無接觸垃圾桶

譚迪熬 中國發明協會院士專家咨詢工作委員會首任專家，中國發明協會中小學創造教育分會會長，科技創新教育特級教師，教育部國培計劃專家庫專家。

接觸傳播是新冠病毒的傳播途徑之一。人們在扔垃圾時易觸碰垃圾桶蓋，如果一個感染新冠病毒的人觸摸了蓋子，另一個人緊接著再去觸摸就有可能被傳染。我在學習Scratch程序設計、CUBIC控制器、直流電機、超聲波傳感器等之后，想利用它們制作一種不需要接觸就能打開蓋子的垃圾桶。

一、結構設計

使用樹上科技的CUBIC可編程電子模塊：主控制器、超聲波傳感器、直流電機控制器、直流電機、RGB全彩燈。先用樂高配件搭建垃圾桶的模型，再通過程序設計實現其基本功能，最后用激光切割亞克力，制作垃圾桶的底部、蓋子和四個面，組裝成無接觸垃圾桶。

二、制作過程

1.搭建模型。用樂高配件搭建出垃圾桶的模型。

2.為垃圾桶蓋增加電機控制功能，通過對電機的控制實現垃圾桶蓋的打開與關閉。

3.利用超聲波傳感器探測距離。通過Scratch PI編程，實現用超聲波傳感器控制垃圾桶蓋的開、關及狀態燈的顯示。

當超聲波傳感器探測到前方20厘米內有障礙物時，垃圾桶蓋打開，綠燈亮，顯示打開狀態。持續3秒后，垃圾桶蓋關閉，紅燈亮，顯示關閉狀態。當超聲波傳感器探測到前方20厘米內無障礙物時，垃圾桶處于待機狀態，藍燈亮，顯示待機狀態。

4.使用激光切割機切割亞克力，制作垃圾桶的外觀。

三、操作方法

由于垃圾桶蓋較大，需由電機控制垃圾桶蓋的軸。這是一個費力杠桿，因此需用雙電機控制，且呈對稱結構設計安裝。編程時，需讓兩個直流電機一個正轉、一個反轉，才能實現雙電機同步控制。

把垃圾倒入垃圾桶前，如果藍燈亮，顯示待機狀態。用手或其他物品在超聲波傳感器前方20厘米內晃動，垃圾桶蓋自動打開，綠燈亮，顯示工作狀態。把垃圾倒入桶內，3秒后紅燈亮，垃圾桶蓋關閉。藍燈亮，垃圾桶回到待機狀態。

今后，我還將美化作品的外觀，把自控部分的控制器、電機、傳感器、彩燈進行封裝，讓無接觸垃圾桶更安全、實用。（指導老師：解忠良 李 慧 錢建華）

專家點評

周子涵同學的“無接觸垃圾桶”項目是一個典型的創客作品，充分體現了“創意、物化、分享”這一創客理念。作為一名初中生，其可貴之處就在于：第一，創新意識突出。面對新冠肺炎疫情能積極思考，并能基于自己對事物的理解，產生利用無接觸垃圾桶來阻斷人與物這一病毒傳播鏈的創意。第二，學以致用意識強。學習相關科學知識與技術后，立即想到用它們將自己的創意變成實物。第三，工匠意識即精益求精的意識強。當第二代作品成型后，隨即又運用激光切割技術使作品優化迭代。

從這里我們可以看出，青少年創造發明活動重要的不是最終的結果，而是在探索與實踐的過程中，學生的創新學習有內驅力，這樣才能成長得更快、更好！