挖掘机

眼前的挖掘机,无需手动操作,全自动化完成挖土流水作业,其所有配件全部采用Makeblock配件,共搭载4个编码电机,3个舵机,并搭载巡线模块,可按照人工设定的路线自动作业,无需人工值守,任务完成后自动停止。

这样一款创新作品,便是来自宁夏育才中学的蒲占福老师制作的人工智能挖掘机。

创造者简介

宁夏育才中学创客教育老师、信息技术教师 创客团队负责人

蒲 占 福 

宁夏育才中学创客教育老师、信息技术教师

创客团队负责人

看完了gif图,小伙伴们是不是心痒痒的,很好奇这样的一个人工智能挖掘机到底是怎么创造出来的呢?别急,接下来就和小M一起来看看第一手采访资料吧~

1、搭建创客实验室 邂逅Makeblock

2017年12月,宁夏育才中学搭建了Makeblock创客实验室,蒲占福老师作为学校信息技术教育工作者,义不容辞的承担起了学校创客教育的工作。

回想起开始阶段时,由于学校是首次搭建这样的实验室,首次开设创客教育,在这方面“取经”道路也几乎为零,于是蒲老师便花费了大量时间泡在实验室,自我钻研、不断学习。

起初,蒲老师一直在仔细研究各类套件的用途及各个电子模块的用法。在不断的学习、动手操作后,他发现Makeblock套件拥有着许多高性能特点,“Makeblock产品的套件种类很齐全,基本上能满足大部分的创作需求”,而套件的可塑性高、上手快,也让蒲老师对未来的作品创造和创客课堂教育感到信心大增。

2、灵感来源生活 创造来自思考

作品除了带来酷炫的创新内涵,还应该服务于生活,解放人们的双手,因此蒲老师常常从实际生活中入手,创造“接地气”的作品。

人工智能挖掘机的创造想法就是在日常生活中得来的灵感。一天,蒲老师开车回家时,路上突然刮起了大风。在这样的条件下,部分没有驾驶室的挖掘机依然在工作,大风吹的司机连眼睛都睁不开了。这让蒲老师很吃惊,“如果有这样一台挖掘机,不用司机驾驶,全自动作业,那岂不是解放了很多人力,而且效率会成倍增加。”

心中有想法后,就开始着手制造全自动挖掘机。

制造挖掘机前,要选定合适作品的套件,蒲老师当然还是会选择自己的“老搭档”Makeblock套件,在经过尝试、创造、再尝试后,“老搭档”也不负所望——Makeblock的套件构成了人工智能挖掘机所有配件部分,共有4个编码电机,3个舵机。

配件解决了,可人工智能挖掘机的制作还有很多问题要解决。挖掘机行动时如何保持平衡,动力又应该怎么解决,爪子是否能够在控制下行动?在课后蒲老师花费大量时间,通过不断的查阅资料、不断的学习,直到这些问题得以解决。

makeblock机器人

最后呈现出的人工智能挖掘机,可以按照设定的路线全自动作业,无需人工值守,作业完成后自动停止,后续还可搭载人体红外模块、超声波模块、陀螺仪模块等,实现碰到障碍物、路面严重倾斜等特殊情况下的自保功能,实现如果当人类等动物进入危险范围内后自动停止作业等功能(防止挖掘机误伤到人类)。

人工智能挖掘机

凭借着酷炫的外表、独特的创新思维、自动化操作和各种模块间的相互配合,最终人工智能挖掘机在“六一‘脑洞大开’机器人创意大赛”中杀出重围,获得最佳技术奖

生活中能获得的灵感实在太多,除了“人工智能挖掘机”,蒲老师还发现了可以省时省力的“自动浇花神器”↓。

 自动浇花神器 

利用神经元套件,搭载水泵、湿度传感器等,当土壤湿度小于40%时自动浇水,而且水量可控。达到无需人工观测,自动浇水的目的。

3、作品服务教育 STEAM创造新课堂

不断创造作品,满足了蒲老师自身对创造发明的渴望,也服务于课堂。

在生活中,他是创作者;在课堂上,他是人民教师。

对于课堂上需要结合STEAM教育进行案例的讲解和知识的传授,蒲老师认为STEAM教育对激发学生学习的积极性帮助很大,学生从被动的接受问题的答案,到自己不停地动手去解决问题,为了解决问题,学生会自主学习很多的相关知识,比如说要想达到挖掘机的随机旋转效果,学生就需要学习概率和奇偶数等相关知识。

但如何将STEAM融入课堂呢?蒲老师也一直在思索着更好的教学方式,而如今他用的更多的是项目式教学。

steam教育课堂

在平时的教学中,蒲老师首先会给学生一个有趣的项目,完成这个项目需要解决很多可能会涉及到数学、技术、工程、艺术等相关知识的问题,在这些问题的驱动下,学生会通过不同的渠道去解决这些问题,在解决这些问题的过程中学生也就很自然的学到了相关方面的知识。

STEAM教育课堂与传统课堂有很多的不同,这在蒲老师的课堂中也可以被验证。除了常规的知识理论教授和动手创作,课堂中有的更多的是讨论和时而传出的笑声。“在课堂上发生过很多有趣的故事,我记得在mBot机器人暴走迷宫的课堂上,有一组同学设计的暴走迷宫程序出现了这样的情况:mBot在迷宫里面把自己的“绕”进去了,怎么也走不出迷宫。后来经过优化程序,达到了mBot暴走迷宫的目的。”

 智能“导航”仪 

这是蒲老师指导下的学生作品:升级版mBot。利用mBot套件,经过改造,能够达到智能寻找出口,快速走出迷宫的目的。

4、最后,蒲老师也想对想要学编程的孩子们说:

我们大多数人认为编程很深奥,只有专门做程序设计的人员才能搞懂。

其实不然,我个人认为从小学甚至是幼儿园阶段就可以开设编程课程,尤其是积木式的编程课程。

编程对学生逻辑思维能力的提升帮助很大,在编程中,学生将在大量的问题解决和任务控制中形成系统化的有逻辑的解决方案,突出锻炼学生的逻辑思维能力。”

—— 蒲占福

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