17歲，他沖進(jìn)Hackaday prize 2019 China全球頂尖硬件設(shè)計(jì)大賽 TOP 6

“我們的對(duì)話就像 QQ 空間留言，每次回話都要等到第二天。”程子銘這樣對(duì)大賽項(xiàng)目對(duì)接人說(shuō)。

“他還是一個(gè)高中生，課程比較忙，只能晚上十點(diǎn)后到家看一下手機(jī)。”當(dāng) Supplyframe China 主辦、得捷電子（Digi-Key）贊助的 Hackaday Prize 中國(guó)賽區(qū)前六名誕生時(shí)，大賽項(xiàng)目對(duì)接人和筆者這樣描述程子銘。

“高中生”、“時(shí)間緊”，在筆者了解程子銘的過(guò)程中，聽(tīng)到的最多的關(guān)鍵詞就是這兩個(gè)。然而，就是這樣一個(gè)學(xué)習(xí)時(shí)間很緊的高中生，在全球頂級(jí)硬件設(shè)計(jì)大賽 Hackaday Prize 中國(guó)賽區(qū)沖進(jìn)了前六名，有機(jī)會(huì)參與爭(zhēng)奪全球賽區(qū) 12.5 萬(wàn)美金的終極大獎(jiǎng)。

當(dāng)其他參賽者和電子工程師看到他和項(xiàng)目的介紹之后，說(shuō)出的最多的描述是“天才少年”。

近一段時(shí)間，國(guó)內(nèi) IC 業(yè)者經(jīng)常掛在嘴邊的一句話是：集成電路要從娃娃抓起。我們?cè)诰W(wǎng)上也看到了許多小學(xué)生看集成電路書(shū)籍的圖片和視頻。看過(guò)程子銘的個(gè)人簡(jiǎn)介，你的第一感覺(jué)大概會(huì)是電子硬件設(shè)計(jì)也要從娃娃抓起，并且也可從娃娃抓起。

“我來(lái)自北京，目前正在北京市第一七一中學(xué)讀高二。從小學(xué)五年級(jí)開(kāi)始，我就在接觸各種各樣的競(jìng)賽機(jī)器人，并參加了許許多多的機(jī)器人競(jìng)賽。后來(lái)我接觸到了科技創(chuàng)新大賽，通過(guò)自己設(shè)計(jì)全新的功能或結(jié)構(gòu)，來(lái)改進(jìn)某一個(gè)機(jī)器人或工具，這和 Hackaday 非常類似。”

這是筆者從程子銘自我介紹中摘錄的一段話。很難想象，小小年紀(jì)的他已經(jīng)有了七年的競(jìng)賽機(jī)器人設(shè)計(jì)和比賽經(jīng)驗(yàn)。年紀(jì)輕輕就有豐富的比賽經(jīng)驗(yàn)，這讓程子銘受益匪淺。他對(duì)此表示，“通過(guò)這些比賽我學(xué)到了如何使用 Arduino、STM32，如何制作 PCB，以及如何訓(xùn)練一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型等等很多技能。同時(shí)，也令我掌握了許多電子方面的知識(shí)。”

更讓人印象深刻的是，成為 Hackaday Prize 中國(guó)賽區(qū)“黑馬”并不是他首次嶄露頭角，此前他已經(jīng)拿到過(guò)國(guó)內(nèi)頂級(jí)賽事（包括全國(guó)機(jī)器人足球比賽）的一等獎(jiǎng)。

程子銘參與 Hackaday Prize 的項(xiàng)目名稱是《基于有殘肢昆蟲(chóng)步態(tài)模仿的六足機(jī)器人》。項(xiàng)目介紹指出，該項(xiàng)目是基于觀察昆蟲(chóng)有明確目標(biāo)的正常行走和斷足后行走的行為模式，通過(guò)設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)和使用算法，在改裝的六足機(jī)器人平臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行模擬，可以達(dá)成使多足機(jī)器人可以在腿被破壞的情況下受控制運(yùn)動(dòng)的效果，可以作為地震搜救、地球探索、外星球探索的解決方案。

他在回復(fù)采訪和介紹項(xiàng)目時(shí)都有提到，這個(gè)項(xiàng)目的靈感來(lái)源于他看到的一次 TED。“看了拉菲羅安德烈在 TED 上的演講，我感到十分震撼。一個(gè)多旋翼無(wú)人機(jī)竟然只使用了一個(gè)螺旋槳，就可以在空中保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，還可以做可控的飛行動(dòng)作。這令當(dāng)時(shí)沉迷四旋翼無(wú)人機(jī)制作的我，看到了可能是當(dāng)時(shí)業(yè)界的最高水平，也為這個(gè)項(xiàng)目埋下了伏筆。”他對(duì)此說(shuō)到。

同時(shí)，程子銘設(shè)計(jì)缺失數(shù)只附腳依然能夠讓機(jī)器人按照意愿行走的靈感也是來(lái)源于那次演講，當(dāng)然還有生物課上觀察蟲(chóng)子。他指出，“那次 TED 關(guān)于折翼的無(wú)人機(jī)控制的問(wèn)題非常精彩。2013 年，拉菲羅在一次小型演講中就展示過(guò)被剪掉 2 個(gè)槳葉還可以受控制飛行的多旋翼無(wú)人機(jī)技術(shù)，這就是他的單槳旋翼機(jī)的原形。遵循著這個(gè)思路，在生物課上觀察昆蟲(chóng)行為的時(shí)候，我獲得了這項(xiàng)目的靈感，就是即使斷掉數(shù)條附肢也可以受控制行動(dòng)的多足機(jī)器人。”

