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沙漠種樹機器人、健身洗衣機……00后“何同學(xué)們”腦洞大開

2022-02-08 16:06
來源:中國青年報

不久前,B站“頂流”UP主“老師好我叫何同學(xué)”因研發(fā)了“Airdesk”,再次出圈。出生于中國互聯(lián)網(wǎng)科技創(chuàng)新浪潮下的00后,被時代賦予了新的標(biāo)簽,了解世界的同時也在試圖去改變。

在大學(xué)校園,也有一些“何同學(xué)”們腦洞大開:就像變形金剛一般,自行車車把向下折疊后變成前輪車鎖;在書桌前學(xué)習(xí),把“抖腿”的壞習(xí)慣變?yōu)橄匆聶C“動力”;家鄉(xiāng)風(fēng)沙太大,那就設(shè)定程序讓機器人“馱著”樹木去種植、澆水……這些00后發(fā)明者試圖把隱藏在身邊的“Bug”揪出來,融入創(chuàng)意去打造新產(chǎn)品。

直擊身邊的“痛點”

“原型機完成后第一次測試,黑抹布竟然洗白了,連我們自己都震驚了!”耗時19天,2003年出生的慕明星和同學(xué)們第一次把腦海中的想法一步步打磨成原型機,這讓他們興奮不已。

去年考入清華大學(xué)后,慕明星開啟了全新的校園生活。課業(yè)繁忙,回到寢室休息時間相同,“僧多粥少”的公用洗衣機成了他和同學(xué)遇到的一大難題。“如果自己買一臺迷你洗衣機放在寢室,還要面臨用電等問題。我們能不能研發(fā)一臺手動迷你洗衣機,手動操作還能健身?!?/p>

于是,慕明星和其他3名同學(xué)組成團隊,開始設(shè)計研發(fā)“宿舍高效健身洗衣機”。做產(chǎn)品不能憑空想象。在一次班級討論會上,慕明星將他們的初始方案草圖展示后,差一點兒被同學(xué)提出的各種現(xiàn)實問題“摧毀”。

“初版方案設(shè)計中沒有設(shè)計外桶,傳動結(jié)構(gòu)也還是天馬行空的構(gòu)想;考慮將來的產(chǎn)品要在學(xué)生宿舍和一些欠發(fā)達地區(qū)推廣,定價不能太高,這就要求原材料的選擇上要格外注意,同時還要保證衣服能夠洗干凈”。怎么辦?慕明星告訴中青報·中青網(wǎng)記者,他一直記得老師說的“工程能力是鍛煉出來的”,“我們要去嘗試動手做出原型機,在過程中一步步解決問題”。

和慕明星一樣,清華大學(xué)大一新生丁愷睿想用“折疊車把”,來解決教學(xué)樓前停車位擁堵的“疑難雜癥”。最初討論時,他在黑板上畫出了草圖,同學(xué)提出的“折疊下來能否鎖住前輪”讓他備受啟發(fā):兩個想法疊加,“折疊”后不僅節(jié)約了近一半空間,讓相同區(qū)域可以停放更多車輛,還帶來了新的優(yōu)勢。利用三角結(jié)構(gòu)和鎖扣設(shè)計,將折下的兩根車把改造為前輪車鎖,“就像鋼鐵俠胸前的反應(yīng)堆,希望我們的設(shè)計能讓自行車騎起來更加炫酷”。

作為交通工具,安全性應(yīng)當(dāng)被擺在首位。丁愷睿對記者說,他們已經(jīng)將安全問題在實踐中進行了反復(fù)考量,“例如加入了車把長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu),但設(shè)計改裝結(jié)構(gòu)簡單,并不會影響剎車、調(diào)檔等基本功能”。

慕明星和丁愷睿的研究都是為了解決身邊的痛點,21歲的高鴻志想得更遠。

在上海的百度研發(fā)中心辦公室里,高鴻志正在參與新產(chǎn)品研發(fā)。去年從東北大學(xué)秦皇島分校保研至中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),他覺得,實習(xí)機會和保研成績的取得,和他大一時決定研發(fā)沙漠植樹機器人有著密切關(guān)系。

高鴻志的家鄉(xiāng)在甘肅省古浪縣,小時候經(jīng)歷過“戶外一分鐘、身上全是沙”的沙塵天氣,也在這些年看到了家鄉(xiāng)的綠色越來越多。一次和朋友聊到沙漠種樹的困難,他萌生了新的想法:“人力種樹這么累,何不讓機器人去種?作為自動化專業(yè)的學(xué)生,我們可以用專業(yè)知識去解決。”在各高校廣泛掀起的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)浪潮下,他和來自機械工程、信息科學(xué)信息管理與信息系統(tǒng)等專業(yè)的同學(xué)組成了“沙漠治理機器人”項目初創(chuàng)團隊,開啟了產(chǎn)品研發(fā)之路。

借助外力,在“拆”中學(xué)

基于平日的觀察,打開腦洞,“我能做些什么”之后,就是“我要怎么做”了。盡管下定決心嘗試走通研發(fā)產(chǎn)品的全流程,但如何邁出第一步,依舊是慕明星和團隊成員們苦惱的。

“作為大一新生,專業(yè)課剛剛開始,知識結(jié)構(gòu)還停留在高中。我們想到的辦法是,拆解類似產(chǎn)品,研究其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)加以學(xué)習(xí)利用?!蹦矫餍菍τ浾哒f,他們的原型機原材料都是在網(wǎng)購平臺和二手回收平臺淘到的,“我們回收了一個不銹鋼桶作為內(nèi)桶,拆解了一個旋轉(zhuǎn)式脫水拖把,將其中的主傳動轉(zhuǎn)軸移植到了洗衣機上,用類似的原理進行工作;在拆解其余部分時,還意外發(fā)現(xiàn)主軸固定鋼珠可起到與滾珠軸承相同的作用,大大減小阻力,讓洗衣機運行起來不費勁兒,等等?!?/p>

