一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人（杭州橄榄树学校）

　　一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人

　　一台“小破车”，一把尺子，一个编码器，一台计算机，一卷胶带，深夜的橄榄树工程院走廊，说干就干!你会不会羡慕橄榄树高中生这样的日常，羡慕他们仍然拥有那股“拆解它、改造它”的工程师式的冲动?

　　还记得小时候拆解钟表吗?当零件散落桌上，齿轮咬合的奥秘暴露眼前。——那时的你眼里没有“搞砸”，只有纯粹的“我非要弄懂它”的那股冲动。

　　这就是我们想要保护的工程思维的原始火种。

　　不久前，杭州橄榄树学校热爱人文的孩子们结束了自己在人文领域的学术畅游(点击查看：心理学实验、经济学模型、历史口述深挖……高中生的66次探索);现在理工科孩子们的年度STEM Fair开启。他们让我们看到了：对世界提问、亲手拆解、构建答案，是一件如此酷且值得投入的事情。

　　“小破车”搞定了，研究智能驾驶还远吗?

　　在之前的FTC机器人比赛中，19730在自动化阶段并不出彩。哪怕是让机器走直线都很困难，如果不慎撞到东西偏离路线，就更加“回不来了”。

　　19730的队长Diego从去年开始就一直思考：“如何让高中知识为机器人所用呢?”于是，一台“小破车”，一把尺子，一个编码器，一台计算机，一卷胶带，深夜的走廊，说干就干!

　　已关注 关注 重播 分享 赞 关闭观看更多更多退出全屏切换到竖屏全屏退出全屏杭州橄榄树国际已关注分享视频，时长00:420/000:00/00:42 切换到横屏模式 继续播放进度条，百分之0播放00:00/00:4200:42全屏 倍速播放中 0.5倍 0.75倍 1.0倍 1.5倍 2.0倍 超清 流畅 您的浏览器不支持 video 标签 继续观看 一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人 观看更多转载,一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人杭州橄榄树国际已关注分享点赞在看已同步到看一看写下你的评论 视频详情

　　第一次实验，同学们记录了三组实验数据，发现还是存在偏航角度，基本都有-23.688。第二次，他们尝试了Bang-Bang控制，虽然误差降了，但明显能看到数据波动很大——机器呈S型走路了

　　第三次，同学们找到了PID控制系统进行角度调整，通过比例、积分、微分三重作用减少稳态误差，并且闭环设计能自适应外部干扰，比如环境扰动。

　　从定义问题(动态角矫正)→分解变量(P、I、D系数各自如何影响?)→建模与仿真(先软件虚拟环境测试)→构建原型(编写算法，联调硬件)→反复测试与优化(赛场模拟各种撞击场景)→实战验证(正式比赛)。最后，笔直稳健前行的，是机器人，更是工程思维在实际挑战中的淬炼与培养。

　　“原来兴趣并非一时兴起，而是需要面对问题和挫折，会消磨热情，会遇到团队的人来人往。但只要打好基础，将问题拆解，优化流程、建立建模意识，然后就动手吧!不要回避问题，深入分析根本原因，然后继续提升思维能力。”

　　而我们期待这是起点，而非终点。而这不正是迈出了研究智能驾驶系统的第一步吗?

　　谁说高中生不能设计机器人?

　　Edward和他的组员想要设计和开发一台四足机器人，从3D打印、电子元件再到单片机，都被这群高中生逐一攻破。

　　他们在SolidWorks中完成核心建模，设计出了带伺服固定支架的长方体底盘，并依据135°伺服旋转极限重构支腿的几何曲率;随后将模型导出为STL格式，通过Ultimaker Cura添加支撑结构后，用PLA材料3D打印实体部件。

　　然而，怎么样才能稳定穿越复杂地形，成了他们的核心难题。

　　这群高中生把目光聚焦在了动物步态研究上，他们发现了蜘蛛步态。他们发现，传统90°舵机旋转角度易导致机器人腿部碰撞，经过反复测试，他们将关节驱动范围锁定在135°，发现对角交替步态，即左后-右前→右后-左前可以更加稳定。

