星空

     10月30日下午2点，清华大学第七届机械创新设计大赛开始比赛。
     我们的机器人LadderBoy是第一组参赛，我在台上对机器人作最后的调试，我的搭档ps在一旁向评委和观众做着三分钟的PPT演示。
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     九月，我和室友ps组队报名参加了学校举办的第七届机械创新设计大赛。
     本届比赛的题目是设计爬竖梯机器人，我们在暑假的机械设计综合训练小学期中就以此为研究内容，完成了机器人结构的设计及软件仿真（相关内容可参见以前的blog“爬竖梯机器人——LadderBoy”）
     九月中下旬，我们跑到校机械厂、金五星五金建材市场、中发电子城、北沙滩建材市场等地，陆陆续续买来了角铝（用途最广泛，用于固定元件，搭外壳的架子等）、铝板（用压板机压成一根根铝条再加工成连杆）、滑道（就是作窗帘或抽屉的那种，用于滑臂伸展的水平导轨、滑橇及其伸展的水平导轨）、一对斜齿轮（用于将电机的动力传递到滑臂的主动曲柄，齿轮直径大约2厘米，一对要价￥50）、木片（用于滑臂与梯身接触的“手”）、无线遥控器（四通道，可以无线控制电机的正反转和停止，￥45）。其中原设计中控制滑橇伸缩的螺旋机构所需要的加工工具左旋丝锥由于价格昂贵很难买到（为此我还在qq上跟一个供货商砍价砍了一个礼拜），而且通过向实验室的师傅请教得知电机很难承受螺旋施加的轴向力容易崩齿或堵转，因而我们放弃了螺旋而采用普通的曲柄滑块机构控制滑橇伸缩。就这样我们为十月的正式加工备齐了材料。
     推研结束以后（特指十月）我们俩全身心地进行LadderBoy的制造，投入了大量的时间和精力。每天上午8：00~12：00，下午1：30~6：00，只要没课就跑到实验室（我们系的一个机械创新实验室，向所有参赛选手开放）加工，临近比赛的两周还翘了七八节课，这样坚持做了四五个礼拜，粗略计算，不算方案设计和计算仿真，体力劳动时间已经超过了150个小时。
     在实验室所做的事大致有以下几种：按照设计测量所需材料的尺寸并划线，用锯子锯，用锉刀锉，打样冲孔（打孔前为了防止钻头钻不准或走偏而用一个叫样冲的东西先在需要钻孔的位置打一个眼），用钻孔机钻孔（先要用游标卡尺测量选择相应尺寸的钻头并安装钻头），用改锥、扳手和镊子安装螺钉、垫片和螺母以连接各元件，检验部件的运动特性并据此调整修改制造方案，重复以上各步骤直到已完成的部件符合设计的需求然后再制造新的部件，组装各部件成为机器人在梯子上作爬行实验。
     有时候进度很快，一个上午就漂亮地完成某个部件的制造，心里会很有成就感；而进度慢的时候，部件的运动总是不合要求，方案改来改去，零件装了又拆，两三天就这样耗进去。为了便于加工，我们总是站着，一天八九个小时站下来身体比较疲惫，但制造过程中的喜悦、沮丧、希望和疑惑以及慢慢积累起来的各种经验教训让我们收获满满，心里觉得这确实是很有趣的工作，于是就这样一天天坚持下来。
     整个机器人的制造，除了师傅帮助做了几个连轴套和接套外，都是我俩通过坚持不懈的努力完成的。我们在制造中曾犯过不少错误，比如螺钉孔钻的太靠角铝的转折处导致根本无法拧上螺母，由于测量或打孔不准确导致螺钉无法同时穿过两元件的孔而将它们连接，锯铝材时方法不当多次崩断锯条，定位不准而导致部件间配合不当、无法组装等等，其中有一些是以前机械设计课上讲过的典型错误，我们当时还笑它幼稚，如今还是照犯不误：）我们也只能自嘲和互嘲了。也曾出过小事故，有一次我需要在角铝上钻一个10mm的孔，由于之前钻了很多3或４mm的已经驾轻就熟，于是也没多想什么，但没想到钻10mm孔的钻头高速转动起来的劲出奇得大，由于我没用任何夹持机构而是用手按着角铝，角铝被钻头带动旋转起来，划破了左手食指并翻起一块肉，顿时血溅钻台。当时很痛，我用水冲过后用手纸止了血，然后继续工作，尽量不用左手食指，但血还是会不时涌出来，于是我那天的进度比较慢。其实每天从实验室回来，手指上总会有一些不知何时留下的伤口，我们也觉得很奇怪但并不介意。