可是,“理想很豐滿,現(xiàn)實很骨感”。產(chǎn)品組裝和試驗期間,他們經(jīng)歷了空載測試時桶軸意外斷裂、圖紙和實際工具無法匹配制作等窘境,最終在學(xué)校iCenter實驗室的不斷測試中找到了解決方案,“制圖、切割、電焊等新技能都學(xué)會了”。在他們看來,盡管大一剛?cè)雽W(xué)時缺乏專業(yè)知識,但“學(xué)會借助外力,不斷試錯,好的產(chǎn)品值得堅持去做”。

丁愷睿和團隊成員也有同樣的經(jīng)歷,“我們找到了iCenter的老師,希望獲得幫助。比如,車把下方的兩個齒輪就是有經(jīng)驗的老師建議優(yōu)化的,我們通過3D打印技術(shù)補加了上去,結(jié)構(gòu)上也更加穩(wěn)定了”。車鎖則是從網(wǎng)上購入常規(guī)車鎖后,通過切割重組了新的車鎖。

高鴻志也坦言,和團隊成員下決心研發(fā)沙漠治理機器人時,“專業(yè)知識還不太會,需要一邊學(xué)習(xí)一邊推進項目”。在最初的設(shè)計中,考慮到當(dāng)?shù)胤N植條件,他們把水、營養(yǎng)劑、固體營養(yǎng)等做成樹苗保護套,提供樹苗前期生長必須的營養(yǎng),機器人就可以背著“背簍”,伸出機械臂抓取樹苗進行種植。

“從實際出發(fā),機器人只負責(zé)種樹有些‘浪費’,如果要替代人工種植,那就要滲透整個種植工作的全流程。比如讓結(jié)束種樹的機器人進行營養(yǎng)劑補充,定期澆水等?!比碌臋C械結(jié)構(gòu)、全新的技術(shù),對于一群大學(xué)本科生來說,似乎“很難快速實現(xiàn)”?!翱课覀儺?dāng)時的技術(shù),只能讓機器人傻傻地動起來,根本達不到期望目標(biāo)。了解到飛槳平臺上匯聚了很多成熟的深度學(xué)習(xí)和開源技術(shù),即使我們是初學(xué)者,也可以使用平臺上的開發(fā)套件,快速地把AI感知等技術(shù)加以應(yīng)用,讓我們的機器人變得更加智能”。

高鴻志告訴記者,在進行沙漠植物識別功能設(shè)置時缺少實際數(shù)據(jù),也沒辦法去沙漠收集。飛槳平臺工作人員幫他們聯(lián)系到了平臺上在甘肅蘭州的開發(fā)者,借助他們的數(shù)據(jù)完成了這項重要的AI識別功能。“目前,這款互聯(lián)網(wǎng)機器人已經(jīng)具備種樹、養(yǎng)護、避障等功能,并有自己適配的控制系統(tǒng)、AI感知能力和云端數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)”。他們前后經(jīng)歷了很多版本的更迭,研發(fā)了跑通各項功能的小型樣機,參與各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽,希望能吸納評委的建議繼續(xù)完善。目前,團隊已從最初的4個人發(fā)展到了幾十人,高鴻志十分感慨,“為了一件我們都認為很有意義的事情,我們一直在齊心協(xié)力地努力”。

去年下半年,他們將小型樣機等比例放大制成實際應(yīng)用的測試機,在秦皇島的沙地上開始了新階段的測試和改進。他們的下一目標(biāo)是希望機器人結(jié)構(gòu)更加簡潔、運行更加高效,程序上的路徑規(guī)劃更加合理。

“何同學(xué)們”期待產(chǎn)品惠及大眾

高鴻志也曾考慮過成立公司進行商業(yè)化,但因為沙漠治理具有的公益性和特定區(qū)域性,市場需求小,很難達到盈利。借助學(xué)校創(chuàng)業(yè)孵化園的扶持,他們覺得,“目前要盡最大努力把產(chǎn)品打磨得更加完善,期待未來投入使用后能夠解決更多現(xiàn)實問題”。

慕明星也很自信地認為,“我們準(zhǔn)備長線化進行產(chǎn)品研發(fā),賺取我們的第一桶金”。

目前,折疊車把自行車和宿舍高效健身洗衣機都在進行外觀專利申請。丁愷睿和團隊成員們告訴記者,雖然產(chǎn)品還需要繼續(xù)打磨細節(jié),但他們還是希望探索將折疊車把應(yīng)用在共享單車上。慕明星認為,“從關(guān)注到身邊的問題,到如今推出第一代原型機,盡管我們的產(chǎn)品在制造工藝上還很稚嫩,但把‘不可能’變?yōu)椤赡堋倪^程很有成就感”。第一次系上領(lǐng)帶,走上清華大學(xué)第十一屆創(chuàng)意大賽大一新生專場的決賽舞臺,慕明星覺得,這是他們的“產(chǎn)品發(fā)布會”,“我們正在打造第二代產(chǎn)品,相信未來可以不局限于學(xué)生宿舍使用,戶外、電力缺乏等場景,甚至第三世界國家的民眾都可以使用”。(中青報·中青網(wǎng)記者 孟佩佩 )

責(zé)任編輯:劉祎楠

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