奔跑吧！小發(fā)明家

季海

初夏時(shí)節(jié)，鮮花吐艷，芳華正濃。記者來到綠樹掩映的科學(xué)島上，觀摩一場別開生面的安徽省青少年科技創(chuàng)新大賽。在現(xiàn)代科技館的展示臺上，100件小制作、小發(fā)明整齊地?cái)[放著，即將接受評委團(tuán)的測試和評判。它們是從全省3000多件參賽作品中，經(jīng)過各地市長達(dá)三個(gè)月的初賽、復(fù)賽后遴選出來的?？梢哉f，進(jìn)入決賽階段的作品，個(gè)個(gè)科技感十足，不但“顏值”高，還具有很強(qiáng)的獨(dú)創(chuàng)性和實(shí)用性。

在媒體的見證下，以中國工程院院士、中國科學(xué)院光機(jī)所所長劉文清領(lǐng)銜的評委團(tuán)經(jīng)過嚴(yán)格評判，100件作品分獲特等獎和一、二、三等獎。這些精妙的作品，凝聚著小發(fā)明家的智慧與汗水。它們有的創(chuàng)意新奇，有的做工精良，大多是同學(xué)們在生活與學(xué)習(xí)中獲得靈感、開動腦筋的奇思妙想之作，其中不乏給評委帶來陣陣驚喜的精品?，F(xiàn)在，就讓我們把鏡頭對準(zhǔn)部分獲獎?wù)?，了解一下他們的發(fā)明歷程吧。

王振宇——心中有個(gè)強(qiáng)國夢

在展臺的一角，一輛閃著警示燈、不斷發(fā)出語音提示的大貨車模型吸引了人們的目光，原來這是一件名為“大型車輛轉(zhuǎn)彎側(cè)向預(yù)警裝置”的作品。它的發(fā)明者是合肥市五十中天鵝湖校區(qū)八（8）班的王振宇，一位天資聰穎的發(fā)明小達(dá)人。

王振宇告訴記者，他曾看到一則報(bào)道：合肥大運(yùn)城附近發(fā)生一起車禍，一輛大貨車在右轉(zhuǎn)彎時(shí)由于存在視線盲區(qū)，掛倒了一輛直行的電動車，造成電動車上的兩名男子一死一傷。在痛心之余，王振宇想：能否設(shè)計(jì)一種用于大貨車的警示設(shè)備，在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)盲區(qū)內(nèi)的非機(jī)動車輛和行人，并及時(shí)發(fā)出警示信息呢？

經(jīng)過多方查閱資料，王振宇設(shè)計(jì)了一種大型車輛轉(zhuǎn)彎盲區(qū)檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用投影技術(shù)，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)在盲區(qū)投射光線，并通過激光雷達(dá)對盲區(qū)進(jìn)行掃描，一旦發(fā)現(xiàn)有非機(jī)動車輛或行人，立即通知駕駛員減速或停車，并通過車外的擴(kuò)音器提示非機(jī)動車輛及行人避讓。

這項(xiàng)發(fā)明讓王振宇奪得了合肥市和安徽省青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎，并被推薦于今年7月赴澳門參加第34屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽。同時(shí)，這項(xiàng)發(fā)明還獲得了國家專利，相關(guān)論文刊登在核心期刊《智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用》上。

對王振宇來說，科技創(chuàng)新是一個(gè)不斷試錯(cuò)和改正的過程，雖然艱苦，但卻有機(jī)會將課本上的知識轉(zhuǎn)化成實(shí)實(shí)在在的成果，無疑是一件很有意義的事情。

記者還獲悉，王振宇非常喜愛機(jī)器人競賽，曾奪得合肥市第10屆青少年機(jī)器人競賽一等獎、2017RCJ韓國賽冠軍以及中國賽亞軍、2018RCJ加拿大國際總決賽亞軍等獎項(xiàng)，為祖國爭得了榮譽(yù)。今年下半年，他還將代表中國隊(duì)遠(yuǎn)赴澳大利亞，參加2019RCJ世界杯總決賽。