     比赛前的四五天，机器人基本完成，我们开始在梯子上进行爬行实验，但总是失败，经过多次的修改和调试还是不行，我们发现是设计方案出了问题，梯身与滑臂接触时产生的较大力矩超出了我们的预计，同时机器人的重心太靠近滑橇一侧，从而滑橇与另一侧梯子的摩擦力产生的力矩难以抵消滑臂产生的倾覆力矩，于是机器人不能保持平衡，即无法攀登。换句话说，这个方案失败了。
     这时离比赛只有两天，我们来不及细细咀嚼失败的挫折与沮丧，而是立即设计了一个全新的方案：机器人有上下两层，每层分别接触一级梯子，两层之间用一个曲柄滑块机构完成两层之间的垂直距离的变化（类似汽缸里活塞的原理），攀爬时先将上层升起（升起过程中上层不会碰到两边竖梯），升到上一级梯子高度时电机控制上层转90度以扒住梯子，然后曲柄滑块机构将下层提起再转90度扒住下一级梯子，从而完成攀爬（这个方案看不懂就算了）。这个方案机构比较简单，攀梯过程主要依赖人对电机转、停的控制，因此工作量较小，两天内可以搞定。
     于是我们马上又投入机器人２号的制造中，两天里拼死拼活终于完成了。比赛当天（周日）的上午我进行机器人２号的爬行实验（ps当天上午有事不在），却发现无线遥控器出现了故障，我很着急，后悔以前怎么没有检验一下遥控器，于是马上跑到系馆看看哪个老师周日还上班能够提供仪器方面的援助。幸好以前做光电实验的实验室里有一位老师傅，他借了我12Ｖ电源和万用表，我测出无线遥控器果然出了问题，于是放弃了无线遥控而改用线控，向老师傅借了两个点触开关解决了问题。再回到加工实验室时，梯子已经被收走了。我们只能在机器人从未进行爬行实验的情况下参加下午的比赛。
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     大赛的会场很热闹，前三排坐满了评委（主要是我们系的，因为大赛是我们系主办的）后面是比赛选手和观众。承办比赛的系科协成员全部出动，投影仪播放着往届大赛的精彩回顾，会场一侧放着巨大的数显计分器，还有摄像机全程录制，考虑得很周到。比赛规则是３分钟PPT展示＋５分钟正式比赛＋２分钟评委提问。全校各系有20多组参赛，我们抽签抽到了第一组。
     我们把机器人１号和２号都带到了赛场。
     比赛开始了，我控制着机器人２号向上攀梯，上层成功的扒住了高一级的梯子，曲柄滑块机构将下层向上提升，但机器人并没有爬上去，电机堵转。我们失败了。结果如我们赛前所料，毕竟只有两天的制造时间，毕竟比赛前没有调试过。如果能再多一天的时间，我敢保证机器人能顺利地攀到梯子的顶点。。。。。。我们把制造的过程向评委和观众作了简要的介绍，并展示了机器人1号，得到一片充满理解、鼓励和赞誉的热烈掌声。
     我们没有遗憾。
     我们很平静地接受了失败的结果。
     从参赛开始，我们就只看重过程并开心的享受着过程。我们和机器人一起攀上了梯子，并将一直向上爬，这个梯子没有顶点。

鸣谢：
     机器人的制造过程中我们得到了实验室几位师傅的大力帮助，他们无私并热情地向我们提出了很多宝贵的建议和意见并解答我们的疑问，有时由于我们加工到很晚会影响到他们的吃饭时间，在这里向他们表示发自内心的诚挚谢意和敬意。同时还要感谢光电实验室那位老师傅，他的慈祥和蔼让我难忘。