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沙漠种树机器人、健身洗衣机 “何同学们”脑洞大开

核心提示:不久前,B站“顶流”UP主“老师好我叫何同学”因研发了“Airdesk”,再次出圈。出生于中国互联网科技创新浪潮下的00后,被时代赋
发布日期:2021-11-27   来源:中国青年网   作者:中国青年网
不久前,B站“顶流”UP主“老师好我叫何同学”因研发了“Airdesk”,再次出圈。出生于中国互联网科技创新浪潮下的00后,被时代赋予了新的标签,了解世界的同时也在试图去改变。

在大学校园,也有一些“何同学”们脑洞大开:就像变形金刚一般,自行车车把可以向下折叠后变成前轮车锁;在书桌前学习,把“抖腿”的坏习惯变为洗衣机“动力”;家乡风沙太大,那就设定程序让机器人“驮着”树木去种植、浇水……这些00后发明者试图把隐藏在身边的“Bug”揪出来,融入创意去打造新产品。

直击身边的“痛点”

“原型机完成后第一次测试,黑抹布竟然洗白了,连我们自己都震惊了!”耗时19天,2003年出生的慕明星和同学们第一次把脑海中的想法一步步打磨成原型机,这让他们兴奋不已。

今年考入清华大学,慕明星开启了全新的校园生活。课业繁忙,回到寝室休息时间相同,“僧多粥少”的公用洗衣机成了他和同学们遇到的一大难题。“如果自己买一台迷你洗衣机放在寝室,还要面临用电等问题。我们能不能研发一台手动迷你洗衣机,手动操作还能健身?”

于是,慕明星和其他3名同学组成团队,开始设计研发“宿舍高效健身洗衣机”。做产品不能凭空想象。在一次班级讨论会上,慕明星将他们的初始方案草图展示后,却差一点儿被同学们提出的各种现实问题“摧毁”。

“初版方案设计中没有设计外桶,传动结构也还是天马行空的构想;考虑将来的产品要在学生宿舍和一些欠发达地区推广,定价不能太高,这就要求原材料的选择上要格外注意,同时还要保证衣服能够洗干净”。怎么办?慕明星告诉中青报·中青网记者,他一直记得老师说的“工程能力是锻炼出来的”,“我们要去尝试动手做出原型机,在过程中一步步解决问题”。

和慕明星一样,清华大学大一新生丁恺睿想用“折叠车把”,来解决教学楼前停车位拥堵的“疑难杂症”。最初讨论时,他在黑板上画出了草图,同学提出的“折叠下来能否锁住前轮”让他倍受启发:两个想法叠加,“折叠”后不仅节约了近一半空间,让相同区域可以停放更多车辆,同时还带来了新的优势。利用三角结构和锁扣设计,将折下的两根车把改造为前轮车锁,“就像钢铁侠胸前的反应堆,希望我们的设计能让自行车骑起来更加炫酷”。

作为交通工具,安全性应当被摆在首位。丁恺睿对记者说,他们已经将安全问题在实践中进行了反复考量,“例如加入了车把长度调节结构,但设计改装结构简单,并不会影响刹车、调档等基本功能”。

慕明星和丁恺睿的研究都是为了解决身边的痛点,而21岁的高鸿志想得更远。

在上海的百度研发中心办公室里,高鸿志正在参与新产品研发。今年从东北大学秦皇岛分校保研至中国科学技术大学,他觉得,实习机会和保研成绩的取得,和他大一时决定研发沙漠植树机器人有着密切关系。

高鸿志的家乡在甘肃省古浪县,小时候经历过“户外一分钟、身上全是沙”的沙尘天气,也在这些年看到了家乡的绿色越来越多。一次和朋友聊到沙漠种树的困难,这让他萌生了新的想法:“人力种树这么累,何不让机器人去种?作为自动化专业的学生,我们可以用专业知识去解决。”在各高校广泛掀起的创新创业浪潮下,他和来自机械工程、信息科学信息管理与信息系统等专业同学组成了“沙漠治理机器人”项目初创团队,开启了产品研发之路。

10月17日,清华大学第十一届创意大赛决赛现场,宿舍高效健身洗衣机团队成员刘辰昕、叶力玮、慕明星和王泰恒(由左至右)进行产品展示。

借助外力,在“拆”中学

基于平日的观察,打开脑洞,“我能做些什么”之后,就是“我要怎么做”了。尽管下定决心尝试走通研发产品的全流程,但如何迈出第一步,依旧是慕明星和团队成员们苦恼的。

“作为大一新生,专业课刚刚开始,知识结构还停留在高中。我们想到的办法是,拆解类似产品,研究其产品结构加以学习利用。”慕明星对记者说,他们的原型机原材料都是在网购平台和二手回收平台淘到的,“我们回收了一个不锈钢桶作为内桶,拆解了一个旋转式脱水拖把,将其中的主传动转轴移植到了洗衣机上,用类似的原理进行工作;在拆解其余部分时,还意外发现主轴固定钢珠可起到与滚珠轴承相同的作用,大大减小阻力,让洗衣机运行起来不费劲儿,等等。”

