青創(chuàng)大賽勾勒未來“智慧生活”

相比于以往運用“高科技”的創(chuàng)新成果，在今年的青創(chuàng)大賽上，也有一些看起來不那么“先進”的“小智慧”。

特斯拉線圈閃著電弧，奏出頗具工業(yè)感的音樂；機器人用視頻識別系統(tǒng)判斷人的手勢，可以保證猜拳游戲“人機對戰(zhàn)”絕對公平；從美國總統(tǒng)大選，到中國各地城市開發(fā)中屢屢被曝光的“毒地”問題，都成為當代中學生潛心研究的對象……以“發(fā)現(xiàn)科學的樂趣”為主題的第33屆北京青少年科技創(chuàng)新大賽日前落下了帷幕。來自北京市各個區(qū)縣，以及香港特別行政區(qū)和11個國家的選手們，用他們獨到的創(chuàng)新思維，勾勒出未來“智慧生活”的圖景。

各路機器人比拼“才藝”

走進北京青創(chuàng)大賽位于牛欄山第一中學體育館的展示場，機器人舵機（馬達）特有的蜂鳴聲，立刻將記者帶進了濃郁的創(chuàng)新氛圍之中。在工程學類參賽作品展區(qū)，那些展示創(chuàng)意獨特的機器人的展臺，常常成為人氣旺盛的“熱點”。

“在近幾年的北京青創(chuàng)大賽上，為完成某種任務而設計的機器人，成為工程學類參賽作品中的一大亮點，今年也不例外。有不少選手用校園科技活動使用的樂高機器人等器材，或者自己特別進行設計，建造出具有獨創(chuàng)性的機器人前來參賽。很多選手的創(chuàng)意，已經(jīng)進入到了專業(yè)科研工作者不易想到的領域。”來自錢學森青少年航天科學院的評委告訴記者。

持續(xù)十余年的北京青少年機器人大賽，特別是其中的“機器人創(chuàng)意”項目，也培養(yǎng)出了一批熱衷機器人設計、制作的青少年愛好者。

于是，在今年的青創(chuàng)大賽上，各路機器人比拼“才藝”的奇景再度上演，而且比往年更為精彩，讓前來觀看青創(chuàng)大賽的人們頗感驚奇。

由北京市第二中學分校和東城區(qū)青少年科技館的于宛禾、馮諾、杜睿琦3位同學帶來的“數(shù)字精靈”，就以“可重構(gòu)”的新奇概念，吸引了北京市科協(xié)黨組書記、常務副主席夏強等領導駐足觀看。

這件作品由4臺機器人和貼有黑色“線路”的專用場地組成。4臺機器人都頂著一塊正方形的白板，而且這些白板分別有1條、2條、3條和4條邊被貼上了黑色的邊條。當體驗者輸入一個英文字母的時候，這4臺機器人就會依次通過一處掃描區(qū)，以判斷自己是不是“有用之才”。而后，“用不上”的機器人會自行走到等待區(qū)，“有用”的機器人則會徑直向前，并旋轉(zhuǎn)自己攜帶的白板。兩個機器人的白板組合在一起，就能像液晶數(shù)字顯示牌那樣，拼出體驗者指定的字符來。

如果說“數(shù)字精靈”是一群“團體操演員”，那么北方交通大學附屬中學的張一馳和雷清揚帶來的“送水機器人”，則如同一位“忠實”的“仆人”。這個通體綠色的機器人頂著一個沉重的托盤，上面正好可以放下一只飲水機上使用的塑料桶。張一馳告訴記者，這臺機器人采用了三輪萬向平臺作為底盤，也就是說，它的底盤是正三角形的，每個角的平分線裝有一只輪子，使三個輪子呈120°角分布。機器人只需調(diào)整每個輪子的旋轉(zhuǎn)方向和速度，就有了朝任何一個方向自由移動的能力。通過機器人身上搭載的攝像頭，它可以自行判斷出室內(nèi)的障礙物，并且繞過它們，為目標（比如召喚機器人的居民）送去飲水或其他物品。

