包裹守護(hù)星

你知道嗎？在運(yùn)輸過(guò)程中，包裹可能會(huì)經(jīng)歷各種意想不到的“危險(xiǎn)”！來(lái)看看包裹“小黃”的日記吧：“今天，我突然‘飛’了起來(lái)，在空中劃出一道弧線后，狠狠摔落在地上，疼得我‘哇哇大叫’。還沒(méi)等我緩過(guò)神來(lái)，又有一個(gè)包裹重重地砸在身上，我感覺(jué)自己快要散架了。也不知道我肚子里的寶貝有沒(méi)有受傷，好擔(dān)心呀！”

要是有一種裝置能夠?qū)Ρ┝Ψ謷袨檫M(jìn)行識(shí)別、警告，對(duì)快遞分揀人員的行為進(jìn)行規(guī)范和約束，就能減少物品受損啦！

別著急，言思睿同學(xué)發(fā)明了一個(gè)“包裹守護(hù)星”—— 3D打印暴力分揀識(shí)別裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“識(shí)別裝置”），快來(lái)看看他是如何進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)新的吧。

一、設(shè)計(jì)思路

為了檢測(cè)暴力分揀，人們通常會(huì)在包裹里安裝姿態(tài)傳感器或視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，再把數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器，讓服務(wù)器判斷包裹是否被暴力對(duì)待。這種方法雖然準(zhǔn)確率較高，但成本也高。

而我設(shè)計(jì)的識(shí)別裝置是一種簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)更高效、更經(jīng)濟(jì)的方式解決暴力分揀的檢測(cè)難題。

二、作品結(jié)構(gòu)

識(shí)別裝置主要由3D打印外殼、3D打印彈簧限位器、配重螺母組成，前殼上有一個(gè)圓圓的觀察孔。

識(shí)別裝置有背膠，可以粘貼在包裹上。在搬運(yùn)、裝卸、運(yùn)輸和存放過(guò)程中，包裹若是沒(méi)有被碰撞、沖擊或摔落，觀察孔里的圓形區(qū)域就是綠色。若是遭受暴力對(duì)待，超過(guò)了產(chǎn)品的閾值，配重螺母就會(huì)從彈簧限位器中掉落。這時(shí)，觀察孔就會(huì)顯示底殼的紅色。看到紅色，我們就知道包裹里的寶貝可能受過(guò)暴力沖擊，從而決定是否退回，或要求賠償。

三、實(shí)驗(yàn)分析

那么，配重螺母的質(zhì)量為多少最合適呢？

我選用三種直徑均為7 mm的六邊形螺母。1號(hào)螺母為白色尼龍材質(zhì)，質(zhì)量為1 g；2號(hào)螺母為不銹鋼材質(zhì)，質(zhì)量為2 g；3號(hào)螺母為不銹鋼材質(zhì)，質(zhì)量為3 g。

將1—3號(hào)配重螺母分別放入白色（L型）、黃色（M型）和橙色（H型）的外殼中，并將三種型號(hào)的識(shí)別裝置分別貼在相同規(guī)格的紙箱正面右上角，然后往紙箱內(nèi)填入不同質(zhì)量的物品，開(kāi)展跌落實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，跌落高度為0.8 m，跌落角度為面跌落。每種質(zhì)量的紙箱做三次平行實(shí)驗(yàn)，記錄識(shí)別裝置的觀察孔是否由綠變紅。

當(dāng)三次平行實(shí)驗(yàn)觀察孔均為綠色，則繼續(xù)增加紙箱的內(nèi)部配重，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)；當(dāng)三次平行實(shí)驗(yàn)觀察孔均變?yōu)榧t色，則該紙箱可以停止實(shí)驗(yàn)，記錄此時(shí)的紙箱質(zhì)量作為臨界值。

通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，我得出結(jié)論：當(dāng)紙箱質(zhì)量為0～1 kg時(shí)，選用配重螺母為3 g的H型橙色識(shí)別裝置；當(dāng)紙箱質(zhì)量為1～4 kg時(shí)，選用配重螺母為2 g的M型黃色識(shí)別裝置；當(dāng)紙箱質(zhì)量≥4 kg時(shí)，選用配重螺母為1 g的L型白色識(shí)別裝置。在實(shí)際使用過(guò)程中，可根據(jù)包裹質(zhì)量選擇不同型號(hào)的識(shí)別裝置。

四、作品創(chuàng)新性

1.制作工藝簡(jiǎn)便且成本低廉，可用于任何形式包裹的暴力分揀識(shí)別。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，不同質(zhì)量的包裹可通過(guò)外殼顏色快速選型。

3.觀察孔無(wú)需外接設(shè)備即可快速識(shí)別，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

譚迪熬

中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)院士專(zhuān)家咨詢(xún)工作委員會(huì)首任專(zhuān)家、中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)中小學(xué)創(chuàng)造教育分會(huì)會(huì)長(zhǎng)

這是一項(xiàng)富有原創(chuàng)性的選題項(xiàng)目。言思睿同學(xué)這種善于觀察、勤于思考、勇于發(fā)現(xiàn)和提出新問(wèn)題的原創(chuàng)意識(shí)，值得點(diǎn)贊！當(dāng)前，青少年要成長(zhǎng)為拔尖創(chuàng)新人才，原創(chuàng)意識(shí)與能力的培養(yǎng)十分重要。愛(ài)因斯坦曾說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已。而提出新的問(wèn)題、新的可能性，從新的角度去看舊的問(wèn)題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。”