博告訴記者，自己對(duì)物理這門學(xué)科并不擅長(zhǎng)，“我只能主動(dòng)自學(xué)，請(qǐng)教老師”。就這樣，他不僅對(duì)書本上的知識(shí)點(diǎn)理解得更透徹，對(duì)物理這門學(xué)科也更感興趣?！?/p>

春去秋來，寒來暑往。機(jī)械爪模型組裝完成后，徐博將它帶回家，嘗試讓它抓取家中各種不規(guī)則的物體?！斑@看上去黑黑的，是什么東西??？”家人看著他忙碌的樣子，感到很好奇，尤其是比徐博小10 歲的弟弟。

“我反復(fù)演示機(jī)械爪的抓取過程，弟弟都看不厭。我覺得這也提升了他對(duì)科技創(chuàng)新的興趣?！毙觳┱J(rèn)為，這是意外的收獲。

16減至8，有舍有得

打印、組裝機(jī)械爪的過程并不順利?！?D 打印并不是說把電腦里的模型‘拿出來’就行了。”自學(xué)3D 打印后，徐博在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到，很多偶然性的因素影響著打印結(jié)果。

徐博參考了文獻(xiàn)中的多種設(shè)計(jì)，將可對(duì)不規(guī)則物品進(jìn)行包裹性抓取的自反饋機(jī)械爪的手部設(shè)計(jì)為月牙形結(jié)構(gòu)，并將數(shù)量初定為16 個(gè)，以提高與物體間的適配度，增大接觸面積，增強(qiáng)抓取物體時(shí)的穩(wěn)定性。這種可移動(dòng)列陣式結(jié)構(gòu)相對(duì)比較精密，徐博只能找專業(yè)的3D 打印公司打印部件。

聽完徐博的設(shè)計(jì)想法和打印需求之后，接待他的工作人員提了幾點(diǎn)建議：月牙結(jié)構(gòu)的數(shù)量過多，排列太密集，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體偏重，頭重腳輕；整體打印對(duì)材料和打印精準(zhǔn)度都要求很高，稍有差池就會(huì)影響結(jié)構(gòu)的靈活性。

回到學(xué)校后，徐博在最初設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做減法：將抓手分成上、下兩部分的分體結(jié)構(gòu)，既方便打印，又降低了對(duì)打印材料的要求；將月牙形結(jié)構(gòu)數(shù)量減至8 個(gè)，既減輕了自重，又讓結(jié)構(gòu)更靈活；……對(duì)改進(jìn)后的機(jī)械爪最終的打印效果，徐博很滿意。“在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行答辯時(shí)，專家建議我提高自動(dòng)化程度?！彼撔慕邮芰诉@個(gè)建議，“我自始至終沒有考慮使用傳感器，加入編程，是想降低成本，讓操作更簡(jiǎn)單?！?/p>

無論是在青少年科技創(chuàng)新大賽現(xiàn)場(chǎng)還是在金鵬論壇上，徐博都向評(píng)委、觀摩者傳達(dá)了他對(duì)科技創(chuàng)新作品的理解：對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品有明確的創(chuàng)新和優(yōu)化方向、思路，能真正落實(shí)在解決某個(gè)或多個(gè)問題上。

多才多藝，不懼挑戰(zhàn)

“他在藝術(shù)方面還是有一點(diǎn)天賦的。”在媽媽的眼中，徐博愛好廣泛，情緒穩(wěn)定，善良有主見，雖內(nèi)斂但從不吝嗇表達(dá)自己對(duì)家人、對(duì)朋友的關(guān)心。

圖3 徐博創(chuàng)作的詞

初中時(shí)的徐博就喜愛閱讀詩詞愛好者們自行創(chuàng)作的詩詞，他覺得，詩詞所能傳達(dá)的意境，是現(xiàn)代文所不能比擬的。從打油詩開始，徐博試著自己寫了一些，后來又寫五言、七言，自學(xué)了格律、仄平后還試著填詞。這些詩詞被分享給家人和朋友之后，得到了他們的一致好評(píng)。出一本屬于自己的詩集是徐博的愿望，為此他一直在準(zhǔn)備，目前已有十余首“存貨”。

除了對(duì)詩歌創(chuàng)作著迷，徐博對(duì)篆刻也頗有研究。肯德基老爺爺?shù)念^發(fā)絲、京劇臉譜、造型別致的漢字等，他都篆刻得惟妙惟肖。而這，都是他自學(xué)的。徐博的媽媽對(duì)此很驚訝：“他觀看了一些與篆刻有關(guān)的視頻，網(wǎng)購了模具，還有各種型號(hào)的刻刀等，經(jīng)常一個(gè)人埋頭苦干?！毙觳┓潘勺约旱姆绞绞菍憰ǎ瑹o論是中文還是英文，他都能特別地專注。

“家人總是鼓勵(lì)我接受新的挑戰(zhàn)?！毙觳┯X得自己很幸福，松馳、溫馨的家庭氛圍讓他有自信和底氣做好每一項(xiàng)自己感興趣的事。

在研制對(duì)不規(guī)則物品進(jìn)行包裹性抓取的自反饋機(jī)械爪時(shí)，徐博得到了家人的支持。而對(duì)于徐博來說，這次的科技創(chuàng)新活動(dòng)不僅是一次磨煉，更多的是提升了他的創(chuàng)新思維，使他掌握了更多思考問題、解決問題的方法，獲得了學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

圖4 打乒乓球也是徐博放松時(shí)的選擇之一