Page 51 - 优秀学员达人录

上海市青少年科学创新实践工作站

达人 俞皓天
上海交通大学机械工程实践工作站
上海市实验学校
科创格言：勇于实践，百折不挠

科创给了我自主学习的金钥匙
管道巡检机器人的设计与研究
管道巡检机器人的设计与研究 科创给了我自主学习的金钥匙
在交大实践工作站，我完成了基础课程和研究课程的学习，掌握 经过短短 32 课时地学习，我对编程与程序测试等领域有了初步
了单片机的使用方法，对编程与程序测试有了初步认识。在张培艳 认识，同时完成了研究性课题的学习研究，初步掌握了科研方法。
老师的指导下，我完成了课题《管道巡检机器人的设计与研究》。 首先是对于传统问题解决方案的质疑与再探索，使用现有的技术配
具体是讨论用于检测小型气体管道泄漏位置，可以有效自动定位的 合解决全新的问题是对于我分析问题并创新解决能力的提升。其次
检测机器人。在使用 arduino 机器人小车的前提下加装气体检测 是对于问题的查找与改进能力。如在本次研究中初代程序的表现不
装置，编程并进行试验。讨论对于单个泄漏点泄漏，在无干扰气流 甚理想，我进行了严格的排查验证才找到了问题原因。经过本次课
存在的环境下进行检测，在检测到管道泄漏点后立即停止以直观反 题的实践，锻炼了我思考、分析和发现与解决问题的能力，不仅开
映出检测结果与实际泄漏点位的偏差。讨论对于小型管道泄漏点检 阔了我的视野，提升了实践经验与工作能力，而且培养了我的发散
测的定位机器人，以降低人工处理管道时寻找泄漏点的时间，减少 思维。为我以后的学习埋下了科研的种子。
暴露在气体中的时间。满足可以进行较长距离工作，具有较好稳定 我把科研当中百折不挠的精神亦用在学习上，碰到复杂问题勇于
性与可行性的，能够较准确定位出泄漏范围的条件。 探索，不断专研，自主学习能力有很大提升，学业成绩在该学期也
该课题的灵感来源于对家用煤气泄漏的及时处理过程，制作一个 取得了长足的进步。
可以定位管道气体泄漏点的机器人小车，以降低人工处理管道时所 在此，我想对以后参加科创的学弟学妹们说，开阔自己的视野与
暴露在有毒气体中的时间。现市面上主流的管道检测机器人都是要 思维，在科创的道路上，勇敢地尝试自己的想法并且努力地来验证，
进入管道内部，通过环状紧贴管壁的触觉感受器感受震动检测。这 不论结果如何，相信会有意想不到的收获！
种机器人难以进入小型管道，并不适用于检测小型管道，而且受限
于传感器，只能检测特定规格的管道。还有的带有摄像头，进入管
道内部进行排查，这种机器人亦难以检测微小的泄漏口。基于以上
思路，我将设计制作一个从管道外检测，能够自动进行定位，适用
于小型管道的机器人。
我在原有的 arduino 小车的基础上（包括两个驱动电机，驱动
系统以及单片机本身），加装管道检测泄漏装置。使小车沿着管道
移动，当检测到泄漏点时，使小车立即停止。停止位置与真实泄漏
点的偏差可以视为检测误差。
本次研究改变了传统管道机器人进入管道内部进行泄漏点巡检
的思路，转为在外侧对于气体管道泄漏点进行定位。使用浓度传感
器与机械结构实现对于管道泄漏的排查，并且使用了 arduino 单
片机套件加以验证，实现了在稳定环境下对于长直管道单个气体泄
漏点进行自主的定精确位，并且具有较为良好的稳定性。对于使用
浓度传感器检测管道气体的检测结构进行了尝试与研究。

思考问题全面 勇于提出自己的观点
思考问题全面 勇于提出自己的观点
俞皓天同学进入上海交大机械工程实践工作站时，正值新冠疫情防控期间，无法进入工作站的实践场所学习，所有学习和研究都需要在
线进行，与老师进行远程联络和沟通存在诸多不便，但这些都未能影响他的学习态度和热情。他按时参加工作站的基础课程和研究课程学习，
课上积极动手实践并与老师互动，课后及时认真填写学习过程记录，能将学习过程的知识进行梳理和总结，表现非常出色。
结合研究课程的学习，学以致用提出了管道巡检机器人的研究课题，开展了相关研究背景查阅，提出自己的研究方案，克服疫情期间开
展实验不便等诸多难题，进行了样机设计和试验，在课题过程中始终表现出浓厚的科学研究兴趣。他思考问题全面，能够从多角度发现和
分析问题，并勇于提出自己的观点和见解，体现出较强的解决实际问题的能力，体现出良好的科学态度和研究潜质。祝愿俞皓天同学能心
怀梦想，勇于创新和实践，在未来的学业和生活中体会科创带来的快乐。
——指导老师：上海交通大学副研究员 张培艳

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