青少年高校科學(xué)營(yíng)特色活動(dòng)哈爾濱工程大學(xué)分營(yíng)：中國(guó)智造 智創(chuàng)未來(lái)——智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人競(jìng)賽

于云亮 尹三井 朱小亮

2020年青少年高?？茖W(xué)營(yíng)哈爾濱工程大學(xué)分營(yíng)于8月14-18日在線(xiàn)上舉行，429名來(lái)自25個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的營(yíng)員和教師參加了這次科普盛宴。分營(yíng)為營(yíng)員安排了豐富多彩的科技活動(dòng)，如專(zhuān)家報(bào)告會(huì)——船舶工程學(xué)院倪寶玉教授向大家介紹了極地船舶的研究背景及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并向營(yíng)員分享了自己在極地航行中的經(jīng)歷與科考體會(huì);實(shí)驗(yàn)室參觀一一動(dòng)力學(xué)院王志濤副教授和核學(xué)院李磊副教授通過(guò)視頻帶領(lǐng)大家云游了哈爾濱工程大學(xué)動(dòng)力學(xué)院燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物教學(xué)展室與核學(xué)院核動(dòng)力仿真研究中心;動(dòng)手實(shí)踐一一“云上造船”線(xiàn)上船模制作課程及智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人競(jìng)賽等。其中，特色項(xiàng)目“智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人”備受廣大營(yíng)員的關(guān)注。

在疫情期間，哈爾濱工程大學(xué)精心設(shè)計(jì)了本次高校科學(xué)營(yíng)的特色項(xiàng)目——以“中國(guó)智造，智創(chuàng)未來(lái)”為主題的“智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人”競(jìng)賽活動(dòng)。只有發(fā)展中國(guó)智造，將核心技術(shù)牢牢把握在自己手里，才能不受限于其他國(guó)家的阻撓，早日實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)。該特色項(xiàng)目力求讓青少年在家中就能體會(huì)到智能制造的魅力，學(xué)習(xí)到相關(guān)技術(shù)與知識(shí)，培養(yǎng)青少年的民族使命感與責(zé)任感。

品質(zhì)保證，用心制作教具

本次特色項(xiàng)目的教具產(chǎn)品為哈爾濱工程大學(xué)學(xué)生創(chuàng)業(yè)公司哈爾濱萌動(dòng)科技有限公司提供的模塊化拼裝機(jī)器人。團(tuán)隊(duì)自2020年3月開(kāi)始就進(jìn)行本年度項(xiàng)目的產(chǎn)品研發(fā)，在2019年版本的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)器人模型作出了一系列改進(jìn)，增強(qiáng)了其穩(wěn)定性。在整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)十分重視模型的改進(jìn)工作，技術(shù)人員經(jīng)常開(kāi)展頭腦風(fēng)暴，精心準(zhǔn)備并測(cè)試各種模型。正是因?yàn)楣こ虒W(xué)子嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的研究態(tài)度，以及高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求的工作作風(fēng)，才使得團(tuán)隊(duì)為營(yíng)員設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的教具，讓營(yíng)員在活動(dòng)時(shí)能夠充分發(fā)揮自主能力。

最終，智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人被確定為本次活動(dòng)的教具?；顒?dòng)為每組營(yíng)員準(zhǔn)備了智能巡線(xiàn)機(jī)器人核心組件，由框架、控制芯片、2個(gè)電機(jī)、3個(gè)紅外傳感器、1個(gè)超聲波傳感器、5號(hào)干電池及開(kāi)關(guān)組成。為調(diào)節(jié)比賽平衡性，核心部件不可缺少且不可隨意更改。在硬件已確定的前提條件下，團(tuán)隊(duì)提供了2種操作方式——APP遙控和編程自主控制，營(yíng)員可發(fā)揮想象力進(jìn)一步DIY。

線(xiàn)上教學(xué)，指導(dǎo)到每一位營(yíng)員

智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目設(shè)置的主要內(nèi)容由講、教、學(xué)、練、考組成，分營(yíng)為每個(gè)班的營(yíng)員配備了2名專(zhuān)職導(dǎo)師。其中，一名導(dǎo)師是主講，為營(yíng)員講解智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)，帶領(lǐng)營(yíng)員領(lǐng)略智能科技的風(fēng)采;另一名導(dǎo)師是主教，帶著營(yíng)員實(shí)際操作，進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)。

首先，主講導(dǎo)師講解關(guān)于智能裝備的前景與作用，培養(yǎng)營(yíng)員的興趣，激發(fā)起他們的愛(ài)國(guó)熱情與為國(guó)貢獻(xiàn)力量的激情。通過(guò)觀看目前各種智能機(jī)器人的照片、視頻等，幫助營(yíng)員理解智能裝備的作用與原理。

接著，在動(dòng)手制作智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人與編程環(huán)節(jié)，由專(zhuān)職導(dǎo)師指導(dǎo)營(yíng)員制作機(jī)器人并進(jìn)行編程。在教學(xué)過(guò)程中，以小引大，通過(guò)機(jī)器人零件引出實(shí)際場(chǎng)景中各個(gè)零件的知識(shí)與應(yīng)用。營(yíng)員在這個(gè)環(huán)節(jié)中能夠更加深入地學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)并提高動(dòng)手能力，親自動(dòng)手操作完成機(jī)器人的制作并體會(huì)到編程的神奇。