東道主牛欄山第一中學的作品，由何姍、馬一珺和白潤豪完成的“八足仿生機器人”，更是將會扮演起現(xiàn)代“木牛流馬”的角色。這3位選手從家鄉(xiāng)地處京郊北部山區(qū)的實際情況出發(fā)，把機器人的“用武之地”設定為中國廣袤的山區(qū)，以及未來人類將要殖民的其他行星或者衛(wèi)星。這種長有8條“腿”的機器人模仿了馬和螃蟹的運動方式，還可以通過讓一側(cè)的4條腿前進，另一側(cè)的4條腿后退的方式，實現(xiàn)類似履帶式車輛的原地轉(zhuǎn)向。白潤豪相信，在山地探險和日后的外星勘測活動中，這樣一種運載平臺可以搭載大量的沉重貨物，并且跟上探險者的腳步，可以有效提高科考的效率。

出奇招破解“首堵”難題

居住在北京城區(qū)的人們，常會為擁堵的交通頭痛不已。塞車不僅延長了人們的出行時間，也成為空氣污染的誘因之一。因此，引導人們乘坐公共交通工具，或者騎車出行，就成為破解“首堵”難題的關鍵。

在今年的青創(chuàng)大賽上，旨在解決交通問題的幾件作品也頗有亮點。北京市第十五中學的高源清帶來的“智能客流引導系統(tǒng)”，就有可能在未來成為吸引人們乘坐地鐵的因素之一。

高源清說：“很多常坐地鐵的人都會發(fā)現(xiàn)，一列地鐵列車的某幾節(jié)車廂可能非常擁擠，而相鄰的車廂卻可能比較寬松。然而，處在最擠的車廂里的乘客，很難知曉其他車廂的情況。在幾次噩夢般的擠車經(jīng)歷之后，他們可能就會不再喜歡地鐵。所以，我設計了這樣一套系統(tǒng)，它可以自行探測出每節(jié)車廂的擁擠程度，并用不同顏色的指示燈通知所有車廂，使乘客可以到相對不擁擠的車廂去，讓全列載客量趨于平均?！?/p>

在展示現(xiàn)場，高源清使用了帶有磁鐵的玩具人來表現(xiàn)乘坐地鐵的人們。受制于模型的尺寸，每節(jié)車廂只能載客5人即宣告“滿員”；只有載客量降到2人或者更少，顯示車廂不擁擠的信號燈才會亮起。他告訴記者：“在實際使用中，地鐵車輛可以使用類似電梯探測載重量那樣的壓力傳感器，或者紅外傳感器，來實時判斷車廂內(nèi)是否擁擠?！?/p>

城市公共交通系統(tǒng)當然不只有地鐵這一種交通工具。來自北京第一七一中學和東城區(qū)青少年科技館的胡煒軒、朱翔和王亦晗，就選擇了公共汽車站牌作為他們研究的對象。這3位選手告訴記者，在公交站牌上顯示下一輛車還有多遠甚至多長時間到站，并不是太新鮮的技術；但是，由于城市交通難免擁堵，因此站牌給出的時間可能并不會太精確。至于沒有這些信息的站牌，更容易導致乘客“死等”某一路車而耽誤出行。他們研究的“智能公交站提示牌”，采取了“兩相印證”的辦法，也就是由車載讀卡器掃描各個車站上的射頻卡，以確認公交車確實通過了某個車站；同時，公交車也會不斷將自身的位置信息發(fā)到控制中心，讓候車人知曉公交車的實際位置和運行速度。這樣，公交站牌給出的車輛到達時間預告就會更為精確。

