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水下机器人

光盐行者 (2024-03-10 08:21:40) 评论 (2)

在学校带过不少大学生的毕业设计,对美国学生的动手能力印象非常深刻。
中国学生一般来说在数学、工程方面的理论上的能力比较强,而且擅长于考试解题。而美国学生在理论方面相对来说差一些,但是动手能力、创新能力很强。当然我自己在国内上大学是40年以前的事了,现在的学生做什么样的毕业设计肯定跟我们那时候很不一样了。
有一个学期我带了四个大学生做毕业设计,他们的任务是设计一个水下机器人。这个机器人必须完全防水,能够潜到水下十几米,可以上下左右各个方向自由行动。机器人前方有一个灯,还有摄像机。机器人可以用有线传输的方式把水下的图像传到岸上。这种水下机器人的主要用途是用来检测水下建筑物的安全性。比如看桥墩,码头,船体上有没有裂缝。四个学生经过9个月的设计,做成了一个样本机。

先在岸上测试。在控制机器人的电脑上发出前进后退上下左右转弯各种指令以后,可以清楚地看到机器人上的各个马达都在正确的时候和方向驱动推进器。

https://youtu.be/jrfU2RyxOl4

最后的测试是到学校的体育馆的游泳池里做。事先跟体育馆的有关部门联系好了。有两个救生员为我们的学生提供服务。测试一开始就遇到了一个挑战。因为学生们在测试前一天做了一些设计上的临时改动,这使得机器人的重量有一点变化,但他们忘了调整浮力设计。这样在机器人马达没有开动的情况下,浮力没有基本上达到中性。本来重力和浮力应该基本上是抵消掉的,这样机器人才可以用马达很轻松地进行下潜上升。经过简短的讨论,学生们想出了一个临时解决的办法:在水下机器人边上绑了两个水瓶子,调整水瓶子里装的水就可以调整整个机器人的浮力。虽然这是一个临时的解决办法,但是却是一个可以在以后的正式产品里应用的一个非常巧妙的设计。

浮力调整好以后,毕业设计的最后测试就开始了。机器人在水下操练了各种动作,前进后退转弯下沉上浮,一切都按设计要求成功完成。水下摄影在控制电脑上可以清楚的看到摄像头照到的影像。

https://youtu.be/GwwlrMRWWfo


工学院的学生以男生居多。我带的这一组学生就是四个男生。体育馆派来协助我们测试的是两个女大学生,都是学文科的。看到我们的学生设计水下机器人在水下进行各种不同的操作,她们大呼小叫非常惊讶,觉得很酷。我跟她们开玩笑:想不想转到我们系来学工程啊?在女孩子面前露了一手,让我们的学生们很得意。

我带的这几个学生,平常考试成绩都很一般。但是到了毕业设计,很快发现他们头脑灵活,手很巧。很多东西他们会在网上搜索,学到很多课堂上没有教过的东西。这样的毕业设计的经历对他们来说是一种非常好的锻炼。我在40年前上大学时做的毕业设计跟他们这个一比简直太小儿科了。不知道国内现在大学的毕业设计是个什么水平。希望也能跟美国这些大学生差不多,这样才是与时俱进。光靠考试出成绩真的是不行了。 

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光盐行者

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