风雨桥巡线机器人的制作

一、设计缘起

风雨桥是广西的标志性建筑之一，入选“世界十大最不可思议桥梁”。其不可思议之处是全桥不使用一钉一铁，建造者在桥柱上凿出无数个大小不一的孔眼，再用木料凿榫衔接。为了便利游客，让更多游客了解风雨桥，我（许钰佳）、许安俊和史明亮三人决定制作一个为游客自动讲解风雨桥的巡线机器人。

二、指导老师与设计者介绍

林土淇，南宁市位子渌小学科技总辅导员。荣获2019年南宁市青少年爱科学实践活动“表现突出组织工作者”荣誉称号、2016首届青少年创客活动暨第七届青少年机器人活动“优秀教练员奖”。

许钰佳，五年级，负责设计巡线机器人的程序，组装、搭建模型。

许安俊，四年级，负责搭建风雨桥模型和美化风雨桥外观。

史明亮，四年级，负责设计、搭建风雨桥模型。

三、需要材料

KT板底面1个、数字雕刻机1个、颜色传感器1个、主控1个、巡线轨一条、电池1个、电机2个、光电传感器4个、机器人积木若干个、连接线若干条。

四、科创过程

第1步：实地观察风雨桥。

我们三人都没有实地观察过风雨桥，对风雨桥的构造、所用木料、建造原理等都没有直观的感受。我们三人先到图书馆查阅了相关书籍，然后在林老师带领下到相思湖风雨桥参观，并观察和记录风雨桥的建筑结构和外观线条特色。另外，据我们三人观察，有的游客喜欢跟着导游游览，有的游客则喜欢自己用智能设备搜索资料，独自参观风雨桥。

指导老师林土淇：学生实地考察风雨桥不仅可以直观地感受风雨桥的魅力，还可以在现场了解游客的游览需求，有助于學生根据实际情况设计机器人讲解路线与撰写风雨桥的讲解词。

第2步：搭建风雨桥模型。

最初，我们三人决定自己动手制作风雨桥模型，但我们发现风雨桥榫卯结构很难仿制;我们又尝试利用积木搭建模型，但积木不能很好地体现出风雨桥的外观线条与轮廓;我们又想利用雕刻机制作风雨桥，但发现制作的工作量很大……最后，我们网购了风雨桥木质模型，并给模型涂上了颜色。

指导老师林土淇：学生尝试了多种方法制作模型，最后选择了网购模型。但网购模型的个别榫卯结构配件衔接不紧密，学生还额外使用了玻璃胶、热熔胶等材料进行加固。模型制作并不是本项目的重点环节，所以学生将更多的精力花在了机器人的制作、编程与调试上。

第3步：制作巡线机器人。

我们三人利用学校机器人社团提供的积木颗粒、控制器等器材，制作了一个巡线机器人。在制作与运行的过程中，出现了一些状况，比如巡线机器人的电机“罢工”、电池没电……有一次，还遇到了机器人左后轮的齿轮未固定好，导致巡线机器人出现了左右两边轮子的行驶速度不一致的问题。

指导老师林土淇：三位学生在学校社团培训课上，基本掌握了利用积木颗粒搭建机器人的技能，但需要提高遇到突发故障的解决能力，吸取经验教训，测试前检测电机并多预备一块电池。

第4步：设计巡线路线与程序。

为了满足不同游客的需求，我们用四个光电传感器设计了两种巡线方式：一种是重复往返巡线方式，一种是固定点巡线方式。

指导老师林土淇：巡线机器人在巡线的过程中，显示屏会显示光电传感器的数值，学生能够直接看到光电传感器的数值变化，然后根据光电传感器的数值变化来确定底盘电机的速度。

第5步：录制讲解语音，设置讲解二维码，编写讲解程序。

我们三人录制了讲解语音，但发现编程软件限制语音文件的格式。若直接转换文件格式，则要用到转换软件，而转换软件需要收取使用费。为了节省成本，我们使用剪映软件与音频采集器，完成了语音转换的任务，并顺利将语音文件插入程序中。

第6步：总结。

在制作巡线机器人的过程中，我们三人每天训练结束后，都会写一篇工程日记，记录遇到的问题、优化方法、第二天的目标等内容。

教师寄语：从三位学生的工程日记中可以发现，三人每天都在进步，每个人的编程、操控能力都有所提高。三位学生在制作巡线机器人的过程中，不仅感受到了制作模型的快乐，提高了动手能力和逻辑思维能力，还增加了民族自豪感和自信心。希望三位学生戒骄戒躁，再接再厉，创作出更多更好的作品！