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                    客觀日本

                    和歌山課外研究節和機器人

                    2018年02月08日 機械/機器人

                    國立和歌山大學有一個叫作“學生自主創造科學中心”(現在改名為”協動教育中心”)的機關。自1998年起,每年舉辦一次供高中和大學的在校生公開發表課外調查研究活動和成果的活動。我擔任過此活動的組委數年,作過包括活動宣傳,評選項目,找會場,征集志愿者,布置會場等有關的組織工作,對此活動有比較具體,詳細的了解。這個活動最初起名為“學生課外研究競賽”,后來改名為“和歌山課外研究節”。

                    有資格參加此活動的包括和歌山縣內的高等專門學校(相當于中國的高級技校),高等工業學校(相當于中國的中專)和大學的在校生?;顒訌南蚋餍U骷芯宽椖块_始。通過各個學校向學生介紹此活動,讓有意開始研究的學生自行組成項目小組,制定項目題目內容,編寫研究計劃草案。草案提交給組委后,通過預審。通過預審的小組會得到一些項目資金,并獲得參加最終發表會和終審的資格。通過預審的小組利用得到的資金在從得到預審通知結果到最終發表會開會為止的期間內開展調查研究,完成成果報告書。最終發表會上提供各個小組宣讀研究成果機會,并在會場內提供展覽場地,供各小組進行實物展示和表演。

                    舉辦這個活動的目的是通過鼓勵學生進行課外調查研究,培養理論聯系實際,獨立思考和獨自發明創造的經驗和能力。另一方面,通過參加發表會,在培養學生們的表達能力同時,讓他們有機會與其他的學生進行橫向(學校之間)和縱向(不同年級,高中/大學之間)的交流,拓寬視野,開闊眼界,讓低年級學生知道山外有山,天外有天,學無止境,也讓高年級學生和大學生知道后生可畏,不進則退,現場體驗龜兔賽跑的場景,從而進一步激勵學生學習和向上的精神。

                    “和歌山課外研究節”的課題范圍非常廣泛,包括對本地風土人情,文化傳統的調查,有關動植物的生態調查,各種機械的設計和試制,計算機的原理和應用等很多方面,內容豐富多彩。具體的例子有橋本高中的“護理用氣墊船”,和歌山工業高專的“太陽能汽車車體的應力解析”等。

                    值得一提的是,其中不乏高水平的研究,特別是有關機器人方面的研究。比如通過模仿鳥類翅膀的“仿鳥飛行器II”,利用通過電流控制金屬纖維伸縮的新材料的“利用金屬人工肌肉制作的微型機器人”,還有“摘草莓機”,會自動挑選成熟的草莓摘取。

                    給我留下深刻印象的研究有和歌山工業高等學校的小組制作的機器魚。它的長度約60厘米,不用螺旋槳,只通過電機驅動尾部左右擺動和胸鰭的角度來控制游動的方向和速度。通過遙控器,能指揮它象魚一樣游來游去,潛下浮上,非常靈敏。成果報告會上,研究小組的成員介紹了他們反復設計,試制和試驗,在一次又一次的失敗中不斷更改和完善設計,選擇更合適的材料和元器件,最終終于達到能在水中自由自在的游動,并能夠自己完美地游回到操作者的手中,而不是通過打撈進行回收。魚體的外形的加工精度和光潔度令人驚嘆,由此可見加工用設備的水平和擔任加工的學生的操作技術和熟練程度。

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                    圖1 機器魚

                    還有一個值得介紹的是同校的另一個研究項目,是模仿一種能在水上奔跑的蜥蜴,不用固定翼和螺旋槳,只用兩腳實現在水上奔跑的機器人。在成果報告會上看到一個兔子大小的機器,只用雙腳在水上踩踏,在飛濺的水花中勇往直前的英姿之前,包括我自己在內的聽眾,都不相信幾個高中生真能做成一個真正在水上奔跑,并且不沉下水的機器人。

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                    圖2 機器水上蜥蜴

                    提起各種高水平的機器人,大多數人都會把眼光聚焦于大學,政府,大公司的研發機關和機器人制造商。殊不知,有關機器人的基礎教育和訓練,在日本各地,包括工業制造和研究相對不太發達的地區,在初等教育的階段就已經遍地播種,生根發芽。作為一個從技術開發到生產制造和應用,日本都是一個機器人大國。其“大”并不只限于“高”,“精”,“尖”。

                    文/ 陳謙 (和歌山大學系統工學部)
                    編輯修改 JST客觀日本編輯部

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                    作者簡介

                    陳謙

                    陳謙
                    出生于中國北京市,在日本居住32年?,F任和歌山大學系統工學部準教授。在西安交通大學信息與控制工程專業獲得學士后,渡日后在大阪大學基礎工學研究科物理系控制工學領域獲得碩士,工學博士學位。1992年進入財團法人圖像技術科學研究所任研究員,1994年開始在大阪大學任助教,1995年轉入奈良先端科學技術大學院大學任助教,1997年轉入和歌山大學任講師,2000年升任副教授至今。渡日后從事機器人,計算機視覺,計算機圖形學,虛擬現實以及三維計測方面的研究。