香港教師會李興貴中學學生 低成本研發「無線機械臂」(洪艷琳)

本文作者洪艷琳，為《信報》撰寫專欄「STEM尖子」。

機械人在現今社會已不再是科幻小說的情節了，它們甚至在我們的生活、工作和娛樂領域中佔了一席位。隨着科技發展，愈來愈多企業研發與製造機械人，但大都所費不菲。

但是，香港教師會李興貴中學的6名學生，花了兩年時間研製，以低於1000元的成本，設計出可利用無線傳輸裝置遠程操控，能感應及模仿用家動作的「無線機械臂」，希望日後作品能用於拆彈、實驗室內的危險工作及幫助有需要的殘障人士，難怪可以在「校園創意機械人推廣教育計劃」中，奪得最具市場價值大獎。

今年7月初，在香港科學園舉行的「校園創意機械人推廣教育計劃」成果展， 展示整個大埔區20間全日制中學的學生作品。活動由香港青年工業家協會、大埔區中學校長會、大埔區青年活動委員會及香港科學園聯合主辦，主題為「從機械人套件到創新驅動的未來」，計劃於2017年9月推出，為期兩年，而這個計劃的最具市場價值大獎便是香港教師會李興貴中學獲得。

6位同學分別是李子荃、祝錦軒、關灝鋒、黃振裕、何澤榮和陳崇文，比賽時都是中二及中三學生，他們在該校設計與應用科技科主任何鈺錕老師帶領下，透過學校的設計與科技課程，學習編寫程式、製作機械人等技巧，成功把創作理念變成實物。

製作費僅千元

談起創作淵源，何鈺錕老師分享：「6名初中生本身是設計與科技學會成員，學會共有20名學生，過去我不斷給他們一些新的發明項目，從而物色有潛質的同學們。起初組合了這6位學生時，我們對作品未有任何概念，直至聽到前任校長提議不如弄一個機械臂，於是便開始做，花了半年弄成機械臂雛型，再以一年多時間不斷改良，包括增加鏡頭、由有線變為無線等。」

他強調機械手臂重點是「無線」及「遠端操作」。「要看現場環境的話，就靠鏡頭即時傳送影像及聲音，再利用人的體感操作，你想機械臂怎動，它便怎麼動。傳統機械臂要按掣，不夠簡單直接，但這件作品的原理是通過智能程式感應手部動作，遠距離操縱機械人，代替人力做一些無法做到的事。」

作品構造上由機械主體、手部控制器及感應器等所組成，成本居然低於1000元！何老師說：「電腦板約百多元一塊，另外感應器及接收器兩塊，加起來都是數百元。機械手臂前置的摩打是從淘寶網購回來的，相對便宜，木箱是學校現有的木材材料。其他如攝影鏡頭也是淘寶貨、加上電池都只是數十元，我們重點是教學生把所有零件組合在一起，變成有意義的實物。」

普遍而言，男生較喜愛機械操作，6位同學是清一色全男班。隊員之一李子荃在新學期便是中四生，他本身熱愛砌模型，有趣是家住粉嶺的他閒時會走到和合石墳場散步，或於墳場附近的草地靜坐思考，汲取靈感。自中二起加入設計與科技學會後，日漸迷上發明與創作。這次的分工合作是由他和另一位同學陳崇文負責編寫程式，其他同學們集中製作機械臂和組合作品。「最初由老師教授基本知識，我花約半年時間學習電腦板的應用。」

李子荃表示，創作過程中最大挑戰是駁線十分複雜，不可有任何差錯，否則便要重新再來。「失敗次數多到數不到，最初不知道如何轉動摩打，要慢慢地找旋轉角度、畫下記號，再用電腦寫程式配合，探索很久才有雛型，但又動不了，原來是電線駁錯，花了很多時間。」

儘管面對挫折和失敗，他卻沒有氣餒，與同學們抱着永不放棄精神去研究。「記得上一代機械臂本身左右旋轉角度不夠準確，現在新一代手臂可以透過重新啟動方式來調校角度。以前舊的操作一個上午就不夠穩固，需要大維修，新的設計即使操作一整天都只是遇到電池無電的小問題，即時更換電池便可了。」