　　终于，机械蜘蛛踏出仿生学的第一步。

　　已关注 关注 重播 分享 赞 关闭观看更多更多退出全屏切换到竖屏全屏退出全屏杭州橄榄树国际已关注分享视频，时长00:520/000:00/00:52 切换到横屏模式 继续播放进度条，百分之0播放00:00/00:5200:52全屏 倍速播放中 0.5倍 0.75倍 1.0倍 1.5倍 2.0倍 超清 流畅 您的浏览器不支持 video 标签 继续观看 一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人 观看更多转载,一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人杭州橄榄树国际已关注分享点赞在看已同步到看一看写下你的评论 视频详情 同学们在研究最后发现，腿的几何形状和伺服同步是提高能源效率的关键，但长时间使用会出现伺服过热的问题。不过，这不是失败，而是将瓶颈转化为升级路标。面对未来，材料革新、感知智能、群体协作，都有可能让他们将工程难题延续和创新

　　引力模型来了，创客纪元还会远吗?

　　在学习了开普勒行星运动三定律后，Grace和伙伴们并未止步于书本公式——驱动他们的是“亲手验证”的强烈冲动和“眼见为实”的探索精神。 水星那独特的椭圆轨道成了他们实践工程思维的第一个战场。

　　已关注 关注 重播 分享 赞 关闭观看更多更多退出全屏切换到竖屏全屏退出全屏杭州橄榄树国际已关注分享视频，时长02:150/000:00/02:15 切换到横屏模式 继续播放进度条，百分之0播放00:00/02:1502:15全屏 倍速播放中 0.5倍 0.75倍 1.0倍 1.5倍 2.0倍 超清 流畅 您的浏览器不支持 video 标签 继续观看 一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人 观看更多转载,一台“小破车”，一个编码器，一卷胶带，说干就干!还有人开发了四足蜘蛛机器人杭州橄榄树国际已关注分享点赞在看已同步到看一看写下你的评论 视频详情

　　🪐从理论到模型他们精准定位核心问题：抽象的万有引力定律如何在可观测模型中实现?借助 Matlab 进行严谨的数值模拟，他们将物理定律转化为可计算的变量和逻辑，经历了完整的“建模-求解-验证”迭代循环。每一次模拟运算都是对开普勒定律核心原理(如近日点加速、轨道对称性)的深度剖析与工程化再现。

　　🪐从虚拟到实体的“主动建造”模拟数据的可视化并不能满足他们对物理世界的触感需求。 他们自然而然地想到：“不如我们自己做一个看得见、摸得着的轨道模型!” —— 这正是根植于创客思维的本能反应：想法涌现，立刻动手实现。我们一直培养的创客精神也在此显现成果，他们充分利用3D打印技术的自由定制、快速迭代验证、直观呈现等特色，模拟了椭圆轨道。

　　通过这套“数学建模-数值模拟-物理实体验证” 的自创流程，Grace和伙伴们不仅确凿无疑地“直观证实”了开普勒定律对真实天体运动的准确描述，更实践性地掌握了一套“将抽象原理转化为可验证系统”的工程方法。

　　他们亲自“体验”了引力对运动轨迹的塑造力量，将书本知识内化为对轨道力学的结构性理解，并深刻意识到物理定律与工程实现之间的紧密联系。

　　立顿红茶vsEDTA滴定

　　Brady同学认为水是生命之源，但其质量越来越受到各种来源污染的威胁，尤其是金属离子，他希望通过自己所学的溶解度知识来帮助检测和消除水污染。他准备了硝酸铅溶液用于模拟污染水体、碘钾溶液、稀硝酸、标准铅溶液，以及立顿红茶。

　　是的，你没有看错，红茶是他选择的低成本初筛方案——通过红茶多酚与Pb²⁺结合产生棕褐色沉淀，接着他再使用EDTA滴定法精测。对比发现，红茶显色法证明有重金属(如铅)，但EDTA滴定法测的总硬度136mg/L显示是软水(低钙镁)——这两个结果看似矛盾，其实检测目标不同。EDTA只能测钙镁离子，对有毒重金属不敏感。

