水上环保小卫

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  升入初一,爸爸给我买了一架四旋翼无人机。我真是太喜欢它了!
  这架无人机的4个电机和4个螺旋桨呈正方形分布,中间通过X形机架连接。启动无人机后,它会按照我的遥控指令运动,处于下方的相机还可拍照与录像,并能即时向爸爸、妈妈的手机传输图像。
  我很快就能熟练操控、熟练组装了!在爸爸、妈妈的引导和老师的指导下,我尝试对无人机进行改进,以解决生活中的问题,水上清理垃圾无人机就是其中的一个方案。
  夏天,我跟爸爸、妈妈去杭州西湖游玩。
  “欲把西湖比西子,淡妆浓抹总相宜”,我被西湖的美景深深吸引。忽然,有個小妹妹手中的雪糕塑料包装袋掉到湖里。小妹妹和家长想把它捞起来,但是都没有成功,眼看着塑料袋越漂越远。
  我想起老师讲过,废弃塑料是一种白色污染。不管是有意还是无意,如果每天湖中都有这样的垃圾,不但影响西湖的环境和形象,打捞人员也更加辛苦!那么,是否可以用无人机来清理垃圾呢?
  我把想法告诉了爸爸,他非常赞同并鼓励我尝试。回到家,我就立刻行动,开启了设计旅程。
  传统的摄影无人机可以快速搜集并锁定目标——垃圾,可是如何捞起垃圾呢?我冥思苦想,一直想不出解决的办法。直到有一天,我在游乐场里看到几个小孩在用挖掘机挖沙子,才有了灵感——可不可以用挖掘机原理捞出垃圾呢?
  我静下心来,开始梳理设计思路。我先买来一个小型挖掘机摇臂,将摇臂固定在无人机下方。为了不遮挡摄像头,我将摇臂的两个接口固定在无人机下方的两侧,飞行状态下摇臂折起。当摄像头搜索到垃圾时,无人机可以降落在垃圾的上方。
  为了使无人机漂浮在水面上,我用两个浮筒代替无人机的起落架。当无人机降落在垃圾上方时,控制摇臂向下运动,则会将垃圾捞起,再控制无人机飞回岸边。
  完成组装后,我进行了如下试验。
  第一步是验证无人机的基础功能。测试显示,在搭载任务载荷的情况下,无人机可以满足飞行要求。
  第二步是测试捞取工作效果。我在水盆中盛满水,将雪糕包装袋放进去,然后操纵无人机控制摇臂捞取,成功。
  第三步是实测清理垃圾无人机的功能。
  我来到湖边,控制无人机寻找垃圾。经过一番搜索,一块漂浮的小型塑料垃圾进入视线,我迅速操纵无人机赶到目标所在处,降落,操控摇臂捞取。不过,多次尝试都没能捞出塑料垃圾,这让我十分沮丧。
  回到家后,我将自己关在屋里仔细研究究竟问题出在哪里。通过反复观看无人机摄取的视频,我终于有了重大发现。原来,由于湖上风的影响,无人机在水上顺风滑行,无法保持稳定,导致抓取精度下降。
  该怎么让无人机保持稳定呢?对了,在浮筒上加装个小型电机,通过电机驱动螺旋桨转动,来控制无人机在水面上的运动。这个想法得到了爸爸和老师的支持,于是我立即动手对无人机进行了改装。
  怀着忐忑的心情,我再一次进行试验,结果一次就成功了!我高兴得手舞足蹈,真是功夫不负有心人啊!
  欣慰之余,我也想到,再好的设想都需要实践不断验证和完善,希望我的小发明能够给人以启发,为环保出力!
  (本作品荣获第9届中国国际发明展览会金奖、第1 3届中国少年科学院“小院士”课题研究成果一等奖,作者荣获第1 3届中国少年科学院“小院士”称号。作者:北京市第十三中学分校学生:指导教师:王万江)
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