機器人書包伴侶

李蕭瀟，柳州市柳南區實驗小學學生，設計的科創作品機器人書包伴侶獲得2021世界機器人大賽總決賽冠軍、第十八屆宋慶齡少年兒童發明獎人工智能（編程）作品金獎、第37屆全國青少年科技創新大賽青少年科技創新成果競賽（小學組）二等獎及武漢科技大學專項獎、華中師范大學智能教育專項獎、武漢大學專項獎“珞珈新星”獎、第37屆廣西青少年科技創新大賽青少年科技創新成果競賽（小學組）一等獎等獎項。

肖蓉蓉，柳州市柳南區實驗小學老師，獲得第十七屆宋慶齡少年兒童發明獎優秀輔導教師獎，被評為第37屆廣西青少年科技創新大賽優秀科技輔導員。

李蕭瀟注意到，有的同學經常忘記帶上課所需物品，只能叫家人幫送來，這樣不僅耽誤時間還影響學習。所以她想發明一個機器人書包伴侶，提醒使用者前一天晚上就整理好第二天要帶的物品。在構思作品時，李蕭瀟觀看了校園安全情景劇《向校園欺凌大聲說不》，受到了啟發。她想，如果貼身跟著自己的書包能幫助抵御校園霸凌就更好了。接著，她又想，還可以給書包增加中英文翻譯等學習功能，及播放音樂等娛樂功能。最終制作出自己設想中的書包（如圖1所示）。

一、硬件準備

童芯派微型計算機（以下簡稱“童芯派”）、視覺傳感器、光環板、北斗定位傳感器等。

二、作品設計及功能介紹

李蕭瀟把童芯派和視覺傳感器安裝在書包內側，把北斗定位傳感器安裝在書包外側，并配置了可發送定位信息的“手環”——光環板。為了讓制作流程更順暢，她繪制了機器人書包伴侶的工作流程圖（如圖2所示），為機器人書包伴侶設計了四個功能：提醒整理物品功能、緊急救援功能、翻譯功能、娛樂功能。

（一）提醒整理物品功能（如圖3-1、3-2所示）

使用者需在童芯派中提前錄入每天的課表及上課要帶的物品的清單。當使用者打開童芯派查詢次日課表時，童芯派會顯示并播報預錄入的課表，接著使用者按下B鍵，便可查看課表對應的物品清單。為了確保帶齊物品，使用者還可以用視覺傳感器掃描物品，童芯派會逐一顯示“已完成”字樣。當所有物品被掃描后，童芯派會顯示：“小主人，你已整理好書包。”

（二）緊急救援功能（如圖4-1、4-2所示）

使用者需在童芯派中提前錄入回家的路線。當使用者按照正確的路線回家時，北斗定位傳感器檢測到路線正確，手上的光環板會逐顆亮起綠燈，到家后童芯派會播報：“小主人，你到家啦”。當使用者偏離了正確的路線，或在回家路上遇到校園霸凌等突發狀況，只需按下光環板上的按鈕，童芯派便可將救援信息及使用者的定位發送到家長的手機上和110指揮中心，并播報“救援人員已到達”，對危險分子示警。

（三）翻譯功能

當使用者向左或向右撥動搖桿，對著童芯派說出需要翻譯的語言種類后，童芯派便會立刻自動翻譯內容并將翻譯結果朗讀出來。

（四）娛樂功能

當使用者按下搖桿，便可通過語音控制系統播放音樂、唐詩、成語故事等。

三、作品測試（如圖5所示）

目前除了緊急救援功能沒有與通信公司和公安系統聯網，無法實施救援外，其他功能均已實現。

注：本文系中國自動化學會青少年人工智能創新后備人才培育工程教科研基金項目“美的課程：基于STEAM+AI項目式學習的小學生人工智能校本課程的開發與實踐”（項目編號：HBRC-JKY-125）的研究成果。