青少年高校科學營特色活動哈爾濱工程大學分營：中國智造 智創未來——智能巡線避障機器人競賽

于云亮 尹三井 朱小亮

2020年青少年高校科學營哈爾濱工程大學分營于8月14-18日在線上舉行，429名來自25個省、自治區、直轄市的營員和教師參加了這次科普盛宴。分營為營員安排了豐富多彩的科技活動，如專家報告會——船舶工程學院倪寶玉教授向大家介紹了極地船舶的研究背景及國內外研究現狀，并向營員分享了自己在極地航行中的經歷與科考體會;實驗室參觀一一動力學院王志濤副教授和核學院李磊副教授通過視頻帶領大家云游了哈爾濱工程大學動力學院燃氣輪機結構實物教學展室與核學院核動力仿真研究中心;動手實踐一一“云上造船”線上船模制作課程及智能巡線避障機器人競賽等。其中，特色項目“智能巡線避障機器人”備受廣大營員的關注。

在疫情期間，哈爾濱工程大學精心設計了本次高校科學營的特色項目——以“中國智造，智創未來”為主題的“智能巡線避障機器人”競賽活動。只有發展中國智造，將核心技術牢牢把握在自己手里，才能不受限于其他國家的阻撓，早日實現中國夢。該特色項目力求讓青少年在家中就能體會到智能制造的魅力，學習到相關技術與知識，培養青少年的民族使命感與責任感。

品質保證，用心制作教具

本次特色項目的教具產品為哈爾濱工程大學學生創業公司哈爾濱萌動科技有限公司提供的模塊化拼裝機器人。團隊自2020年3月開始就進行本年度項目的產品研發，在2019年版本的基礎上對機器人模型作出了一系列改進，增強了其穩定性。在整個設計開發過程中，團隊十分重視模型的改進工作，技術人員經常開展頭腦風暴，精心準備并測試各種模型。正是因為工程學子嚴謹求實的研究態度，以及高標準嚴要求的工作作風，才使得團隊為營員設計出高質量的教具，讓營員在活動時能夠充分發揮自主能力。

最終，智能巡線避障機器人被確定為本次活動的教具。活動為每組營員準備了智能巡線機器人核心組件，由框架、控制芯片、2個電機、3個紅外傳感器、1個超聲波傳感器、5號干電池及開關組成。為調節比賽平衡性，核心部件不可缺少且不可隨意更改。在硬件已確定的前提條件下，團隊提供了2種操作方式——APP遙控和編程自主控制，營員可發揮想象力進一步DIY。

線上教學，指導到每一位營員

智能巡線避障機器人競賽項目設置的主要內容由講、教、學、練、考組成，分營為每個班的營員配備了2名專職導師。其中，一名導師是主講，為營員講解智能巡線避障機器人的相關知識，帶領營員領略智能科技的風采;另一名導師是主教，帶著營員實際操作，進一步深入學習。

首先，主講導師講解關于智能裝備的前景與作用，培養營員的興趣，激發起他們的愛國熱情與為國貢獻力量的激情。通過觀看目前各種智能機器人的照片、視頻等，幫助營員理解智能裝備的作用與原理。

接著，在動手制作智能巡線避障機器人與編程環節，由專職導師指導營員制作機器人并進行編程。在教學過程中，以小引大，通過機器人零件引出實際場景中各個零件的知識與應用。營員在這個環節中能夠更加深入地學習專業知識并提高動手能力，親自動手操作完成機器人的制作并體會到編程的神奇。

最后，圍繞智能巡線避障機器人設置練習任務與考核任務。練習任務由專職導師與各位營員自行制訂，激發營員學思結合，讓營員體會到提出問題、思考問題、解決問題的思維模式與樂趣。考核任務根據難度的差別分為3部分，保證了每名營員不論實際制作如何，都能參與到最后的考核中，以檢驗自己的科技成果。考核內容包括：①編程任務（15分）——“您的智能小程已上線”與“小程方塊舞”;②小車自主巡線（70分）;③創意設計（附加題10分）。

在整個活動中，主講教師隨時對營員提出的問題進行解答。為了解決各組在調試過程中出現的問題，專職導師會提供力所能及的幫助，配合營員進行調試解決，為營員講解出現問題的原因，并提供解決方案。以期在我們的引導下，充分激發營員的創造精神，提高他們分析問題、解決問題的能力。特色活動向營員展現了智能巡線避障機器人的魅力，營員既能學習到車模結構、編程等專業知識，又能體會到包括智能巡線避障機器人等智能裝備面臨的問題和挑戰，培養了青少年總體布局和戰略性思維。

比賽激烈，選手隔空競技

智能巡線避障機器人競賽活動以個人為單位。各位班長、專職導師及工作人員利用釘釘平臺與各位營員溝通，提前決定參賽機器人的名稱并登記入冊，設定考核的具體標準及提交時間。競賽進行期間，所有工作人員都盡職盡責，保證了釘釘群熱鬧而不失秩序。營員也都能遵守競賽規則，根據工作人員的指示完成比賽的錄制。每位營員在家中單獨錄制考核視頻并上傳到釘釘群中，最后由比賽裁判根據具體標準打分并公示。比賽結束后，由工作人員在釘釘群里公布最終的比賽成績并表彰。

活動總結

科學營是大型科普活動，智能巡線避障機器人特色項目的出發點正是科學知識普及，因此，在本次活動過程中，分營專門為營員準備了通俗易懂的解說詞，并由相關專業學生進行現場解說。通過機器人模型中的諸如紅外傳感器、馬達、控制芯片、超聲波傳感器等組件和附件，引出相關專業知識，進一步讓營員對智能巡線避障機器人等智能裝備有更深入的了解。

由于各種原因，部分選手的智能巡線避障機器人沒有完成全部比賽，過了截止時間后，分營根據具體情況給未完成比賽的營員提供了二次比賽的機會，以期所有營員都能夠在比賽的過程中思考自己的不足，并及時進行必要的改進，實現自我價值。營員也紛紛表示此種方式能讓大家對比賽的記憶更加深刻，對“友誼第一，比賽第二”的體會更加深刻。

“一整個早上我們都忙碌于小車組裝當中，通過自己動手制作才知道什么叫‘麻雀雖小，五臟俱全。一輛小小的車子，包含著藍牙、紅外線、芯片等部件，這些部件讓小車可以通過手機遙控運動。很榮幸我能夠在這次智能巡線避障機器人競賽中獲獎。這次活動帶給我的不僅是榮譽，更是動手能力的培養，是科學與生活的兼容，也讓我充分懂得了科學的重要性。科學看起來高深而遠大，卻充盈在我們生活的點點滴滴中。了解科學，學習科學，奉身科學，這是多么偉大的一件事！我很開心能在這次暑假參與了哈爾濱工程大學的科學營活動，它讓我懂得了科學，并為之沉醉。讓知識助力夢想！讓科技創造未來！我們都是未來科學的希望！”

哈爾濱工程大學分營

林同學