“我们的对话就像 QQ 空间留言,每次回话都要等到第二天。”程子铭这样对大赛项目对接人说。

 

“他还是一个高中生,课程比较忙,只能晚上十点后到家看一下手机。”当 Supplyframe China 主办、得捷电子(Digi-Key)赞助的 Hackaday Prize 中国赛区前六名诞生时,大赛项目对接人和笔者这样描述程子铭。

 

 

“高中生”、“时间紧”,在笔者了解程子铭的过程中,听到的最多的关键词就是这两个。然而,就是这样一个学习时间很紧的高中生,在全球顶级硬件设计大赛 Hackaday Prize 中国赛区冲进了前六名,有机会参与争夺全球赛区 12.5 万美金的终极大奖。

 

当其他参赛者和电子工程师看到他和项目的介绍之后,说出的最多的描述是“天才少年”。

 

近一段时间,国内 IC 业者经常挂在嘴边的一句话是:集成电路要从娃娃抓起。我们在网上也看到了许多小学生看集成电路书籍的图片和视频。看过程子铭的个人简介,你的第一感觉大概会是电子硬件设计也要从娃娃抓起,并且也可从娃娃抓起。

 

“我来自北京,目前正在北京市第一七一中学读高二。从小学五年级开始,我就在接触各种各样的竞赛机器人,并参加了许许多多的机器人竞赛。后来我接触到了科技创新大赛,通过自己设计全新的功能或结构,来改进某一个机器人或工具,这和 Hackaday 非常类似。”

 

这是笔者从程子铭自我介绍中摘录的一段话。很难想象,小小年纪的他已经有了七年的竞赛机器人设计和比赛经验。年纪轻轻就有丰富的比赛经验,这让程子铭受益匪浅。他对此表示,“通过这些比赛我学到了如何使用 Arduino、STM32,如何制作 PCB,以及如何训练一个机器学习模型等等很多技能。同时,也令我掌握了许多电子方面的知识。”

 

更让人印象深刻的是,成为 Hackaday Prize 中国赛区“黑马”并不是他首次崭露头角,此前他已经拿到过国内顶级赛事(包括全国机器人足球比赛)的一等奖。

 

程子铭参与 Hackaday Prize 的项目名称是《基于有残肢昆虫步态模仿的六足机器人》。项目介绍指出,该项目是基于观察昆虫有明确目标的正常行走和断足后行走的行为模式,通过设计特殊结构和使用算法,在改装的六足机器人平台上对其进行模拟,可以达成使多足机器人可以在腿被破坏的情况下受控制运动的效果,可以作为地震搜救、地球探索、外星球探索的解决方案。

 

他在回复采访和介绍项目时都有提到,这个项目的灵感来源于他看到的一次 TED。“看了拉菲罗安德烈在 TED 上的演讲,我感到十分震撼。一个多旋翼无人机竟然只使用了一个螺旋桨,就可以在空中保持相对稳定的状态,还可以做可控的飞行动作。这令当时沉迷四旋翼无人机制作的我,看到了可能是当时业界的最高水平,也为这个项目埋下了伏笔。”他对此说到。

 

同时,程子铭设计缺失数只附脚依然能够让机器人按照意愿行走的灵感也是来源于那次演讲,当然还有生物课上观察虫子。他指出,“那次 TED 关于折翼的无人机控制的问题非常精彩。2013 年,拉菲罗在一次小型演讲中就展示过被剪掉 2 个桨叶还可以受控制飞行的多旋翼无人机技术,这就是他的单桨旋翼机的原形。遵循着这个思路,在生物课上观察昆虫行为的时候,我获得了这项目的灵感,就是即使断掉数条附肢也可以受控制行动的多足机器人。”

 

细节在于观察,成功在于积累。大多数人仅仅只是当这句话是一句座右铭,一个名言警句。程子铭身体力行之后让我们真切地感受到真理虽然高于生活,但是却来源于生活。

 

他设计的六足机器人很好地实现了他的构思,这也是为什么这个项目能够入围 Hackaday Prize 中国赛区前六名的原因。该六足机器人配备一块包含 stm32 以及舵机驱动电路的核心控制板,身体上还安装有为舵机供电的小型电路板共 6 套。外壳使用切割碳纤维板和金属工件组装,每个腿上使用 3 个运动关节,每个运动关节都由一个舵机控制,通过舵机的控制可以方便的实现对六足机器人的运动控制。

 

同时,该六足机器人设计采用了可热插拔式结构,在机器人运行时可以随时拔下任何的腿来模拟被破坏的过程,连接部分采用磁铁以及 3D 打印的结构部件,可以实现每两段之间的连接,机器人主体上设置了传感器对是否掉腿进行判断。这种结构可以方便机器人的储存、运输和组装,更方便投放到特定地点进行使用。

 

当然,程子铭不仅很好地实现了自己的构思。同时,他在设计实现过程中也考虑到了项目的可扩展性。他在项目介绍中写道:如果需要更换机器人的外形设计,只需要转移电路板的位置即可。也可以单独对腿进行定制化设计,来提高对不同环境的适应性,以及增加新的功能(至少 3 个舵机,若干传感器)。这样,可以加装冰鞋来使机器人在冰面上行动,或者固定泡棉来使机器人在水面上游动,甚至可以把几个腿换成可以工作的机械臂!

 

这听起来让人会有一瞬间的思维错乱,因为往往讨论项目兼容和可扩展性都是和那些资深的、经过系统培训的电子设计工程师,而他还是一个高二的学生。诚然,这其中有他机器人导师的功劳,但这个思维缜密的高中生确实令人惊叹。

 

“现在这个机器人就放在我的学校的展柜里,鼓励着更多的中学生参加机器人创新活动。详细的研究过程我已经公开在了我的项目介绍中,因为是仿生机器人,所以也包含着我的一次生物实验记录。”说起这些,程子铭的自豪感不言而喻。

 

如果你认为关于这批“黑马”在这个项目上的话题就此结束了,那么你显然还是低估了这个高二学生。程子铭对于这个项目的未来有很大的期待,希望它能够商业化。“我为我的机器人设想了两种应用场景,一个是类地行星的探测器的设计,采用多足结构可以大幅提高对复杂地形的适应能力,即使有一条腿在执行任务过程中损坏,依然可以通过我的算法控制,不影响其他任何功能。另一个场景是作为地震救援机器人,当碰到了较大的余震,可能普通的机器人被压住一部分之后就只能被放弃,但是我的多足机器人可以舍弃身上的一两条腿,然后继续执行任务。未来如果可以对这种机器人进行进一步的研究,并做出量产型的设计,将为这两个领域,甚至更多领域带来一个功能强大的机器人助手。如果有朋友想助我一臂之力,当然是非常欢迎。”程子铭说到。

 

成熟、老练、心思缜密、年少有为……这个高中生配得上太多褒义的词汇,要知道他和他的项目曾一起征战国际赛场,有机会获得最终的 12.5 万美元奖金和开源硬件领域的“奥斯卡奖”。

 

总有人会将自己活成别人家的孩子,活成别人口中传颂的故事,属于程子铭的故事已经惊艳地开始,也将更为惊艳地继续。
 

11 月 23 日,Hackadayprize 2019 China 大赛颁奖仪式暨全球创客嘉年华活动将在深圳举办,一起来 Party 吧!

 

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