机器人是如何来的（发明者竟是一位15岁的金山姑娘）

你见过会捡乒乓球的机器吗？

近日，一台可以全自动捡拾乒乓球

的机器人诞生了

它不仅可以自动找寻

散落在墙边的乒乓球，

而且当捡拾到一定数量的球之后，

可一次性倒入收集器中。

全自动捡

拾乒乓球机器人

如此智能的捡球机器人，

发明者居然是一位年仅15岁的学生，

她就是华东师范大学附属枫泾中学

初三年级的姚妍同学。

她曾于2019年被评为

金山区科学研究院的小研究员，

在2020年凭借科技创新课题

荣获上海市“明日科技之星提名奖”。

构想发明捡球机器人，源于一次体育馆见闻

“那天，我和好友一起去体育馆活动，发现小运动员训练过后的场地上洒落了大量的乒乓球。”姚妍回忆道，“但下课之后，体育馆里只有一位负责保洁的阿姨，需要一个一个将所有散落的乒乓球捡起，放进箩筐中。”看到她一手扶着墙壁，一手吃力捡起乒乓球的样子，姚妍开始思考：有什么方法可以改变这样既辛苦，效率又低的捡球方法？

“那时，我想起了在学校科技社团中学到的机器人知识。”姚妍说，如果能设计出一个捡乒乓球的机器人，就可以减轻工作人员劳动强度，并能提高捡球的效率。

为了实现此想法，姚妍首先在网络上搜集了大量有关机器人捡球方面的发明专利，“一方面寻找与收集灵感，另一方面也保障自己的作品的新颖性，不会出现与别人设计雷同的现象。”

随后，就是方案的设计和实验。“有些设计理论上可以存在，但实际无法做出来，因为我们没有加工的技术，也没有材料。”姚妍的指导教师孙川飞说道，“所以她必须设计出在我们现有技术下可以制作出来的产品。”

刚开始，姚妍想要模仿吸尘器的工作原理把乒乓球吸到机器上来，但一直无法实现，后来经过分析，原因是电机的功率太小，不能提供负压把乒乓球吸上来。后来又考虑安装机械爪，把球抓起来放进桶中，但定位是个问题，“机器没有眼睛，想要精确抓住很困难。”

仅仅天马行空还不行，从“收割机”中得到灵感

经过多次尝试，小姚从‘收割机’中得到了启发。如同农田收割机一样，姚妍在机器人的前端设计了一个铲子，铲子上方安装一把滚筒型的扫帚，机器人在行驶过程中把乒乓球铲入“畚箕”中，在传感器的检测下，当铲子中的乒乓球到达一定数量时，通过旋转装置一次性将球倒入收集器中，实现高效收球的目的。

最难的部分是找球，姚妍则用了巧劲。“我发现这些球在地上的分布是有规律的，大多数都在离墙大约30厘米左右。”因此在程控上，机器人会在墙边40厘米内的区域不断走动，自动收集散落的球，而40厘米以外的区域，通过在机器人上安装遥控接收模块，遥控机器人捡球，从而实现全方位无死角捡球的目的。

“在老师的协助下，我利用在科技社团中学到的3D建模技术，为我的机器人设计了球铲、收集器和滚轴等主要零部件，又从网上购买了电机、传感器和单片机等关键配件，在一学期的制作和调试后，乒乓球“收割机”模型终于诞生了。”

姚妍说道，“对我而言，乒乓球‘收割机’项目开启了我人生中第一次科技探究和创新之旅。科技的创新让我更加善于观察生活，发现生活的美和不足，也给予我更加深刻的思考——如何早日实现中国梦，关键在于科技创新。”

“我们每周末学校科创社团都会开展活动，可以参加一整天，也可以来半天。”姚妍的指导老师孙川飞介绍说，“为了丰富学生的课余时间，科创社团有教授单片机编程，机器人，3D打印等等内容。如果想要参加一整天，学校还会提供免费的午餐。”

孙川飞表示，学校教给学生们的都是最基础的内容，如果学生的有价值的或是有新意的想法想要尝试，作为老师都会给予帮助，提供建议等。“比如现在我们社团有位学生想做一个烟雾和煤气泄漏的传感器，可以像电蚊香一样插在插座上。家里如果煤气泄漏的话，会进行声光报警，非常方便实用。”