王振宇說，他對自己未來的定位非常清晰，那就是成長為有擔(dān)當(dāng)、有抱負(fù)、有社會責(zé)任感的青年，實(shí)現(xiàn)心中“少年強(qiáng)則國強(qiáng)”的光輝夢想。

王浩丞——欲把海水變淡水

來自合肥市第四十五中學(xué)七（3）班的王浩丞，是個(gè)品學(xué)兼優(yōu)的小發(fā)明家：合肥市、廬陽區(qū)“三好學(xué)生”“優(yōu)秀學(xué)生干部”，華東賽區(qū)WER項(xiàng)目機(jī)器人比賽冠軍，合肥市第34屆青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎……各類獎項(xiàng)拿到手軟。今年6月，他又獲得第四屆合肥市“最美小創(chuàng)客”稱號。

之前，王浩丞聽老師說，地球上海洋面積超過70%，但海水資源并沒有得到充分利用。他還在雜志上看到，沙漠占國土面積60%的以色列，用先進(jìn)的海水淡化技術(shù)解決了國內(nèi)的缺水問題。于是，王浩丞也想利用海水蒸發(fā)的原理，發(fā)明一種便攜式海水淡化設(shè)備。

這個(gè)聽上去很簡單的想法，在實(shí)現(xiàn)過程中遇到了重重困難。首先是裝置的供能問題，如果采用傳統(tǒng)的接電方式，既不利于攜帶，也不環(huán)保。經(jīng)過全面細(xì)致的考慮，王浩丞最終選擇了太陽能供能裝置。

在測試過程中，太陽光提供的熱能有限，水分蒸發(fā)的速度較慢，王浩丞為此請教了老師。老師給出的建議是：要想提高海水蒸發(fā)的效率，必須將水分均勻地散布在空氣中。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)想，王浩丞的父母帶著他請教了一位工程師。工程師推薦采用小型超聲波霧化模塊，它產(chǎn)生的高頻諧振，能將液態(tài)水分子間的分子鍵打散，產(chǎn)生自然飄逸的水霧，從而大大提高海水淡化效率。

采納了這位工程師的意見后，王浩丞又增加了冷凝、通風(fēng)、過濾等裝置，完成了整個(gè)海水淡化裝置模型。這件作品在大賽上獲得了一等獎，受到了評委的一致好評。

談到發(fā)明的體會，王浩丞說：一是要不怕困難，勤于開動腦筋，敢于向?qū)＜液屠蠋熣埥?，找到解決問題的途徑;二是要善于觀察生活，設(shè)計(jì)的靈感往往來源于生活……

尹昊宇——

從小愛搞“小破壞”

就讀于亳州一中的尹昊宇，從小就愛提問，愛動手。有一次，他竟然將家里的一截水管拆下來，并把媽媽的化妝鏡打碎后取出玻璃片，組合成一架潛望鏡，為此還割傷了手指。面對這種“令人發(fā)指”的破壞行為，爸爸媽媽既好氣又好笑，但沒有責(zé)備他。這架潛望鏡雖然粗糙，卻是尹昊宇發(fā)明路上難忘的成果。

上高中后，尹昊宇癡迷于科技發(fā)明，他的作品曾兩次獲得亳州市青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎。去年，他從媒體上了解到，洞穴探險(xiǎn)是一種新興的戶外運(yùn)動，但是許多洞穴充滿危險(xiǎn)，貿(mào)然進(jìn)入會發(fā)生意外，甚至造成傷亡。他想：為何不發(fā)明一種專門用于洞穴探險(xiǎn)、充當(dāng)探路先鋒的微型機(jī)器人呢？

