智能手機管理機器人

◎沈陽市南昌中學 胡家榮

虎視眈眈家中放，八面威風震四方。手機和你遙相望，爾獨何辜限河梁。

——寫給“家益”的詩

放假前，一想到能和爸爸媽媽待在一塊兒，我別提有多興奮了。放假后，我卻高興不起來——爸爸媽媽似乎很喜歡玩手機，陪伴我的時間很少。所以，我有了設計一個智能手機管理機器人的想法。

我希望爸爸媽媽能在特定家庭時間不玩手機，讓智能手機管理機器人幫我看管他們的手機。如果有人要拿走手機，它會“咬人”或報警，但是如果遇到緊急情況需要接聽電話，也可以通過特定的操作及時接聽。

我期待這個機器人能走進千家萬戶，讓更多的家庭享受美好生活，所以我給機器人起了個名字——家益。

一、家益1.0模型制作

如圖1，我先設計圖紙，再按照圖紙制作模型。

家益1.0的外形就像一只怪獸，“怪獸”的身體是用紙盒做的，上面安裝了超聲波距離傳感器，作為“怪獸”的眼睛。紙盒內部右側放入Arduino主控板、擴展版、時鐘模塊和舵機。

接著，我將卡紙剪成鋸齒狀，作為“怪獸”的牙齒，然后用媽媽的舊圍脖給它披了件外衣，還在超聲波距離傳感器兩側裝上紅色LED燈，使它的眼睛看起來炯炯有神。

圖1 家益1.0制作過程

我采用舵機擺臂加雪糕棍的方式，用熱熔膠將雪糕棍粘貼在舵機臂上，加長舵機的力臂，以便“怪獸”嘴巴的張開和閉合，但不太美觀。在防止手機被取出的實驗中，我發(fā)現(xiàn)從側面取手機時，超聲波距離傳感器不能及時感應。于是，我在家益1.0的基礎上對機器人進行了改進。

二、家益2.0模型制作

我用爸爸裝紅酒的木盒做“怪獸”的身體，這樣機器人的結構更結實。接著，我把超聲波距離傳感器改裝在“怪獸”嘴巴的下方，這樣更容易感應到取手機者的靠近。在盒子內部右側分別放入Arduino主控板、擴展版、時鐘模塊和舵機。

家益1.0通過超聲波距離傳感器感應手機是否被放入，效果不理想，我將其改為環(huán)境光傳感器來實現(xiàn)這部分功能。為解決裝置無法感應人們從側面取手機的問題，我多次測試了環(huán)境光傳感器的取值范圍。如果環(huán)境光傳感器感應到光，那么“怪獸”嘴巴就會加快咬合頻率，防止手機被取出。我還用乒乓球制作“怪獸”的眼睛，紅色LED燈讓“怪獸”的眼睛不僅看起來炯炯有神，而且樣子更威武了，如圖2。

圖2 家益2.0模型

三、硬件連接

我用linkboy設計系統(tǒng)硬件連接圖，如圖3。

系統(tǒng)包括Arduino UNO主控板和擴展板、時鐘模塊、環(huán)境光傳感器、四位數(shù)碼管、舵機、按鈕、超聲波距離傳感器、兩個紅色LED燈、蜂鳴器。

圖3 硬件連接圖

四、程序編寫

我通過Mixly編寫程序，用分支結構實現(xiàn)時間和按鈕操作的判斷，用循環(huán)結構去除按鈕抖動，感應手機的狀態(tài)，用變量記錄系統(tǒng)啟動時間。

智能手機管理機器人的日常功能相當于一個電子表，通過設定兩種不同的模式進入“看守”手機狀態(tài)，一種是固定時間模式，一種是任意時間模式。

智能手機管理機器人通電后，電子時鐘功能啟動，紅色LED燈亮起，亮度設定為80。當按下按鈕或規(guī)定時間到達時，紅色LED燈的亮度變?yōu)?55，蜂鳴器響起，提示使用者需將手機放入，舵機工作，盒子打開。當環(huán)境光傳感器感應到手機已放入后，等待5秒鐘，舵機旋轉使“怪獸”嘴巴變?yōu)槲⑽堥_的狀態(tài)，系統(tǒng)開始計時。

之所以讓“怪獸”的嘴巴微微張開，是因為如果電話響起，可以讓使用者看一下是否有必要接聽。在此期間，如果有人強行取出手機，“怪獸”感應到有人靠近，就會不斷“咬人”。如果是必須接聽的電話，經(jīng)過管理者的同意可以按下機器人旁邊的紅色開關按鈕，停止程序運行，取出手機接聽電話。制作過程如圖4。

由我設計和制作的家益2.0智能手機管理機器人已經(jīng)在我家用起來了。我們每天都有固定的家庭時間，一起看書、討論問題等，其間，爸爸媽媽的手機由智能手機管理機器人來管理，這樣，他們陪伴我的時間多了，玩手機的時間少了，家庭生活又變得快樂了起來。

圖4 家益2.0制作過程

（指導老師：焦大鵬）

專家點評

胡家榮同學的“智能手機管理機器人”是一項具有童真童趣的原創(chuàng)發(fā)明作品。

其一，這項作品的完成，說明作者具有良好的創(chuàng)新意識，能夠從大家不太在意的家庭生活現(xiàn)象中找到“需要”，從而解決爸媽喜歡玩手機，陪伴自己的時間很少的問題。這個問題很多中小學生都遇到過，唯有胡家榮同學將它放在心上，落實在行動上。

其二，作者具有良好的創(chuàng)新思維能力，用盒子“咬人”的方式守護手機，既有趣又實用，原創(chuàng)性強。

其三，作者具有一定的動手實踐能力。一個初中生要完成這個作品是有一定難度的。這需要發(fā)明人在平時就非常熱愛科技創(chuàng)新活動，勇于實踐，還要學習與掌握程序編寫、模型制作等知識與技能。

這里需要指出的是，雖然這個項目具有一定的發(fā)展前景，但它只是一個粗糙的模型，如果要達到技術可應用的程度，要走的路還很長。