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标题: 高中生发明路面“填坑”机器人 3D打印原理借思路 [打印本页]

作者: iCAx开思网 时间: 2015-7-22 15:50
标题: 高中生发明路面“填坑”机器人 3D打印原理借思路
2015年7月22日讯，凡是骑过自行车的人，大概都有过被“坑”的经历：路面上大大小小的“伤口”，让骑车而过的你，稍不注意，就能享受到腾空欲仙“飞”一般的体验。大多数人遇到这种情况，在心里暗暗骂声倒霉也就罢了；而爱较真儿的高中生邢健杰，却开动脑筋，化不爽为动力，利用课余时间研发出“路面坑洼填补机器人”，并凭此拿下了第35届北京青少年科技创新大赛的发明创新一等奖。

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邢健杰

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图为“填坑”机器人

路面颠簸“坑”出创意

准高三生邢健杰，来自北京市第八中学，平时骑车上下学时，可没少被家门口路面上的坑坑洼洼给整过，“每次经过的时候，稍不注意，都要被咯噔一下，那种感觉真是不爽；那么长时间也没人修，于是我就有了把路面恢复平整的想法。”

邢健杰仔细观察了一下，被施工队“遗忘”的这些坑洼，其实是有一些共同之处的：首先，他们都不大，小的不过一张A4纸大小，最大的也不会超过1立方米；其次，一般来说，它们的形状及边缘都很不规则，而且分布比较分散。正是基于上述特点，派工程车或专业路面修补队来补这样一个坑，就显得有些大材小用，而且就其消耗的时间和人工成本来说，也有点儿得不偿失。

既然这样，那能不能做一辆自动的填补车直接执行程序指令，这样岂不是能大大节省人力？邢健杰开始琢磨起来。

3D打印原理借来补路

最开始，邢健杰想得很简单，不就是补路吗？小车装料，倒进坑里不就完了嘛。而真正试了一下，邢健杰才发现，事情没有那么容易，“小车经过路面坑洼的时候，轮子会紧接着把刚填进去的填充物给带出来，而且填充物的量也没法自动控制得刚刚好。”

邢健杰重新调整了下思路：既然要填坑，首先得让机器检测到坑的存在，其次得知道这个坑有多大。邢健杰开玩笑说，为了实现这两个功能的很多点子，都是被“没钱”给逼出来的。最开始，邢健杰了解到市场上有一种搭载着相机的模块，可以对坑洼进行拍照，并根据阴影分析出坑洼的深度从而按照相应程序计算出体积。而在昂贵的价格面前，邢健杰不得不另寻出路。

后来，邢健杰尝试在机器人上装一排红外测距传感器，来对坑洼各个部分的深度进行实时的测量。但是，问题又来了，除了大量的传感器带来的经费问题外，邢健杰也发现，无论排得多么密集，排成一排的红外传感器总会存在间隔，造成扫不到的死角遗漏。

既然如此，为什么不直接让红外测距传感器动起来呢？邢健杰在网上购置了一套“工字型”轨道，其中横着的轨道上搭载着一个模块，模块上装有红外扫描仪和释放填充物的释放槽；打开开关，模块可以与横着的轨道同时在相互垂直的方向上移动，由此，便实现了对坑洼360°无死角的扫描，“一下子省老钱了。”说到这里，邢健杰满是骄傲。

不过，对于邢健杰来说，整个项目最大的创新点还是在于填充时，借鉴了3D打印的思路。也不是没想过在机器人上直接架一个3D打印机，不过邢健杰了解到，3D打印目前支持的材料还难以保证对于路面的保护。退而求其次，邢健杰借鉴了3D打印技术的思路——将填充物逐层射于前期探测出的连续的物理层中，最后实现填平道路中坑洼的功能。

创意本子记录头脑风暴

其实，填补路面坑洼的机器人并不是邢健杰参加青创赛时的第一选择。他手上有一本“创意集锦”：薄薄的一个笔记本是他随身携带的宝物，头脑里一旦有了什么天马行空的想法创意，他就会第一时间记录下来。在最终确定做路面机器人之前，防侧翻小车、爬壁机器人等都曾是他头脑风暴的产物。“最终还是决定从自己的身边出发，选一个能解决实际问题的项目。”

邢健杰手上的机器人，还没有机会在他家门前路面上大展神威，不过为了测试功效，邢健杰特意买了个保温板，在上面抠了形状不同和大小不一的洞，来搜集测试数据，结果都没有让他失望。邢健杰觉得，他手上的这个路面坑洼填补机器人除了用于补路之外，缩小版还可以在掉漆的墙面、文物修复上大显神通；放大版则可以代替人工，在人工作业不够安全的地方比如高速公路上进行作业。

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