蛇形“手”替代人手
　　
　　在北京举办的第三届亚太经合组织青年科学节之青少年科技创造发明作品展览会上，一个外形酷似蟒蛇的“机器人”陈列在农展馆的一号展厅内，吸引了许多中外参观者的目光。它身长约2米，蛇身主要由钢材制成，在一定程度上可实现蛇类运动的仿真。在陆地上，它可以像虫子一样地蠕动前（后）行、侧移、抬头等；在水里，它套上一个人造皮革制成的包裹有防水塑料的“蛇皮”后，可以左右摇摆着靠游动前进。这条蛇的头部装有红外线感测器，中侧位置装有微触开关，当遇到障碍物时可以自己通过识别系统闪躲。

　　这样一个充满创造力的发明源于北师大附中高二学生张万子同学长期对生物和仿生学的兴趣。一次偶然的机会，他在一本介绍国家地理知识的杂志上看到蛇运动的姿势极其优美，便构想自己通过一种机器的方式，能完成这些动作，他把这个想法告诉老师，立刻得到老师的支持。

　　“这个创造发明的实用性很高，如果给它安装上摄像头和软性手臂，它可以帮助人们完成狭窄管道中勘测、检修等作业。这种类型的机器人还有可能在月球上进行探索，因为月球上崎岖不平，坑洼较多，而蛇形机器人能够克服这些困难。”这个小发明家，高高的个，瘦瘦的，明亮的眼睛闪耀着青春的激情，不宽的额头透露着科学的智慧。

　　仿生蛇形机器人的原理不难理解，它利用单片机（即微型计算机）和伺服电机（这种电机不能旋转，但可以左右摇动）实现“蛇”身的前后行走和左右摆动。蛇身由8节组成，一节上装两个伺服电机，它们通过数据线与单片机相连，接受单片机给每节蛇身发配的指令，控制蛇身和谐运动，完成各种动作。张万子告诉我们，每一节“蛇身”线路都是并联，任何一节坏掉都不会影响整体运动，所以抗损坏能力非常强。他希望这项发明以后能做的更轻便，例如选用硬塑料来代替钢材，这样运动起来就更灵活。

　　这项发明是张万子和他所在的北师大附中科技活动小组在去年1月到6月间完成的，作品荣获第十八届全国青少年科技创新大赛二等奖。在实际制作中，他们遇到很多困难，最大困难是对机器人的“调试”工作，因为蛇的动作很复杂，很难模仿，他们不断调整它的角度，它的方向，它的平衡度。为了找到最合适的结果，他们查了大量资料，还专门请教了北航的生物行为学方面的老师。

　　“这个过程很累人。设计框架也比较困难，因为框架需要比较小，比较轻，还要薄，还要有一定的强度。”张万子深有感触。他说：“通过这个发明，动手能力得到了很好的锻炼，思维的严谨性也有了很大提高。最重要的是，我感到这次成功是靠大家的帮助，凝聚了团队精神。”

　　机器“眼”替代人眼

　　大部分在医院照料过病人的朋友可能都有过同样的遭遇：在病人输液过程中不得不全程留心药液的流速和液面的变化。而这种简单劳动的长时间重复，确实是一件十分无聊却又无奈的事情。无奈中的人们可能都有一个愿望：如果能有一种设备来取代人，那该多好！在第三届亚太经合组织青年科学节科普作品展上，一种输液自动监控系统有望使他们的愿望成为现实。

　　由上海向明中学的一位叫厉俊的学生发明的这种输液自动监控系统，可以有效地对输液过程中的液滴速度和液面变化情况进行全程监控，并随时将输液过程中的动态如实地以无线通讯的方式传输给服务人员。这样，病人在输液时，不但可以将家属“解放”出来，而且可以使医院用少量的护理人员，对医院内较多的病床输液点进行科学管理。

　　在科普展上，这种输液自动监控系统由一台放在监控室的主机和若干台放在输液瓶旁的从机组成。主机包括单片机、无线收发模块和蜂鸣器等部件。每台从机则有单片机、输液滴速传感器、液面传感器和无线收发模块等部件组成。

