split image smallest humanoid robot

近日,香港拔萃男书院(Diocesan Boys’ School)机器人团队的四名成员创造了一项破纪录的工程壮举——他们创造出了世界上最小的人形机器人。(观看视频

机器人的高度为 141 毫米,比一根标准圆珠笔还要短,也比上一任的纪录保持者的机器人要小 11.3 毫米。

Smallest humanoid robot front view

DBS Robotics机器人团队设计并制作小机器人的计划始于2023年。

他们与香港中文大学心理学苏教授合作设计自闭症学童专属机器人,透过人形机械人与学童的交流促进他们的学习效率。

根据团队代表杜恩硕的介绍,“在这款小机器人诞生之前,市面上用于STEAM教学的机器人售价大约12万人民币/套,而且尺寸较大。难以适应香港的教学环境,来自贫困家庭的自闭症学童也无力负担。”

STEAM教育就是集科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),艺术(Arts),数学(Mathematic)多领域融合的综合教育。

所以,研发出低成本、小尺寸、能适应教育普及需求的人形机器人成为DBS Robotics机器人团队的使命。

smallest humanoid robot rear view

这个年轻的团队由两名高二学生(杨泓韬、梁傲熙)和两位年轻的机器人教练(杜恩硕、冯灏一)组成。

根据纪录规则,为了打破这一纪录,人形机器人除了能够进行双足运动外,它的身体设计还必须要连接肩膀、肘部、膝盖和臀部。

学生们使用计算机辅助设计 (CAD) 设计了这款的机器人。在确定了机器人的技术规格和所需部件后,他们根据自己的需求承包了一家工厂生产伺服电机。

伺服电机,也称为“舵机”,是一种电子设备,可以精确地旋转和推动机器部件,使这款机器人能够移动其腿和手臂。

为了对伺服系统进行编程和操作,该团队采购了一块 16 通道伺服控制板。他们还购买了其他硬件组件,如螺钉、螺母、电线和电池。

该机器人的亚克力面板和3D打印部件均在学校的机器人实验室设计和生产。

整理好所有组件后,学生们就开始组装他们的机器人。

从腿部开始,他们为脚、膝盖和臀部使用了八个伺服系统,并能够验证机器人是否能够进行双足运动。

组装好手臂,使用伺服系统使肩膀和肘部运动后,团队开始测试电池和控制板的放置。

事实证明,他们最初计划使用的电池单元太大、太重,机器人无法握住,因此他们选择了较小的 7.4V 锂离子电池。

最后,控制板用螺钉固定在机器人的背部,可以通过板载按钮进行控制。

机器人还可以通过伺服控制板附带的移动应用程序进行控制,从而执行预编程的动作。

最终,他们不仅完成了挑战,甚至把它发展成为 STEAM 套件,为了让更多学生以便捷、有趣的方式学习编程。

“其实在设计机器人的过程中,我们团队也遇到不少的挫败。例如,虽然已经在电脑里做好模拟,可是到真正测试时,才发现伺服电机动力不足以驱动机器人,甚至出现轴心断裂的情况。

“或者因为机器人太小,关节之间的距离很窄,导致它没办法好好走路的情况。经过几个月调试和不断地修改设计,才能够做出今天的成果!”

DBS Robotics team holding GWR certificate

DBS Robotics 是中国香港拔萃男书院的机器人团队,属拔萃男书院创新与设计部门 (Innovation & Design Department),创立于2012年,且在本地以及国际层面获奖无数。

因为团队获得吉尼斯世界纪录的好消息,今年收到了200份入队申请,人数已达103名。

这支年轻的队伍致力为K12学童提供平等STEAM机会。去年这支团队将工作重点设定在面向低收入家庭,少数族裔,及自闭症学童的 STEAM教育。

“非常感谢拔萃男书院,还有创新与设计部门老师们给与的支持。让我们使用3D打印机,镭射切割机等工具自行设计制造机器人的部件,才能够实现我们的设计。高中生投入科学研究在香港还不是很普及。所以,我觉得应该要多推动同学参与不同研究,提倡STEAM教育的重要性,” 团队代表杜恩硕说道;

“DBS Robotics机器人团队对获得纪录很兴奋,这样的肯定可以获得更大的反响。同学们希望可以透过这个最小的人形机器人,以最大的力量推动大湾区的STEAM发展。”

展望未来,队长杨泓韬想成为一位工程师,开创最新技术并继续突破技术界限。

梁傲熙满怀期待地说:“我一直希望自己能在科研上出一分力,从机械人的研发到科技的发明。我希望能在开创尖端科技的同时服务社会。”

两位年轻的教练杜恩硕和冯灏一都毕业于香港拔萃男书院,返回母校做STEAM教练。透过人工智能、量子电脑等尖端科技,开发崭新的机器人技术正是他们的最大心愿。