說干就干。在科技輔導(dǎo)員黃志山老師的幫助下，尹昊宇經(jīng)過反復(fù)嘗試，設(shè)計(jì)并發(fā)明出一種遙控探險(xiǎn)機(jī)器人雛形——這種輪式機(jī)器人能夠通過攝像頭勘察洞穴地形，并利用自帶的氣體檢測模塊，對洞內(nèi)二氧化碳和氧氣的濃度進(jìn)行檢測分析，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠓健?/p>

經(jīng)過實(shí)地測試，尹昊宇又對自己的發(fā)明進(jìn)行了改進(jìn)——采用三維云臺攝像頭，使機(jī)器人具備了360度的視角，拍攝現(xiàn)場更全面;將動力系統(tǒng)的四個(gè)輪子改為履帶，利于機(jī)器人在復(fù)雜地形中行進(jìn)。

尹昊宇的這個(gè)發(fā)明，實(shí)用性很強(qiáng)，先后在市級和省級大賽中脫穎而出，最終獲得了特等獎。下一步，他將對該項(xiàng)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，升級氣體檢測模塊，讓機(jī)器人可以檢測洞內(nèi)所有氣體濃度;采用Wi-Fi傳輸模塊，讓機(jī)器人不受洞穴深度的影響，能夠清晰地傳送視頻數(shù)據(jù)。

發(fā)明創(chuàng)造的過程雖然艱辛，但它充滿成就感。尹昊宇的夢想就是成為一名工程師，把知識與實(shí)踐融合起來，發(fā)明出有價(jià)值的東西，造福人類。

王梓丞——我給倉鼠減減肥

在淮北師大附中讀書的王梓丞，他的作品有些特別——倉鼠跑步機(jī)，這是什么呢？

原來，王梓丞平常喜歡養(yǎng)小倉鼠。這種傻傻萌萌的小精靈，給他的生活帶來了許多歡樂。他沒想到的是，小倉鼠由于營養(yǎng)過剩，一天天胖起來，行動也越來越遲緩。王梓丞看在眼里，急在心上：小倉鼠必須要減肥了！受跑步機(jī)的啟發(fā)，他決定給倉鼠制造一個(gè)自動跑步裝置。

王梓丞把自己的構(gòu)思告訴了科技輔導(dǎo)員張友東老師，得到了老師的支持。師生倆經(jīng)過商討，確定了要采購的器件——微型直流電動機(jī)、同步輪聯(lián)動軸、皮帶和直流驅(qū)動電源等。

等到器件全部備齊后，王梓丞在老師的指導(dǎo)下，開始動手制作起來：切割、組裝、固定……經(jīng)過幾天的努力，倉鼠跑步機(jī)終于誕生了。

經(jīng)過一段時(shí)間的試用，王梓丞發(fā)現(xiàn)倉鼠跑步機(jī)存在一個(gè)明顯不足：滾輪速度無法調(diào)節(jié)，時(shí)間一長容易讓倉鼠體力透支。怎么辦？這時(shí)，科技輔導(dǎo)員藍(lán)瀾老師給出了解決方案：給驅(qū)動裝置加上一個(gè)控速器，分為四個(gè)檔位，根據(jù)倉鼠的體能來設(shè)置奔跑的時(shí)間和速度。

有心人，天不負(fù)。升級版?zhèn)}鼠跑步機(jī)制作成功了，可愛的小倉鼠能夠繼續(xù)健康地成長了，王梓丞開心極了。

馬小婧——希望湖水變清澈

馬小婧是漁民的后代，對水有特殊的情感。去年夏天，馬小婧跟隨父母前往巢湖游玩，發(fā)現(xiàn)部分水域出現(xiàn)了藍(lán)藻，還看到水質(zhì)監(jiān)測船在湖面上來回穿梭，采集水樣。馬小婧想，如果有一種輕便小巧的智能設(shè)備，能夠隨時(shí)監(jiān)測水質(zhì)，那該多好啊！

