APP下载

智能手机管理机器人

2022-11-04沈阳市南昌中学胡家荣

发明与创新 2022年32期
关键词:舵机超声波怪兽

◎沈阳市南昌中学 胡家荣

虎视眈眈家中放,八面威风震四方。手机和你遥相望,尔独何辜限河梁。

——写给“家益”的诗

放假前,一想到能和爸爸妈妈待在一块儿,我别提有多兴奋了。放假后,我却高兴不起来——爸爸妈妈似乎很喜欢玩手机,陪伴我的时间很少。所以,我有了设计一个智能手机管理机器人的想法。

我希望爸爸妈妈能在特定家庭时间不玩手机,让智能手机管理机器人帮我看管他们的手机。如果有人要拿走手机,它会“咬人”或报警,但是如果遇到紧急情况需要接听电话,也可以通过特定的操作及时接听。

我期待这个机器人能走进千家万户,让更多的家庭享受美好生活,所以我给机器人起了个名字——家益。

一、家益1.0模型制作

如图1,我先设计图纸,再按照图纸制作模型。

家益1.0的外形就像一只怪兽,“怪兽”的身体是用纸盒做的,上面安装了超声波距离传感器,作为“怪兽”的眼睛。纸盒内部右侧放入Arduino主控板、扩展版、时钟模块和舵机。

接着,我将卡纸剪成锯齿状,作为“怪兽”的牙齿,然后用妈妈的旧围脖给它披了件外衣,还在超声波距离传感器两侧装上红色LED灯,使它的眼睛看起来炯炯有神。

图1 家益1.0制作过程

我采用舵机摆臂加雪糕棍的方式,用热熔胶将雪糕棍粘贴在舵机臂上,加长舵机的力臂,以便“怪兽”嘴巴的张开和闭合,但不太美观。在防止手机被取出的实验中,我发现从侧面取手机时,超声波距离传感器不能及时感应。于是,我在家益1.0的基础上对机器人进行了改进。

二、家益2.0模型制作

我用爸爸装红酒的木盒做“怪兽”的身体,这样机器人的结构更结实。接着,我把超声波距离传感器改装在“怪兽”嘴巴的下方,这样更容易感应到取手机者的靠近。在盒子内部右侧分别放入Arduino主控板、扩展版、时钟模块和舵机。

家益1.0通过超声波距离传感器感应手机是否被放入,效果不理想,我将其改为环境光传感器来实现这部分功能。为解决装置无法感应人们从侧面取手机的问题,我多次测试了环境光传感器的取值范围。如果环境光传感器感应到光,那么“怪兽”嘴巴就会加快咬合频率,防止手机被取出。我还用乒乓球制作“怪兽”的眼睛,红色LED灯让“怪兽”的眼睛不仅看起来炯炯有神,而且样子更威武了,如图2。

图2 家益2.0模型

三、硬件连接

我用linkboy设计系统硬件连接图,如图3。

系统包括Arduino UNO主控板和扩展板、时钟模块、环境光传感器、四位数码管、舵机、按钮、超声波距离传感器、两个红色LED灯、蜂鸣器。

图3 硬件连接图

四、程序编写

我通过Mixly编写程序,用分支结构实现时间和按钮操作的判断,用循环结构去除按钮抖动,感应手机的状态,用变量记录系统启动时间。

智能手机管理机器人的日常功能相当于一个电子表,通过设定两种不同的模式进入“看守”手机状态,一种是固定时间模式,一种是任意时间模式。

智能手机管理机器人通电后,电子时钟功能启动,红色LED灯亮起,亮度设定为80。当按下按钮或规定时间到达时,红色LED灯的亮度变为255,蜂鸣器响起,提示使用者需将手机放入,舵机工作,盒子打开。当环境光传感器感应到手机已放入后,等待5秒钟,舵机旋转使“怪兽”嘴巴变为微微张开的状态,系统开始计时。

之所以让“怪兽”的嘴巴微微张开,是因为如果电话响起,可以让使用者看一下是否有必要接听。在此期间,如果有人强行取出手机,“怪兽”感应到有人靠近,就会不断“咬人”。如果是必须接听的电话,经过管理者的同意可以按下机器人旁边的红色开关按钮,停止程序运行,取出手机接听电话。制作过程如图4。

由我设计和制作的家益2.0智能手机管理机器人已经在我家用起来了。我们每天都有固定的家庭时间,一起看书、讨论问题等,其间,爸爸妈妈的手机由智能手机管理机器人来管理,这样,他们陪伴我的时间多了,玩手机的时间少了,家庭生活又变得快乐了起来。

图4 家益2.0制作过程

(指导老师:焦大鹏)

专家点评

胡家荣同学的“智能手机管理机器人”是一项具有童真童趣的原创发明作品。

其一,这项作品的完成,说明作者具有良好的创新意识,能够从大家不太在意的家庭生活现象中找到“需要”,从而解决爸妈喜欢玩手机,陪伴自己的时间很少的问题。这个问题很多中小学生都遇到过,唯有胡家荣同学将它放在心上,落实在行动上。

其二,作者具有良好的创新思维能力,用盒子“咬人”的方式守护手机,既有趣又实用,原创性强。

其三,作者具有一定的动手实践能力。一个初中生要完成这个作品是有一定难度的。这需要发明人在平时就非常热爱科技创新活动,勇于实践,还要学习与掌握程序编写、模型制作等知识与技能。

这里需要指出的是,虽然这个项目具有一定的发展前景,但它只是一个粗糙的模型,如果要达到技术可应用的程度,要走的路还很长。

猜你喜欢

舵机超声波怪兽
超声波诊断甲状腺结节的临床应用观察
有一个怪兽
失眠这个小怪兽
蝙蝠的超声波
蝙蝠的超声波
海太克HS—1100WP数字舵机
超音速舵机保护器
菜鸟看模型
小怪兽长成大怪兽
舵机的应用