可是,“理想很丰满,现实很骨感”。产品组装和试验期间,他们经历了空载测试时桶轴意外断裂、图纸和实际工具无法匹配制作等窘境,最终在学校iCenter实验室的不断测试中找到了解决方案,“制图、切割、电焊等新技能都学会了”。在他们看来,尽管大一刚入学时缺乏专业知识,但“学会借助外力,不断试错,好的产品值得坚持去做”。

丁恺睿和团队成员也有同样的经历,“我们找到了iCenter的老师,希望获得帮助。比如,车把下方的两个齿轮就是有经验的老师们建议优化的,我们通过3D打印技术补加了上去,结构上也更加稳定了”。车锁则是从网上购入常规车锁后,通过切割重组了新的车锁。

高鸿志也坦言,和团队成员下决心研发沙漠治理机器人时,“专业知识还不太会,需要一边学习一边推进项目”。在最初的设计中,考虑到当地种植条件,他们把水、营养剂、固体营养等做成树苗保护套,提供树苗前期生长必须的营养,机器人就可以背着“背篓”,伸出机械臂抓取树苗进行种植。

“从实际出发,机器人只负责种树有些‘浪费’,如果要替代人工种植,那就要渗透整个种植工作的全流程。比如让结束种树的机器人进行营养剂补充,定期浇水等。”全新的机械结构、全新的技术,对于一群大学本科生来说,似乎“很难快速实现”。“靠我们当时的技术,只能让机器人傻傻地动起来,根本达不到期望目标。了解到飞桨平台上汇聚了很多成熟的深度学习和开源技术,即使我们是初学者,也可以使用平台上的开发套件,快速地把AI感知等技术加以应用,让我们的机器人变得更加智能”。

高鸿志告诉记者,在进行沙漠植物识别功能设置时缺少实际数据,也没办法去沙漠收集。飞桨平台工作人员帮他们联系到了平台上在甘肃兰州的开发者,借助他们的数据完成了这项重要的AI识别功能。“目前,这款互联网机器人已经具备种树、养护、避障等功能,并有自己适配的控制系统、AI感知能力和云端数据监测系统”。他们前后经历了很多版本的更迭,研发了跑通各项功能的小型样机,参与各种创新创业大赛,希望能吸纳评委的建议继续完善。目前,团队已从最初的4个人发展到了几十人,高鸿志十分感慨,“为了一件我们都认为很有意义的事情,同学们一直在齐心协力地努力”。

去年下半年,他们将小型样机等比例放大制成实际应用的测试机,在秦皇岛的沙地上开始了新阶段的测试和改进。他们的下一目标是希望机器人结构更加简洁、运行更加高效,程序上的路径规划更加合理。

2020年10月15日,河北秦皇岛某沙滩上,“沙漠治理机器人”项目团队正在进行实地测试。图为团队成员李佳洛(左一)、赵翔宇(右一上)、高鸿志(右一下)。

“何同学们”期待产品惠及大众

高鸿志也曾考虑过成立公司进行商业化,但因为沙漠治理具有的公益性和特定区域性,市场需求小,很难达到盈利。借助学校创业孵化园的扶持和入选百度星辰计划,他们觉得,“目前就是要尽最大努力把产品打磨得更加完善,期待未来投入使用后能够解决更多现实问题”。

慕明星也很自信地认为,“我们准备长线化进行产品研发,赚取我们的第一桶金”。

目前,折叠车把自行车和宿舍高效健身洗衣机都在进行外观专利申请。丁凯睿和团队成员们告诉记者,虽然产品还需要继续打磨细节,但他们还是希望探索将折叠车把应用在共享单车上。慕明星认为,“从关注到身边的问题,到如今推出第一代原型机,尽管我们的产品在制造工艺上还很稚嫩,但把‘不可能’变为‘可能’的过程很有成就感”。第一次戴上领带,走上清华大学第十一届创意大赛大一新生专场的决赛舞台,慕明星觉得,这是他们的“产品发布会”,“我们正在打造第二代产品,相信未来可以不局限于学生宿舍使用,户外、电力缺乏等场景,甚至第三世界国家的民众都可以使用”。

10月17日,清华大学第十一届创意大赛决赛现场,“炫酷易停可变锁折叠车把”团队获得金奖。图为团队成员罗俊林(左二)、李远卓(左三)、丁恺睿(右三)、刘洋(右二)和他们的产品。
 
 
 
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