　　由于在输液过程中滴速的快慢对病人的影响最明显，因此，监控液滴的速度成为这套监控系统的关键环节。据厉俊同学介绍：输液过程中，当没有水滴通过输液管时，从机中的红外发射管发出的红外光照射在红外接收管上，传感器能获得稳定的数值，当有水滴经过时，由于水滴对红外光的反射和折射作用，传感器的读数随即改变。这样，通过传感器读数的改变统计出单位时间内流过的水滴数，就得到了药液的滴速。当输液速度小于或大于病人对滴速的承受范围（事先测定）时，系统会发出报警信号，那时护理人员就会“不请自到”。

　　解决了“滴速”的问题，还要解决输液液面的控制问题。据厉俊同学介绍：贴在药水瓶壁上的反射型红外传感器，通过发射红外光以及接收反射回来的红外光可以探测药水瓶内液面的位置。当液面高于传感器时，反射回来的红外光较少，传感器的读数较大。反之，液面低于传感器时，反射的红外光较多，传感器的读数较小。利用这种差异就能判断出液面是否低于传感器。若把传感器贴在药水瓶壁的合适位置，就可通过它获取信息，判断出药液是否将要滴尽，从而避免服务人员“晚来一步”情况的发生。

　　在这套监控系统中最让人称奇的环节是主机与从机之间的信息传递。发明者通过频率为315兆赫兹的无线通信模块来实现主机和从机之间信息交换。期间，设置在监控室的主机会依次“询问”输液瓶旁每一个从机的监控情况。而从机一旦探测到液面过低、滴速过快或过慢等异常情况时，就会通过无线通讯的方式及时将这些信息发送到的主机上。主机接收到这些信息后，便发出警告，并在液晶屏上显示从机的编号，从机则持续发送“异常”信息，直到护士到达现场进行处理后，从机才恢复正常。

　　中外展品差别在哪

　　第三届APEC青年科学节科普展8月3日在全国农业展览馆举行。此次展览内容以境内外青少年发明创造为主，辅助以科普教材及出版物、图书、音像制品等。展览分为1号和2号两个展厅，在6000多平方米的展览厅里设置了200多个展位，展出了400多件青少年创作的科普作品和各类科技出版物。

　　此次展览最值得注意的是中国和其他国家在展品上有很大的差别。中国展区主要是科技作品实物演示，很少有研究性的论文和调查报告，中国的展台上摆满了各种科技小发明，例如遥控风筝、足球发球机、防盗手机套等，而与此相反，国外展区里展出的大多数是研究性的论文和调查报告，例如美国的电池再利用项目、环保酶防污系统的发展，日本的校园的铁细菌，新西兰的环保能源等，他们的展台上仅放着装订好了的资料，没有实物发明。

　　为什么展品存在如此大的差别？对此，美国带队教师PeggyConnolly,Ed.介绍说：“美国各种教育单位都鼓励学生进行科技方面的创作，不论年龄大小，只要有创新思想，能确定有新意的项目，都可以得到资金帮助，前提是项目必须有详细的计划，项目并不需要与实际生活联系很紧，每个学生都可以根据自己的兴趣和想象自主确定项目，有很大的选择空间，但是项目要有一定的研究性，并且要经过相关部门审核。得到资金帮助的项目必须坚持做下去，研究的过程和结果都要以论文形式表现出来，论文就是结论性的报告，所以我们的展品都是论文和调查报告，没有实物展示。”

　　针对中国发明实物多研究少的现象，中国的小发明者和指导老师们的答案基本上一致：我们老师都是要求学生从实用的角度去考虑，去发明创造。学生都是由于在生活中受到了某种启发后进行相关发明的。“我邻居家由于没有人在家，发生了火灾，我想如果要是有机器人去自动灭火多好，于是就有了发明灭火机器人的念头”，灭火机器人陕西发明者说。（科技日报）