李国良: 从小喜欢“鼓捣” 长大爱上“科研” 本报记者 李琴琴 文/图
李国良在第32届全国青少年科技创新大赛中获得金奖。
从小学习成绩优异的他,却不是一门心思学习,总是“贪玩”拆东西,不管是小电器还是玩具,都要“研究”一下。长大后,他将“研究”运用到各种创意中,变成了发明。在2017年第32届全国青少年科技创新大赛上,以科技发明《电磁驱动仿生机械手臂——一种服务型机械手臂设计方案》斩获金奖。虽然还未参加高考,多所重点大学已经向他伸出了橄榄枝,他就是白银市第八中学高三学生李国良。
李国良给参观的小朋友介绍电磁驱动仿生机械手臂的原理。
李国良和老师吕佳正在探讨航模制作技术。
李国良在家研发设计电磁驱动仿生机械手臂。
用实力来证明自己
2017年8月,对于当时17岁的李国良来说,是他成长历程中一个值得纪念的日子。由中国科协等单位主办的第32届全国青少年科技创新大赛中,在来自全国及全球20多个国家和地区的500多名青少年科技爱好者和200多名科技辅导员中,李国良新颖的创意和精深的知识点,得到了赛场内专家评委的一致青睐,最终拔得头筹,获“茅以升科学技术奖”、北京理工大学创新奖两项专项奖。
回顾将近两年的设计之路,李国良将全程概括为:选择——投入——努力——坚持——再坚持——收获。
据李国良回忆,当时选择《电磁驱动仿生机械手臂——一种服务型机械手臂设计方案》这个项目时,与自己的指导老师吕佳通过多次深入研究探讨,并查阅大量文献资料后,开始进行选题的工作。“在工业4.0时代,作为一种代替人工的机械,机械臂极大地应用在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域。我们在选择课题方向时,从互联网开发到智能化生活,机械臂较大程度上运用人体手臂驱动的仿生原理,在医疗及家居运用方面有较大空间。同时,我主要也是想通过参加科技创新大赛,来提高自己的创新创业意识和动手实践能力。”
用废寝忘食的研发精神
夺得比赛头筹
2015年11月份确定选题后,李国良没有丝毫的犹豫,他说服了顾虑重重的父母,开始了自己“研发”之路。“我刚进校时是全级前30名,后来自己做设计的时候,成绩还是被影响了,到全级前60名了。当时父母也曾担忧我因为做设计学习成绩下滑,后来觉得如果能凭借此特长获得自主招生资格,也可以弥补文化课的缺憾。”
有了父母的支持,李国良确定了研究课题方向,开始画设计图,制作设计计划。“仿生机械手臂的制作不像组装玩具那么简单,需要花费大量的精力来学习各种相关知识和写程序。父母同意后,我就开始买书琢磨,系统地学习和研究机械学和自动化控制,解决电路设计和算法设计等方面的问题。”
在当时,李国良所提出的仿生机械手臂的设计,其中所涉及的内容早已超越了高中生的知识范围,甚至涉足研究生的学习范畴。要在短短一年多的时间,学会研究生级别的相关知识和做出全国赛的设计,对于很多人来说,那是望尘莫及,对于李国良的挑战自然也是非同一般。
但李国良并没有被所面临的难题镇住,他凭着一股子不服输的韧劲儿,在一年间自学了人体运动学、机械、电子电路、计算机控制等多学科知识。为了给全国赛做好准备、画好全国赛验证机的3d图纸,他用一个月的时间学习rhino(犀牛)三维建模软件,然后开始画图做配件组装。“在那个期间,家人和老师全力支持我,真的是非常感谢。”
李国良的指导老师吕佳告诉记者,仿生机械手臂的制作不仅仅只是画图纸买配件组装起来那么简单,需要先将所需的零件用图纸画出来,然后组装做调整,如果安装不上去,只能再继续画图,重新做零件。“不停地实验、不停地失败,不停地实验,跟研发一样,达到了废寝忘食的境界,李国良为了做好一个配件,有时候甚至三天三夜72个小时不合眼。”
李国良回忆起当时的情景,感触颇深,由于仿生机械手臂的工程量比较大,而全国比赛的日子也不远了,同时还不能将学习拉下,只能全力以赴,把一切的时间都利用起来。“当时总共用了264个零件的装配体,这并不仅仅只是画了264张图,有些零件还要拼接到一起,真正画图画了600多张的图纸,有些图纸画得太复杂,厂子加工能力有限,没有加工出来,只能重新再画,画废的图纸就不知道有多少张了。老师们也会帮我看,一起商量怎么做。到最后组装阶段,就成了全家总动员,家里只要有这方面特长的人都帮我来组装。”
2017年8月份,全国赛的日子如期而至,由于数据测控和算法设计还没有完成,这是属于研究生级课题的研究。李国良也没有浪费在火车上一天半的时间,一直埋头学习,在电脑上写算法到半夜三点钟。“那会就想着临时抱下‘佛脚\’,在比赛现场能更充分一些。”
由于电磁驱动仿生机械手臂的工程量非常大,要在一天的时间内组装起来是根本完不成的。李国良上场前只组装完成了90%,功能性只有70%,随行的工作人员都有些担忧。赛场上,当专家们问及知识点的时候,李国良对答如流,折服了在场的专家们,最终不负众望,为甘肃省自1998年之后,又摘得了一枚科技创新金奖。
父母的“放任”
成就兴趣爱好
记者了解到,李国良的特长并不是与生俱来的,而是和家庭环境有很大的关系。李国良出生在一个知识分子家庭,父母都上班,顾不上照顾他,从小李国良就和姥姥生活在一起。“姥姥是白银公司的一名技工,家里一直放着电烙铁、铁皮等焊工用的东西,我小时候在家里玩的东西就是姥姥的这些工具,最感兴趣的则是将父母买回来的玩具拆掉后,看姥姥将这些散掉的玩具重新组装起来。”
就这样,李国良在看的过程中,渐渐学会了焊接和组装,等到五六年级的时候,就已经能把拆掉的东西“完璧归赵”,还能焊接悬挂彩灯,让他渐渐感受到了动手的乐趣。
吕老师告诉记者,自己当了30年的老师,没见过这样聪明的学生,动手能力很强,只要什么东西,看一遍就能焊接出来。
在吕老师看来,李国良能有今天的成绩,和父母的开明有很大的关系。“据我所知,他的父亲对他并不是严加管教,而是‘放任自流\’,只要他感兴趣的都支持,根据他的爱好任其发展,这让他从小就很优秀。我觉得一个孩子的成才,家长有很大的作用,家长首先不能阻止孩子的兴趣,要鼓励他,支持他按自己的喜好成长。我们很多家庭,从小就告诉孩子,这个不能动,那个不能动,将孩子的喜好和兴趣都扼杀在了萌芽中。”
李国良告诉记者,两年多的高中生涯里,他并没有被父母禁锢在家里认真学习,而是曾经数次走出校园,参加各地的科技赛事和交流活动,与来自全国各地的学子们坦诚交流,以最佳的状态参加深圳大疆创新公司实习,负责机械和电气方面的设计。
如今马上就要高考了,已经回到学校的李国良准备将设计暂停,把主要精力投入到学习中去。让我们祝福他,通过自己的努力交出一份满意的答卷。
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