人大附高中生自制球轮机器人获金奖足球场上

足球场上 灵感乍现

2012年7月，初三毕业的暑假，吕宁一和其他完成中考、即将走入高中校园的学生一样，暂时放下了学习的压力同时追查传播源头。，开始享受轻松的假期。那个暑假里，他把大部分的时间都放在与同学们一起奔跑、驰骋在球场上。

就是在轻松踢球的过程中，这个勤于观察、善于发现的男孩，找到了自己的关注点 我发现足球的滚动有它自己的特点：首先，球体滚动的方向具有任意性，不受转弯半径的限制。也就是说，球的滚动不像汽车车轮一样，需要 拐弯 才能改变方向。其次，球体滚动向各个方向的动力相同。这一点也不像汽车车轮，向前行驶和 倒车 时的马力是不同的。 没有转弯半径和全向机动的特点使球体的运动要比轮式和履带式运动方式灵活、优越许多。

发现了这一点，吕宁一决定据此制作一款 球轮 ，将球体运动的这个优越性运用到具体实践中去，为日常生活带来便利。

从支架支撑到独自站立

有了创作的灵感看完节目，吕宁一很快投入到创作工作中， 2012年8月，通过论证，写出了和应用中，我认为制作家政服务的初步设想。经过紧张的研制过程，很快不到12月，初步的形态就制作出来了。

球形轮运动机器人，由三个驱动电机、三个万向轮和一个支撑球体组成，三个万向轮与球体成一定倾斜角固定对称安装，通过协调转动，驱动球体在地面滚动。机器人平顺地向任何方向运动而不改变机器人本身的朝向。为了使其能够实现自启动、平衡、行走功能，球形轮机器人加载了惯性以实现姿态、角速度、速度的测量，同时由车载计算机和单片机作为，对测量数据进行处理，实现精确稳定控制。但此时的机器人自身有一个明显的不足，那就是稳定性比较弱， 最开始制作出来时，机器人只能用 根支架支撑着，不然就会倒下。我们花费了两三个月的时间把 根支架撤掉，使机器人能够独立站立。 这时的机器人能够实现独立站立并行走一段不长的距离，但稳定性和实用功能都未能达到吕宁一的预期， 此时的机器人，首先对地形的适应能力较弱，如果遇到坡度就会倒下。同时，机器人如果断电倒下是无法自行 站起来 的，这影响了自动化程度，要知道仅在试验阶段，机器人配重就达20多公斤，如果投入生产则可能会达到上百公斤，每次 起摆 都要人工手扶是非常困难、繁琐的工序。 为解决制作中的难题，吕宁一很快投入到第二阶段 关于稳定性的调试和研究中。

历时三年调试数千次

为解决上述两个问题，决定为机器人增加自动原地起摆功能和爬坡功能， 我设计了一个与地面成12 角的助力支架，同时编写了 起摆程序 ，通过三个电机带动三个轮子，通过轮子的摩擦力大小带动、改变球体转动的速度、方式