　　此外，软水的腐蚀性风险被很多人忽视。大众普通认知是“硬度达标就安全”，但实际软水会溶解管道中的铅镉等有毒金属，造成二次污染。这解释了为什么生物检测(红茶变色)和吸附数据能发现隐患。Brandy还提出建议通过如ICP-MS技术，因为它能检测ppt级(万亿分之一)的重金属，比如铅、镉、铝等离子。

　　精准的滴定操作技术、将生活材料(立顿红茶)创新转化为检测工具的能力、对矛盾数据的深度解析等科研素养之外，他还有了新的认知——随时保持洞察与质疑，用科研规范来衡量。

　　低成本做出高精度实验

　　Kathryn和Henry探究的则是过饱和度对晶体习性的影响，他们猜测晶体尺寸将随着过饱和度的增加而减小。他们通过热溶解法制备过饱和溶液，将硫酸铝钾(KAl(SO₄)₂)与硫酸铬钾(KCr(SO₄)₂)在70℃加热搅拌至完全溶解于蒸馏水，配制出六组梯度浓度溶液(过饱和度Sa=1.0~2.0)。

　　随后在恒温环境中进行晶种培育，在12个锥形瓶中预生成标准八面体紫色晶种，经精确称量后置于pH=7.5的培养皿中固化。接着他们用悬挂生长法，即用尼龙线固定晶种，半浸于编号溶液中，以横跨烧杯的木棍悬吊系统实现固液界面定向沉积;整个生长周期持续14天，期间严格规避机械振动与温度波动。

　　通过14天的分析，他们揭示了晶体生长相变规律：低Sa区(Sa<1.3)：G/B>1 → 大尺寸晶体(最大3.2mm)高Sa区(Sa>1.7)：B/G>1 → 微晶簇主导(平均0.5mm)Sa=1.5：生长模式切换阈值(离子扩散速率 < 表面吸附速率)

　　实验过程中，木棍不够，用笔来凑。在如此朴素的条件下，他们完成了连续14天记录观测的高精度实验，最终不仅验证了尺寸与过饱和度的负相关猜想，更捕捉到教科书未载的临界相变阈值。

　　45°是投篮最优角?他们用ipad重构力学

　　Joey和他的同学们想要寻找既能提高得分率，又能节省球员精力的投篮角度。他们使用运动学、微分方程式、泰勒展开以及近似方法等物理工具进行研究。他们提出了假设：在标准NBA球场(篮筐高度3.05m)，45°为最优投射角度。ps：该假设基于经典抛体运动理论(无空气阻力模型)。

　　一把卷尺、一个ipad，他们却实现了专业级运动捕捉：将垂直卷尺固定在刚性支架上(消除振动误差)称量篮球的质量 m=0.625kg(符合ISO标准)从预设高度h0释放篮球，重复10次使用iPad 240fps高速摄像通过Tracker软件提取时间-位移序列 (t,h(t))

　　想不到吧，iPad自带摄像头就可以实现如此专业数据收集，接着他们再通过这些收集到的数据进行理论建模。

　　他们发现：投射距离增大时，最优角度显著降低。5m距离时，投篮最优角是40.7°;7.24m距离时，最优角则是34.7°。这个实验最惊艳的就是推翻了45°最优角的常识，还得出了37°节能理论对训练有价值。

　　就像《生活大爆炸》里谢尔顿坐小孩火车研究物理一样，不完美的工具+完美的思维总会带来惊喜。

　　在这次STEM Fair中，高一、高二的年轻研究者们有33组成果，他们都各自点亮了自己独特的科研领域。从AI算法到音乐领域的影响，思考用磁悬浮技术改写城市交通，如何实现运动功能障碍患者的功能性运动恢复，宇航员如何在空间站获得氧气，溶解度原理如何帮助我们检测和消除供水中的化学污染物……

　　▲有同学利用AI开发的游戏

　　在信息爆炸却挑战迭起的当下，重新点燃这束火光，意味着你将突破“纸上谈兵”，直达“亲手重塑”的境界——无论对象是一个故障产品，还是一段需要优化的生活。

　　是的，在橄榄树，这种思维模式从未熄灭，而是将成为“改变未来”的生生之林。

【报名信息】

　免费电话：400-8080-302

　联系人：欧阳老师　手机：17310788597 　微信：Anne8597

　　　　　江老师　手机：18017921033 　微信：jiangyue2046