他身旁的祝錦軒較他低一年級，兩人因合作製造機械臂而相熟，且都是居於粉嶺。祝錦軒說：「回想當初什麼都不懂，慢慢學會製作和累積知識，認識不同朋友，互相分工合作，是很大得着。」

公眾玩夾糖果

回想科學園「校園創意機械人推廣教育計劃」成果展當日，他們沒想到會得獎。「純粹只是想展示成果，宣布得獎一刻，大家都呆了，再望向其他人的作品，每間學校都好厲害，對於獲獎感覺好神奇、超驚訝，問自己是否在發夢？」李子荃忍不住說。

祝錦軒笑着附和：「當日我們跟在場不同學校的同學分享經驗和心得，大開眼界。最記得現場有一支女子團隊，她們都是研製機械人，好像是遺失BB後會自動響警鐘，她們同樣獲得獎項。」他指當天還有一個互動環節，讓區內不同學校的學生互相欣賞他人展品，然後寫下評價和分享，促進交流。

他續說：「當天我們先展示機械臂，然後講解作品給觀眾聽，讓他們試玩。後來發現沒有新意，於是想到類似夾公仔的玩意，我們買了一堆糖果回來，再鼓勵參加者試玩，透過機械臂操作來夾糖果，夾幾多便送幾多。最重要的是，他們離開前要給我們的作品寫下評語，讓我們知道有什麼優點缺點，以及可以改善的地方。」

李子荃指當天約有30名參加者試玩，主要是小朋友和學生。「本身一開始未有人時，我們夾薯片給自己食來自娛，後來變成夾糖果，不過夾薯片較易，因為重量輕，兼且不會碎。」

對於評價，李同學坦言：「有指機械動作慢，可能展覽當日現場使用WIFI訊號受干擾，機械臂的感應動作緩慢，要重新開機。還有美觀問題，有的認為攝影鏡頭的位置不夠漂亮，需要再改良等。」

訪問當天，關灝鋒同學的手臂佩帶着控制器，他的說話不多，只默默站在一旁負責示範作品的操作給記者和攝影師看，唯一分享是：「中一時經同學介紹加入設計與科技學會，覺得好玩，又學會很多編寫程式的東西。」

身旁的李子荃形容他是沉默做事的人：「我們經常問關灝鋒在哪？但原來他就在身旁！完全看不到！不出聲真的感覺不到他的存在，他是勤力實幹型。」

盼助傷健人士

李子荃表示最喜愛說話和作示範的是黃振裕同學，可惜訪問當日有事未能出席，同樣地，團隊其餘兩位功臣陳崇文及何澤榮同學也事忙，不能抽空分享。

過去兩年，6位同學都是利用課餘時間研製作品，何老師讚：「以往上午考完試後，其他同學都放學回家，他們卻自願留下來研究作品，差不多到下午五六時才離開。這兩年來見證同學們由互不認識，到開始有默契和合作、自發性地製作，還會臨場執生，看到機械臂有問題便主動解決，成長和進步很多。」

何老師本身也是機械創作發燒友，他坦言跟同學們互相學習，期望將興趣和熱情延續下去。目前機械手臂的活動距離只限於10米內，他指距離可以發展更遠。「未來，我們會繼續改良這件作品，亦希望將來5G技術能將設備升級，提升機械感應靈敏度。長遠而言，盼能先幫助殘疾人士，讓他們透過機械手臂回復正常生活。可是目前仍是缺資金和技術，很多技術問題會繼續探討，所以老師和學生都要一起學習。」

任何人都能用

「無線機械臂」操作程序簡易，任何人皆能使用，他們向記者示範操作過程。

首先把手部控制器佩帶於手上，開啟裝置直至彩色燈亮起，代表系統已準備好。

開啟機械主體，預備少量木材。

連接電腦及機械主體的攝影鏡頭，以便遠距離操作。

同學伸手向下時，機械手臂模仿人類手臂功能同時向下。

最後機械手臂成功模仿人類手臂手勢取木材。

撰文：洪艷琳

[email protected]

更多STEM尖子文章：

• 中華基金中學中三女生 益菌生「布」圖減廢
• 明愛粉嶺陳震夏中學學生 拍片派自製環保產品保育海洋
• 可譽三子以A.I.揀士多啤梨 英國劍橋如紳士交流

支持EJ Tech

如欲投稿、報料，發布新聞稿或採訪通知，按這裏聯絡我們。