仿生機器人活動的巨大魅力

羅雪華

仿生學是模仿生物的特殊本領的一門科學，是生物學、數(shù)學和工程技術學互相滲透而結(jié)合成的一門新興的邊緣科學。它的任務就是要研究生物系統(tǒng)的優(yōu)異能力及產(chǎn)生的原理，并把它模式化，然后應用這些原理去設計和制造為人類服務的新型技術設備和機器。1960年第一屆仿生學會議為仿生學確定了一個有趣而形象的標志：一個巨大的積分符號，把解剖刀和電烙鐵“積分”在一起。這個符號的含義不僅顯示出仿生學的組成，而且概括表達了仿生學的研究途徑和運用方法。

仿生機器人是指模仿生物、從事生物特點工作的機器人。江蘇省Power Tech仿生機器人創(chuàng)意大賽，就是制作模仿生物、從事生物特點工作的機器人的創(chuàng)意活動。它要求選手們利用干電池和小型直流電機作為動力，利用蝸桿、渦輪和變速箱原理來進行簡單的機械傳動，利用簡單板材制作骨架，并巧妙地利用數(shù)字電路中的RS觸發(fā)器、微動開關進行競速接力傳遞。最后，要求同學們走進大自然，發(fā)揮豐富的想象力和創(chuàng)造力為仿生機器人制作造型。比賽宗旨是培養(yǎng)學生“好思考、樂創(chuàng)作、勤動手、夯實基本功”的科學思維方法和大國工匠精神。為學生創(chuàng)造獨立動腦、動手的機會，充分激發(fā)學生的科技創(chuàng)作潛能。活動較嚴格的時間限制，也要求學生必須具備團隊合作精神與默契，具備及時“發(fā)現(xiàn)問題、處理問題、解決問題”的能力，才能按時完成作品制作，順利參加比賽。

Power Tech仿生機器人創(chuàng)意大賽，有一系列統(tǒng)一、規(guī)范的競賽規(guī)則。規(guī)則規(guī)定：競賽時，參賽隊員只能帶手動工具和A4圖紙進場，現(xiàn)場統(tǒng)一發(fā)放材料包。創(chuàng)意制作是在3個小時內(nèi)，將電動機、齒輪、木板、木棒加工成3個仿生機器人，并且制作過程必須獨立完成、獨立調(diào)試，然后用自己制作的機器人進行規(guī)定項目的比賽。這3個仿生機器人的要求也各不相同，如“萬獸之王”要求能像老虎或馬一樣四腳行走，“蟲蟲危機”要求能像毛毛蟲一樣蠕動爬行，“龍貓巴士”要求能像巴士一樣四輪前進。

2015年，在校領導的全力支持和師生們的共同努力下，南京外國語學校組織參加了兩次仿生機器人大賽，均取得了驕人的成績。2015年10月31日，江蘇省Power Tech仿生機器人創(chuàng)意大賽在南京金陵中學河西分校隆重舉行，南京外國語學校派出4支隊伍共16位同學參賽。他們通過2個月的系統(tǒng)學習和刻苦訓練，在比賽中取得了較好的成績。其中，二隊的郭翹楚、王佳翼、韓欣然、陳煜欣獲綜合總分季軍（在特等獎中產(chǎn)生），四隊的李堯、明嘉浩、史博然、丁英芪獲特等獎；一隊的蔡康嘉、沈童童、劉銳、鄭文睿獲二等獎，三隊的劉雨辰、陳玥如、劉思遠、張海川獲二等獎。

通過這次比賽，同學們得到了許多意想不到的收獲。二隊隊長郭翹楚同學說：“作為電子工程大學專業(yè)的申請者，之前我對電子和機械的了解從沒有跳離計算機、處理器和電路板，對齒輪發(fā)動機和鋸木頭這些‘上個世紀的東西有點束手無策。仿生機器人大賽讓我從零開始，用手搖鉆和鋼絲鋸重新探索‘制作的含義。在羅老師的指導下，我們學到了很多技能。這些仿生機器人看似極為簡單，但制作過程中卻不斷出現(xiàn)新問題，如發(fā)動機被燒壞、齒輪打損、機器人走偏，同樣的制作流程每次都會出現(xiàn)不同的問題，這使得每一次的檢修經(jīng)歷都變成了我們發(fā)揮獨立思考能力的機會。這種滿足感對于我們這些初學者來說非常重要，它讓我們體會到工程師設計、創(chuàng)新的快樂，對待機械問題的信心也大大增加。另外，這個比賽的團隊協(xié)作要求極強，讓隊友在活動中學會信任和擔當，這也使比賽充滿了友誼和歡樂。總之，這個比賽重塑了我對電子、機械的熱愛和理解，在申請美國大學的面試中，面試官也跟我頗有興致地談起這段經(jīng)歷，無論從過程還是結(jié)果來看，都是一次受益匪淺的經(jīng)歷。”

2015年12月，郭翹楚同學被美國賓西法利亞大學M&T項目錄取，該項目是賓大沃頓商學院和賓大工程學院聯(lián)合設立的一個雙學位項目，它的關注點就在于培養(yǎng)管理與技術兼顧、人文情懷與科技創(chuàng)新平衡的未來商業(yè)領袖。

被保送到上海交通大學的王佳翼同學說：“在保送選拔中，我把參加比賽的這段經(jīng)歷寫在了個人簡歷里，面試時老師專門問了我許多參加這項比賽的相關問題。”

根據(jù)“十三五”規(guī)劃綱要，未來5年，我國將在高端裝備生產(chǎn)、航空航天、海洋、新能源汽車等領域加大投入。這些都需要青年學生在中學階段做好充分準備，需要跨學科的思維能力，這對于成長為大師、科學家和高級工匠來說，是必不可少的儲備。為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，我們要堅定不移地實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，抓好基礎技術、通用技術。為此，南京外國語學校為同學們提供了豐富多彩的選修課（包括仿生機器人與激光雕刻），同學們獨創(chuàng)的各種社團、俱樂部也都為他們興趣和夢想的實現(xiàn)提供了良好的土壤。愿同學們插上仿生的翅膀，去實現(xiàn)人生的夢想！