便于攜帶的折疊椅.ppt

1、關(guān)于隨時隨地休息問題的探究,組員：譚一帆 譚可夫 馬澎濤,指導(dǎo)老師：劉光,研究時間：2010年9月2011年3月,【摘要】我們經(jīng)常遇到這樣的情況：出門在外走累的時候，很想找個地方休息，可是凳子上坐滿了人，隨便坐下又覺得不舒服；記者在攝像過程中有時要用到滑動軌道，但軌道體積大，不方便架設(shè)類似的情況很多，人們也發(fā)明了一些便于攜帶的折疊椅之類的作品來解決隨時就座的問,題，但問題依舊。究其原因，還是沒有一款真正符合人們要求的椅子，于是我們就考慮設(shè)計一種便攜式工具，能解決人們隨時就座的問題，經(jīng)過反復(fù)思考和設(shè)計，最終設(shè)計了 “休憩隨身貼”這個作品，很好地解決人們出門時隨時隨地休息的問題,1、研究思路 為了

2、很好地解決問題，我們考慮利用機(jī)器人來解決。設(shè)計的基本思路如下： 首先是運(yùn)用樂高器材搭建一個框架，其中包括以下幾個組成部分：凳面、支撐支架、收放支架、方向控制器、主機(jī)、傳動裝置等。 然后通過編程的方式來控制機(jī)器人的運(yùn)行，查找其規(guī)律，觀察其收放時運(yùn)動狀態(tài)，傳動裝置的動力輸出情況，記錄方向控制的靈敏度，全部完成后進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。 再在上述步驟的基礎(chǔ)上，對作品各部分組成及功能進(jìn)行細(xì)化和強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)“隨身貼”的折疊與展開，能讓人馬上舒服的休息；同時設(shè)計一個輔助功能，就是通過芯片的控制，可以讓作品在平地上能平穩(wěn)滑動前行，而且其方向可以隨時調(diào)節(jié)。,2、機(jī)器人搭建在搭建方案商討時，我們本來想做一個類似辦公室椅子的

3、三角支架，也可以自由調(diào)控方向，但三個方向的支架與方形底盤不好相連，即使勉強(qiáng)搭起來也會穩(wěn)定性差，而且體型也會較大，所以底盤的設(shè)計是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。（1）底盤設(shè)計我們用器材搭了一個方形底盤，后來又在底盤四個方向上各安一個支架，裝上輪子。這樣雖然可以在一定程度上增強(qiáng)穩(wěn)定性，也可以由四個方向行進(jìn)，但問題是我們的輪子是裝在發(fā)動機(jī)上的，如果用我們器材中的輪子，便只能被馬達(dá)所固定，就只能走一,個方向，如此，當(dāng)作品向前移動時，左右方向的輪子便不能動。經(jīng)過討論，我們最終決定在前后方向上裝上支架和輪子。在制作上半部分時，我們想到要將主機(jī)安裝上去。但主機(jī)太重，如果安在四周則會重心偏移，且不易安裝，所以改成了以個四棱柱

4、框架，將主機(jī)放入其中，且靠近底盤以降低重心，這樣在安裝更容易，也好看些。搭完框架后，便做了一個大板子當(dāng)?shù)拭妫潭ê谩?（2）方向控制設(shè)計 我們需要隨時改變方向，便不得不安裝觸碰傳感器或光電傳感器，給主機(jī)傳遞信號。原本構(gòu)想是在四棱柱框架上的四條棱上各安裝一個光電傳感器，4個光電傳感器各控制一個方向。這種想法雖好，但對于編程的同學(xué)來說太過困難，所以不得不另換思路。 后來通過小組討論，我們得出一條方案，便是在底盤下部制作一個方向盤，控制前2個輪子的轉(zhuǎn)動，并要改出來便于使用者操作，而后2,個輪子則依靠馬達(dá)提供的動力向前驅(qū)動，隨后在板面下左右兩邊各安裝一個觸碰傳感器，控制整個機(jī)器的運(yùn)行方向。 這個過程耗

5、費(fèi)了相當(dāng)長的時間：在安裝方向盤時，因?yàn)榉较虮P控制前輪的轉(zhuǎn)動方向，而且是在底盤下部固定方向盤，而方向盤又要引出來，所以只能從后方引出，而從正后方這出會使使用者很不方便；又考慮從右后方引出，這雖然可行，但拼裝過程很是困難，我們找了許多元件都不合適，方向盤要轉(zhuǎn)動，而引出來的方向和底盤下部固定的方向不同，要使固定的地方中的棍子轉(zhuǎn)動，必須在轉(zhuǎn)折點(diǎn)找一個合適的元件，通過不懈努力，我們克服了這一困難。,（3）功能設(shè)計 在基本的大體構(gòu)型制作好后，可以說作品的大部分已經(jīng)完成，現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)休憩隨身貼的功能了。不過我們還是考慮到不同的人群適用的高度不同，所以我們還增加了一項任務(wù)，使機(jī)器能升高降低。開始時我們還無