最后，圍繞智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人設(shè)置練習(xí)任務(wù)與考核任務(wù)。練習(xí)任務(wù)由專(zhuān)職導(dǎo)師與各位營(yíng)員自行制訂，激發(fā)營(yíng)員學(xué)思結(jié)合，讓營(yíng)員體會(huì)到提出問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維模式與樂(lè)趣?？己巳蝿?wù)根據(jù)難度的差別分為3部分，保證了每名營(yíng)員不論實(shí)際制作如何，都能參與到最后的考核中，以檢驗(yàn)自己的科技成果。考核內(nèi)容包括：①編程任務(wù)（15分）——“您的智能小程已上線(xiàn)”與“小程方塊舞”;②小車(chē)自主巡線(xiàn)（70分）;③創(chuàng)意設(shè)計(jì)（附加題10分）。

在整個(gè)活動(dòng)中，主講教師隨時(shí)對(duì)營(yíng)員提出的問(wèn)題進(jìn)行解答。為了解決各組在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，專(zhuān)職導(dǎo)師會(huì)提供力所能及的幫助，配合營(yíng)員進(jìn)行調(diào)試解決，為營(yíng)員講解出現(xiàn)問(wèn)題的原因，并提供解決方案。以期在我們的引導(dǎo)下，充分激發(fā)營(yíng)員的創(chuàng)造精神，提高他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。特色活動(dòng)向營(yíng)員展現(xiàn)了智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人的魅力，營(yíng)員既能學(xué)習(xí)到車(chē)模結(jié)構(gòu)、編程等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又能體會(huì)到包括智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人等智能裝備面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，培養(yǎng)了青少年總體布局和戰(zhàn)略性思維。

比賽激烈，選手隔空競(jìng)技

智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)以個(gè)人為單位。各位班長(zhǎng)、專(zhuān)職導(dǎo)師及工作人員利用釘釘平臺(tái)與各位營(yíng)員溝通，提前決定參賽機(jī)器人的名稱(chēng)并登記入冊(cè)，設(shè)定考核的具體標(biāo)準(zhǔn)及提交時(shí)間。競(jìng)賽進(jìn)行期間，所有工作人員都盡職盡責(zé)，保證了釘釘群熱鬧而不失秩序。營(yíng)員也都能遵守競(jìng)賽規(guī)則，根據(jù)工作人員的指示完成比賽的錄制。每位營(yíng)員在家中單獨(dú)錄制考核視頻并上傳到釘釘群中，最后由比賽裁判根據(jù)具體標(biāo)準(zhǔn)打分并公示。比賽結(jié)束后，由工作人員在釘釘群里公布最終的比賽成績(jī)并表彰。

活動(dòng)總結(jié)

科學(xué)營(yíng)是大型科普活動(dòng)，智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人特色項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)正是科學(xué)知識(shí)普及，因此，在本次活動(dòng)過(guò)程中，分營(yíng)專(zhuān)門(mén)為營(yíng)員準(zhǔn)備了通俗易懂的解說(shuō)詞，并由相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解說(shuō)。通過(guò)機(jī)器人模型中的諸如紅外傳感器、馬達(dá)、控制芯片、超聲波傳感器等組件和附件，引出相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步讓營(yíng)員對(duì)智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人等智能裝備有更深入的了解。

由于各種原因，部分選手的智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人沒(méi)有完成全部比賽，過(guò)了截止時(shí)間后，分營(yíng)根據(jù)具體情況給未完成比賽的營(yíng)員提供了二次比賽的機(jī)會(huì)，以期所有營(yíng)員都能夠在比賽的過(guò)程中思考自己的不足，并及時(shí)進(jìn)行必要的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值。營(yíng)員也紛紛表示此種方式能讓大家對(duì)比賽的記憶更加深刻，對(duì)“友誼第一，比賽第二”的體會(huì)更加深刻。

“一整個(gè)早上我們都忙碌于小車(chē)組裝當(dāng)中，通過(guò)自己動(dòng)手制作才知道什么叫‘麻雀雖小，五臟俱全。一輛小小的車(chē)子，包含著藍(lán)牙、紅外線(xiàn)、芯片等部件，這些部件讓小車(chē)可以通過(guò)手機(jī)遙控運(yùn)動(dòng)。很榮幸我能夠在這次智能巡線(xiàn)避障機(jī)器人競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。這次活動(dòng)帶給我的不僅是榮譽(yù)，更是動(dòng)手能力的培養(yǎng)，是科學(xué)與生活的兼容，也讓我充分懂得了科學(xué)的重要性?？茖W(xué)看起來(lái)高深而遠(yuǎn)大，卻充盈在我們生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴中。了解科學(xué)，學(xué)習(xí)科學(xué)，奉身科學(xué)，這是多么偉大的一件事！我很開(kāi)心能在這次暑假參與了哈爾濱工程大學(xué)的科學(xué)營(yíng)活動(dòng)，它讓我懂得了科學(xué)，并為之沉醉。讓知識(shí)助力夢(mèng)想！讓科技創(chuàng)造未來(lái)！我們都是未來(lái)科學(xué)的希望！”

哈爾濱工程大學(xué)分營(yíng)

林同學(xué)