北京市第八中學的范佳悅、王國陽、張紫嬈3位同學則把目光投向了中學生最常用的自行車。他們發(fā)現(xiàn)，很多人因為不太會操作自行車的變速器，或者覺得它不可靠，就不敢用變速功能。于是，他們?yōu)樽孕熊囋O計了一套用單片機控制的自動變速系統(tǒng)，使變速自行車可以通過坡度和速度等傳感器探測的數(shù)據(jù)，自動選擇速度不同的四個擋位中的某一個，并完成“換擋”的操作，以增加騎車出行的方便性和樂趣。這套系統(tǒng)還相當“智能”，它可以識別急剎車和路面顛簸等情況帶來的不正常速度變化，并將這些錯誤的信號當作“雜音”自動“過濾”掉，盡可能使自行車處于較佳的“擋位”。

貌似“不先進”的“小智慧”

相比于以往運用“高科技”的創(chuàng)新成果，在今年的青創(chuàng)大賽上，也有一些看起來不那么“先進”的“小智慧”。它們通常來自于作者對日常生活中一些小問題的觀察，解決方案也簡潔而有效。一些服務于嬰兒的參賽作品，更因為其中蘊含的對下一代的關懷而引人注目。

中國香港沙田官立中學參賽隊伍帶來的“寶命車”，雖然被安排在展示場的一角，但仍然吸引了不少人參觀體驗。制作它的選手們告訴記者，無論是中國還是外國，都曾發(fā)生過多起嬰兒車被機動車撞擊，導致車內(nèi)嬰兒殞命的事故。這類事故的原因之一，就是某種意外導致推車人突然松手，使嬰兒車失控滑行到機動車道上。在坡道比較多的山城，這類事故更是經(jīng)常發(fā)生。因此，他們?yōu)閶雰很囇b上了制動設備，并在嬰兒車扶手上安裝了感應壓力開關。只要推車人松開手，車上的步進電機就會帶動剎車系統(tǒng)，讓嬰兒車在不到一秒鐘的時間里停住。

北京市門頭溝區(qū)新橋路中學的郭絮，帶來了一件裝飾著卡通形象“阿貍”的看似簡單的發(fā)明，“自行車伸縮后座椅”。她的發(fā)明源于她上學途中的一次經(jīng)歷?！拔壹译x公共汽車站很遠，這意味著我每天上學需要先走很長的路才能坐上車。”她說，“有一次，一位鄰居看我太累，就想騎車帶我回家。但她的自行車后架上裝有一個難以拆卸的‘寶寶椅’，我肯定坐不上去。‘寶寶椅’在生活中相當常見，這就意味著很多自行車因為安裝它而功能受限?！?/p>

于是，郭絮決定設計一種可以伸縮的自行車后座椅。當安全圍擋升起來的時候，它就是一個可以保證嬰兒安全的“寶寶椅”；如果需要載貨或者帶成年人，圍擋只需要幾秒鐘就可以降下來，使自行車的功能不會被一個“寶寶椅”限制住。

北京市第八中學的孫舒葦則從一條“電吹風機是家電輻射之王”的網(wǎng)絡新聞報道出發(fā)，萌生了制作一種電磁輻射極低的新式吹風機的創(chuàng)意。她說：“我發(fā)現(xiàn)，電吹風機的輻射，主要來源于它提供熱風的部分，也就是加熱電阻絲（電熱絲）。因此，我自制了一臺吹風機，使用沒有輻射的電熱膜來代替會發(fā)出輻射的電熱絲。這樣的設計不僅消除了絕大部分輻射（只剩下電機的少量輻射），令出風口的輻射幾乎可以忽略不計，而且可以使吹風機節(jié)能三分之一左右。我自制的800瓦的吹風機，使用性能比飛利浦公司生產(chǎn)的1200瓦的吹風機還要略好一些?，F(xiàn)在，這種低輻射的吹風機已有企業(yè)將要投產(chǎn)。我相信，低輻射有利于使用者和家人，特別是下一代健康的特點，決定了這種吹風機日后將會走進千家萬戶?！?/p>