從巢湖回來后，馬小婧決心發(fā)明一種能夠在水面上自主航行的水質(zhì)監(jiān)測儀。它不僅能夠通過攝像頭觀察和攝錄水面污染情況，還能自動對水體進(jìn)行取樣，有效降低環(huán)保人員的工作強(qiáng)度。

在設(shè)計(jì)作品的初期，可謂困難重重。好在馬小婧是合肥市第四十五中學(xué)啟航科學(xué)社的一員，社里有經(jīng)驗(yàn)豐富的科技輔導(dǎo)老師，也有參加過創(chuàng)新比賽的學(xué)長、學(xué)姐。在他們的幫助下，馬小婧從眾多方案中選擇了一種魚形無人遙控水質(zhì)取樣機(jī)，作為自己的設(shè)計(jì)方案。

圖紙出來了，但制作成品卻歷經(jīng)艱辛：一會兒電機(jī)不轉(zhuǎn)，一會兒焊接不牢。經(jīng)過多次失敗，馬小婧終于成功地將電池和電機(jī)的接線焊接在電路板上。在制作過程中，馬小婧學(xué)會了使用加工設(shè)備，學(xué)會了焊接電路，并成功應(yīng)用阿基米德定律解決了檢測儀的沉浮問題。

馬小婧的這臺“仿生水質(zhì)巡查機(jī)”，讓她在區(qū)、市和省級青少年科技創(chuàng)新大賽上一路過關(guān)斬將，獲得了參加全國青少年科技創(chuàng)新大賽的機(jī)會。

毛智健——想幫外公站起來

同樣來自合肥市第四十五中學(xué)的毛智健，也是一位科技發(fā)明小達(dá)人。他剛升入初中，就參加了學(xué)校的啟航科學(xué)社。

毛智健的外公因腿部患病臥床，特別想活動活動。毛智健想為疼愛自己的外公做些什么。做什么呢？一個(gè)想法電流般穿過他的腦海：如果發(fā)明一種坐著都可以訓(xùn)練腿部的機(jī)器，不就解決了外公不能運(yùn)動的問題了嗎？

沒有成品可供參考，毛智健苦思冥想了一個(gè)星期都沒有進(jìn)展。毫無頭緒之時(shí)，他突然想起了奶奶家的縫紉機(jī)。奶奶做衣服時(shí)，雙腳用力踩縫紉機(jī)的踏板，帶動雙腿不停地運(yùn)動。這不就是一個(gè)很好的鍛煉下肢的過程嗎？于是，一種“仿生下肢力量訓(xùn)練器”浮現(xiàn)在他的眼前。

從那以后，毛智健一有空就往學(xué)校實(shí)驗(yàn)室跑。在啟航科學(xué)社邵和義老師的幫助下，毛智健連續(xù)研制出三代下肢力量訓(xùn)練器。

這種訓(xùn)練器的工作原理是：訓(xùn)練者將雙腳置于踏板上，在電腦的控制下，踏板會上下前后移動，帶動雙腳做出抬升、下落、伸直、彎曲等動作，從而達(dá)到刺激腿部神經(jīng)、鍛煉下肢肌肉的目的。這種訓(xùn)練器不僅適用于殘疾人群，還非常適合那些在辦公室久坐的上班族。

在研制過程中，他遇到過多次失敗和挫折——電路燒斷，齒輪脫落，甚至還有在比賽前的幾小時(shí)機(jī)器不慎被摔壞的經(jīng)歷。挫折磨礪了他的意志，也告訴了他什么是堅(jiān)持，怎樣才能成功。

在獲得本次大賽的特等獎后，毛智健在筆記本上寫下了自己的感悟——

“以前我認(rèn)為自己的知識還算豐富，但是在實(shí)際操作中，常常發(fā)現(xiàn)自己想法幼稚。實(shí)踐出真知，只有多思考，多動手，才能稱得上是真正的學(xué)習(xí)。今后，我將加倍努力，爭取在創(chuàng)新的道路上更快更好地成長，為中華民族的偉大復(fù)興而刻苦學(xué)習(xí)！”