細(xì)節(jié)在于觀察，成功在于積累。大多數(shù)人僅僅只是當(dāng)這句話是一句座右銘，一個(gè)名言警句。程子銘身體力行之后讓我們真切地感受到真理雖然高于生活，但是卻來(lái)源于生活。

他設(shè)計(jì)的六足機(jī)器人很好地實(shí)現(xiàn)了他的構(gòu)思，這也是為什么這個(gè)項(xiàng)目能夠入圍 Hackaday Prize 中國(guó)賽區(qū)前六名的原因。該六足機(jī)器人配備一塊包含 stm32 以及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的核心控制板，身體上還安裝有為舵機(jī)供電的小型電路板共 6 套。外殼使用切割碳纖維板和金屬工件組裝，每個(gè)腿上使用 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)都由一個(gè)舵機(jī)控制，通過(guò)舵機(jī)的控制可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)六足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。

同時(shí)，該六足機(jī)器人設(shè)計(jì)采用了可熱插拔式結(jié)構(gòu)，在機(jī)器人運(yùn)行時(shí)可以隨時(shí)拔下任何的腿來(lái)模擬被破壞的過(guò)程，連接部分采用磁鐵以及 3D 打印的結(jié)構(gòu)部件，可以實(shí)現(xiàn)每?jī)啥沃g的連接，機(jī)器人主體上設(shè)置了傳感器對(duì)是否掉腿進(jìn)行判斷。這種結(jié)構(gòu)可以方便機(jī)器人的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和組裝，更方便投放到特定地點(diǎn)進(jìn)行使用。

當(dāng)然，程子銘不僅很好地實(shí)現(xiàn)了自己的構(gòu)思。同時(shí)，他在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中也考慮到了項(xiàng)目的可擴(kuò)展性。他在項(xiàng)目介紹中寫(xiě)道：如果需要更換機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)，只需要轉(zhuǎn)移電路板的位置即可。也可以單獨(dú)對(duì)腿進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，來(lái)提高對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)性，以及增加新的功能（至少 3 個(gè)舵機(jī)，若干傳感器）。這樣，可以加裝冰鞋來(lái)使機(jī)器人在冰面上行動(dòng)，或者固定泡棉來(lái)使機(jī)器人在水面上游動(dòng)，甚至可以把幾個(gè)腿換成可以工作的機(jī)械臂！

這聽(tīng)起來(lái)讓人會(huì)有一瞬間的思維錯(cuò)亂，因?yàn)橥懻擁?xiàng)目兼容和可擴(kuò)展性都是和那些資深的、經(jīng)過(guò)系統(tǒng)培訓(xùn)的電子設(shè)計(jì)工程師，而他還是一個(gè)高二的學(xué)生。誠(chéng)然，這其中有他機(jī)器人導(dǎo)師的功勞，但這個(gè)思維縝密的高中生確實(shí)令人驚嘆。

“現(xiàn)在這個(gè)機(jī)器人就放在我的學(xué)校的展柜里，鼓勵(lì)著更多的中學(xué)生參加機(jī)器人創(chuàng)新活動(dòng)。詳細(xì)的研究過(guò)程我已經(jīng)公開(kāi)在了我的項(xiàng)目介紹中，因?yàn)槭欠律鷻C(jī)器人，所以也包含著我的一次生物實(shí)驗(yàn)記錄。”說(shuō)起這些，程子銘的自豪感不言而喻。

如果你認(rèn)為關(guān)于這批“黑馬”在這個(gè)項(xiàng)目上的話題就此結(jié)束了，那么你顯然還是低估了這個(gè)高二學(xué)生。程子銘對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目的未來(lái)有很大的期待，希望它能夠商業(yè)化。“我為我的機(jī)器人設(shè)想了兩種應(yīng)用場(chǎng)景，一個(gè)是類地行星的探測(cè)器的設(shè)計(jì)，采用多足結(jié)構(gòu)可以大幅提高對(duì)復(fù)雜地形的適應(yīng)能力，即使有一條腿在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中損壞，依然可以通過(guò)我的算法控制，不影響其他任何功能。另一個(gè)場(chǎng)景是作為地震救援機(jī)器人，當(dāng)碰到了較大的余震，可能普通的機(jī)器人被壓住一部分之后就只能被放棄，但是我的多足機(jī)器人可以舍棄身上的一兩條腿，然后繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。未來(lái)如果可以對(duì)這種機(jī)器人進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并做出量產(chǎn)型的設(shè)計(jì)，將為這兩個(gè)領(lǐng)域，甚至更多領(lǐng)域帶來(lái)一個(gè)功能強(qiáng)大的機(jī)器人助手。如果有朋友想助我一臂之力，當(dāng)然是非常歡迎。”程子銘說(shuō)到。

成熟、老練、心思縝密、年少有為……這個(gè)高中生配得上太多褒義的詞匯，要知道他和他的項(xiàng)目曾一起征戰(zhàn)國(guó)際賽場(chǎng)，有機(jī)會(huì)獲得最終的 12.5 萬(wàn)美元獎(jiǎng)金和開(kāi)源硬件領(lǐng)域的“奧斯卡獎(jiǎng)”。

總有人會(huì)將自己活成別人家的孩子，活成別人口中傳頌的故事，屬于程子銘的故事已經(jīng)驚艷地開(kāi)始，也將更為驚艷地繼續(xù)。
 

11 月 23 日，Hackadayprize 2019 China 大賽頒獎(jiǎng)儀式暨全球創(chuàng)客嘉年華活動(dòng)將在深圳舉辦，一起來(lái) Party 吧！

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