6、靈感，不知如何下手。不過我們無意間看到了一件作品-升降房屋，頓時興奮起來。我們依照升降房屋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，仿照了一個升降器，裝在主機(jī)和板面之間，方便人們升降高度，到達(dá)自己滿意的高,度。在綜合分析和討論過程中，我們綜合了一些優(yōu)秀的設(shè)計方案，如盡量縮小支架與底盤的夾角，減小張開程度，使作品體型小巧靈活等，在經(jīng)過不斷修改完善后，最終搭建出符合適合的方案。,3、程序部分（背景即是部分程序展示） 為了讓我們的作品能夠順利的運(yùn)動起來，還必須給它加載“智能”，而這個智能則是通過電子程序編輯地方式來實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過小組內(nèi)部的討論，并綜合了指導(dǎo)老師給出的建議，我們選用了NXT的智能主機(jī)控制端，再結(jié)合我們這項作品的便于輸

7、入指令的實(shí)際需要，選用了紅外線光感測試儀與主機(jī)配合的形式，來完成信息的輸入和主機(jī)指令輸出的目標(biāo)。在程序編輯過程中由于最初計劃由4個紅外線光感測試儀分別接收前、后、左、右四個信息，而NXT程序控件中只能執(zhí)行“一列”數(shù)據(jù)，而不能同時接收并處理4個數(shù)據(jù)。這樣就導(dǎo)致了在程序編輯過程中過于繁瑣的程序路線。在意識到這個問題之后，我們并未急于動手，而是在書面上詳細(xì)的討論了程序各個功能區(qū)和它們之間的銜接部分，在進(jìn)過基本演算之后我們再次進(jìn)行了整個程序的編輯。編輯完成后，在機(jī)器上進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)操作時，由于程序的各個判斷部分過多，導(dǎo)致了系統(tǒng)停頓時間過長，使得整個機(jī)器在運(yùn)行上極不流暢，最后在老師的建議之下，我們改進(jìn)了整

8、個作品的設(shè)計，并將光控傳感器改為對信息更敏感且更便于操作的觸控傳感器，隨著作品搭建方面的改變省去了管理左，右功能地兩個傳感器的數(shù)據(jù)處理量。在接下來的程序編制之中我們吸取了前一次失敗的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。首先從最基本的前后運(yùn)動開始，再考慮實(shí)際情況需要逐步添加子程序，最后程序由簡到繁基本實(shí)現(xiàn)了前期對作品的各類需求。,四、作品驗(yàn)證,經(jīng)過反復(fù)的修改和加載“智能”，我們將作品制作出來，并進(jìn)行了驗(yàn)證，效果非常不錯。我們設(shè)計的這個便攜式工具，能很好地解決人們出門時隨時隨地休息的問題。 這個作品在科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性方面還有如下特點(diǎn)： 科學(xué)性：作品由樂高積木組件構(gòu)成，設(shè)計科學(xué)合理。 先進(jìn)性：運(yùn)用編程方式控制前進(jìn)方向

9、，可以隨時更改控制方式和方法。 實(shí)用性：出門在外可以方便攜帶，可以在平地平穩(wěn)移動。速度適宜，便于進(jìn)行場館的游覽和景點(diǎn)觀光。 創(chuàng)新點(diǎn)：方便攜帶，可在一定高度上進(jìn)行升降；在平地上可以平穩(wěn)移動；移動方向可以控制。,在此次活動中，雖說在最后我們基本完成了作品，并且在一定程度上實(shí)現(xiàn)了發(fā)明最初的設(shè)想。但由于第一次接觸此類機(jī)器人的搭建，在許多方面仍顯稚嫩。應(yīng)此在后續(xù)的討論中，小組成員就“休憩隨身貼”未來進(jìn)行了更遠(yuǎn)的規(guī)劃。首先我們可以通過觸動傳感器控制電機(jī)速度，從而控制機(jī)器人行走速度，使這個發(fā)明創(chuàng)造更加人性化。而且通過編程使其可以解放使用者的雙手，通過一次按鍵便可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的變化趨勢。這樣“隨身貼”便可以使用在記者在攝像過程中，幫助其進(jìn)行工作，也使得發(fā)明的多樣化得以體現(xiàn)。,五、研究拓展,六、心得體會 在機(jī)器人的研究發(fā)明中，我們遇到了許多困難，實(shí)驗(yàn)方案也幾經(jīng)修改。在每次的徹底失敗前，大家都有點(diǎn)灰心，應(yīng)為每一個方案的制定與實(shí)施都耗費(fèi)了組員的大量時間與精力，但失敗是無情的我們?nèi)藦奈聪胍^放棄。在機(jī)器人的研發(fā)方面我們都是新手，在一次次失敗后的總結(jié)中我們得到了提升，搭建技術(shù)和編程技巧到得到了提高，而更重要的是這種發(fā)明思維的