包裹守護星

你知道嗎？在運輸過程中，包裹可能會經歷各種意想不到的“危險”！來看看包裹“小黃”的日記吧：“今天，我突然‘飛’了起來，在空中劃出一道弧線后，狠狠摔落在地上，疼得我‘哇哇大叫’。還沒等我緩過神來，又有一個包裹重重地砸在身上，我感覺自己快要散架了。也不知道我肚子里的寶貝有沒有受傷，好擔心呀！”

要是有一種裝置能夠對暴力分揀行為進行識別、警告，對快遞分揀人員的行為進行規范和約束，就能減少物品受損啦！

別著急，言思睿同學發明了一個“包裹守護星”—— 3D打印暴力分揀識別裝置（以下簡稱“識別裝置”），快來看看他是如何進行發明創新的吧。

一、設計思路

為了檢測暴力分揀，人們通常會在包裹里安裝姿態傳感器或視覺識別系統，再把數據傳到服務器，讓服務器判斷包裹是否被暴力對待。這種方法雖然準確率較高，但成本也高。

而我設計的識別裝置是一種簡單的機械結構，可以通過更高效、更經濟的方式解決暴力分揀的檢測難題。

二、作品結構

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

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

三、實驗分析

那么，配重螺母的質量為多少最合適呢？

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

將1—3號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，并將三種型號的識別裝置分別貼在相同規格的紙箱正面右上角，然后往紙箱內填入不同質量的物品，開展跌落實驗。實驗中，跌落高度為0.8 m，跌落角度為面跌落。每種質量的紙箱做三次平行實驗，記錄識別裝置的觀察孔是否由綠變紅。

當三次平行實驗觀察孔均為綠色，則繼續增加紙箱的內部配重，重復上述實驗；當三次平行實驗觀察孔均變為紅色，則該紙箱可以停止實驗，記錄此時的紙箱質量作為臨界值。

通過多次實驗，我得出結論：當紙箱質量為0～1 kg時，選用配重螺母為3 g的H型橙色識別裝置；當紙箱質量為1～4 kg時，選用配重螺母為2 g的M型黃色識別裝置；當紙箱質量≥4 kg時，選用配重螺母為1 g的L型白色識別裝置。在實際使用過程中，可根據包裹質量選擇不同型號的識別裝置。

四、作品創新性

1.制作工藝簡便且成本低廉，可用于任何形式包裹的暴力分揀識別。

2.結構設計科學合理，不同質量的包裹可通過外殼顏色快速選型。

3.觀察孔無需外接設備即可快速識別，具有推廣應用價值。

專家點評

譚迪熬

中國發明協會院士專家咨詢工作委員會首任專家、中國發明協會中小學創造教育分會會長

這是一項富有原創性的選題項目。言思睿同學這種善于觀察、勤于思考、勇于發現和提出新問題的原創意識，值得點贊！當前，青少年要成長為拔尖創新人才，原創意識與能力的培養十分重要。愛因斯坦曾說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已。而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”