智能輪椅新功能很神奇 小學生創新發明解了殘疾人出行之困

2021-01-09 北晚新視覺網

2016年6月21日訊,輪椅的發明,無疑為那些腿腳不便的人們提供了新型的出行工具。然而,雙腿雖然得到了解放,身體囿於方圓數寸之內,對道路的掌控能力也隨之下降。突然出現了坑坑窪窪怎麼辦?「剎車」不及時怎麼辦?一系列的問題為輪椅出行帶來各種安全隱患。

小學生發明解了殘疾人出行之困

來自史家小學通州分校的五年級學生王天琦與自己的小夥伴們,注意到了輪椅出行可能帶來的不便,開動腦筋,打造了一款「智能輪椅」。該項目在ROBOFEST世界機器人錦標賽中國賽區創意賽中拿下小學組一等獎,並在前不久由團中央未來網、北京歡樂谷等共同舉辦的「第二屆全國少年兒童科技創新大賽」上拿下網絡人氣獎。

「眼鏡」讓輪椅變智能

最初版本的「智能輪椅」由輸入了程序的控制模塊、紅外感應模塊、電池、報警模塊等組成。使用者戴上特製「眼鏡」之後,「眼鏡」上搭載的紅外感應模塊將感應到的人雙眼的睜閉狀態反饋給控制模塊,控制模塊根據提前輸入的編程來完成相應的狀態改變:雙眼睜開,輪椅正常前行;雙眼閉合,輪椅停止;閉合左眼,輪椅向左轉彎;閉合右眼,輪椅向右轉彎。此外,輪椅前方還加載了一個突出的「懸崖勒馬」,當上面的傳感器探測到「懸崖」或者突然出現的下行樓梯時,輪椅將自動發出警報並開始後退。

這看似簡單的動作控制,真正實現起來卻並不容易。控制模塊要通過監測眼睛的閉合狀態來做出判斷,倚賴的就是程序設定值與紅外傳感器傳來數據的比較。這時,問題就來了,特製「眼鏡」怎麼戴、戴著時的鬆緊、與眼睛的距離和角度等都直接影響到紅外傳感器的監測數據,進而也就影響到了「大腦模塊」的判斷。

為解決這個問題,隊長王天琦和小夥伴們沒少費心思:他和來自運河小學的馬澤勇配合測試;北京教育科學研究院通州區第一實驗小學的王涵石和來自育才學校通州分校的聶欣陽主抓編程。前前後後磨了好幾天,四個孩子才把這事兒完全搞定。

初上賽場被「潑冷水」

2016年1月底,王天琦和小夥伴們拿著自己日夜趕出來的作品來到了北京交通大學,這裡是ROBOFEST世界機器人錦標賽中國賽區的比賽現場——這也是他們第一次參加大型比賽。

初上賽場,到了現場展示環節,「意外」卻發生了:「眼鏡」戴到評委臉上,不管眼睛怎麼眨巴,輪椅就是不聽話。王天琦這時才意識到,自己作品有一個致命缺陷。原來,作品的測試是以王天琦的臉型及面部特徵採集到的數據為依據,換了個人,數據採集發生變化,智能輪椅的「大腦」當然也直接失靈!雖然四個人的作品由於創意突出,最終還是拿下了小學組的一等獎和現場人氣獎,但是王天琦的心裡卻留下了個小疙瘩,他琢磨著,該怎麼將這「個體性」帶來的結果差異減少到最低呢?
這時,手柄創意進入到王天琦視野中。思路有了,下面的改造便都順理成章,將眼鏡上的紅外傳感設備直接轉移到手持長柄上即可。唯一有區別的是,1.0版本作品是通過眼睛閉合來控制輪椅狀態;升級後的手柄版本,則是通過左右鍵的觸碰來控制輪椅行進。

獨自出徵赴美參賽

拿下中國賽區的小學組一等獎之後,王天琦和小夥伴們便投入到了新的學習和生活當中,沒想到一個多月之後,一個電話給他們帶來了新的驚喜。初賽的優異成績為他們小組贏得了前往美國參加最終對決的機會!

驚喜過後,等冷靜下來,仔細查看比賽詳情時,王天琦又懵了:「創意賽」名額已經報滿,留給王天琦的選擇只有「未知賽」。所謂「未知賽」,也就是所有的比賽內容在比賽之前對於選手來說都是未知的,選手需要現場抽題,根據題目給出的任務,經過兩個小時左右的準備時間之後,在半個小時的比賽時間裡現場完成編程、組裝和測試,這對於王天琦來說可是個超級挑戰。一番考量之後,王天琦還是決定代表四人小團隊獨自「出徵」,與北京的其他幾支參賽隊伍一起赴美應戰。

夜裡三點剛到美國的王天琦,時差還沒倒過來,第二天爬起來就得開始比賽。艱難的未知賽已經夠讓王天琦手忙腳亂了,而聽完題目之後,天琦更慌了,「打在PPT上的題目,我也就只能認出幾個單詞。」幸好一旁的翻譯解了天琦的難堪和緊張。磕磕絆絆完成了未知賽的題目,王天琦一出賽場,就癱在場外的沙發上睡著了。

「也沒想到能拿什麼名次,就是覺得自己盡力了,也就沒有什麼遺憾了。」

至今,王天琦依然沒有放下曾經將他送到美國賽場的「智能輪椅」,改造和完善也在斷斷續續地進行中。搭了拆、拆了搭,對於作品的各個零部件,王天琦也越來越熟悉。之前4個人花一個星期才能搭建起來的作品,如今天琦花一個小時就能完成,「未來的手柄可以更小、更集聚,攜帶起來也可以更便捷。」王天琦說道。

 

來源:北京晚報 北晚新視覺網  記者 牛偉坤 文並圖

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