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“填坑”机器人 路见不平能出手
2015年7月22日 ?来源:北京晚报

高中生邢健杰发明的填坑机器人

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。

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,它们都不大,小的不过一张A4纸大小,最大的也不会超过1平方米;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,倒进坑里不就完了吗?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”字形轨道,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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