◎廣東省東莞市松山湖第一小學(xué) 陳軒宇 宋奕明 黃樾

很多學(xué)生在寫作業(yè)時(shí)忽視了坐姿和環(huán)境光線,出現(xiàn)了視力下降、駝背等健康問題。因此,我們希望用自己所學(xué)的知識發(fā)明一款智能臺燈,為學(xué)生提供一個(gè)健康、舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。
我們向創(chuàng)客社團(tuán)的同學(xué)們介紹了初步的設(shè)計(jì)思路,并根據(jù)大家的建議改進(jìn)方案。然后向老師請教,對設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行研討,確定了作品的結(jié)構(gòu)與功能:智能臺燈主要由掌控板、傳感器、小風(fēng)扇、警示燈等構(gòu)成,具有顯示時(shí)間、提醒坐姿、調(diào)節(jié)光線、娛樂游戲等多種功能,可以為使用者提供健康、舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。

圖1 小組討論,初步制訂設(shè)計(jì)方案

圖2 與老師進(jìn)行研討

圖3 部分材料

圖4 豐富的時(shí)間管理功能
智能臺燈能顯示時(shí)間,也可以設(shè)置鬧鐘、進(jìn)行計(jì)時(shí)。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)間管理功能,我們編寫了數(shù)百行代碼,并進(jìn)行多次測試。
學(xué)生寫作業(yè)時(shí)經(jīng)常坐姿不端正,為此,我們在臺燈上安裝了超聲波傳感器。它會檢測身體與桌面的距離,當(dāng)距離較近時(shí),紅色警示燈就會亮起。
智能臺燈可以檢測周圍的光線,并將數(shù)值顯示在屏幕上,當(dāng)環(huán)境較暗時(shí),它會語音提醒并自動增強(qiáng)臺燈的亮度。同時(shí),它還會將周圍的溫度顯示在屏幕上,當(dāng)溫度較高時(shí),它會開啟小風(fēng)扇,為使用者打造一個(gè)舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。
適當(dāng)?shù)挠螒蚩梢跃徑馄冢虼耍覀兘柚瓶匕逶O(shè)置了一個(gè)猜拳游戲。使用者通過按鍵選擇石頭、剪刀、布,掌控板則隨機(jī)生成一種。然后根據(jù)兩者的出拳情況進(jìn)行邏輯判斷,分出勝負(fù)。

圖5 編寫程序

圖6 設(shè)計(jì)臺燈模型
我們綜合考慮掌控板、傳感器等嵌入設(shè)備的形狀和體積,使用激光建模軟件LaserMaker 設(shè)計(jì)臺燈模型,然后利用激光切割機(jī)制作臺燈的模型部件。但是在組裝過程中,我們遇到了零部件尺寸不合、定位不準(zhǔn)等問題,經(jīng)過多次修改、切割和搭建,終于將臺燈模型與各個(gè)零部件、電子元器件完美組合在了一起。

圖8 智能臺燈
作品完成后,我們馬上對其進(jìn)行了功能測試。多次測試結(jié)果表明,智能臺燈已初步滿足了我們的設(shè)計(jì)要求,但還存在一些不足之處:一是傳感器只能對臺燈附近的光線和溫度進(jìn)行檢測,無法掌握整個(gè)房間的情況;二是娛樂功能單一,可以增加學(xué)習(xí)單詞、講故事等功能,輔助學(xué)生學(xué)習(xí)。接下來,我們將針對這些問題作進(jìn)一步思考和改進(jìn)。
這次作品的編程難度很大,特別是猜拳游戲的邏輯判斷,由于組合情況有9 種,需要編寫的代碼很復(fù)雜,非常考驗(yàn)我們的編程能力。但是我們沒有放棄,而是通過學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)了一種高效的算法來實(shí)現(xiàn)游戲功能。在制作模型時(shí),我們又遇到了零部件尺寸不合的問題,為此,我們多次修改模型圖紙,并進(jìn)行精確的尺寸調(diào)整,最終成功完成了作品。這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)將伴隨我們成長,在未來的學(xué)習(xí)和生活中發(fā)揮作用。

圖9 宋奕明(左二)、陳軒宇(左三)、黃樾(左四)與指導(dǎo)老師合影