机器人解个魔方要多久？老人摔倒怎么办？有一群青少年脑袋里正酝酿着点子和创意。
5月12日，由中国科学技术协会主办的第六届全国青年科普创新实验暨作品大赛(成都赛区)复赛在四川科技馆举行。
成都赛区涵盖陕西省和四川省，来自成都七中高新校区、阆中中学、西安高新第二初级中学等29支中学队伍，以及西南民族大学、四川农业大学、成都理工大学等20支大学生队伍参加复赛，展现他们的智慧和技能。
识别仅需0.5秒
最快6秒解魔方
在智能控制（大学组）的复试现场，一台容纳着一个三阶魔方的机械装置引起了记者的好奇和注意——那是成都理工大学唐建福团队所带来的快手魔方机器人。
↑快手魔方机器人
随着气泵充气的声响停止，机器人的指、爪快速转动起来，仅仅几秒钟，装置中央那个原本乱序的魔方就完成了复位。引得两位评委都凑近了要求多看几遍。
据唐建福介绍，该机器人在解魔方时，首先采集原始图像，再通过分类器记录完整的魔方信息，然后通过算法计算出拧动步骤，最后驱动机械结构完成机械步骤。其中，气管罩子、手指片等装置都由团队自行设计并使用学校实验室3D打印机制作，部分算法也由他们亲自操刀。
机器人的视觉系统由4个摄像头组成，分别位于魔方卡口的上下左右，一次性可以扫描整个魔方的6个面。从图像提取出的色块信息经MLP多层神经网络分类器和k-means聚类融合识别算法进行颜色识别。之后，计算机算法会对这些信息进行加工，得出魔方解算最优步骤。
不过，在研发过程中，团队发现，理论步骤最短的却并不一定是实际情况下最省时的。因此，他们使用以耗时最短为目标的深度优先搜索算法，并引入时间复用技术，在保证指爪不相撞的情况下，使一个步骤尚未执行完毕，下一个步骤就可以开始执行，从而进一步优化了解魔方的速度。
“机器人识别魔方仅需0.5秒，从识别到解好一个魔方最快只要6秒。”唐建福告诉记者，他的团队只有3人，他是队长，目前在读大四，而白秀科、钟杰两名队员还是大三学生。“我们从去年寒假前开始做这个项目，投入了大量的时间在里面，过程中也真的自学到很多方面的知识和技能。”
从扶老人获启发
高一学生制作意外摔倒报警系统
李沛阳将做成一个小盒的报警器装在裤兜里，来回踱步，之后突然向前扑倒，模拟摔倒的情景。而就在他摔倒的瞬间，包里的小装置就开始发出鸣叫……
↑老人意外摔倒报警系统
李沛阳是成都七中高新校区的一名高一学生，他的老人意外摔倒报警系统进入了智能控制（中学组）的复试。他说，制作这个报警器的想法萌芽于一次在街上搀扶跌倒老人的经历。“摔倒已经很糟糕，但更糟的是很多老人无力呼救。”他说。
据他介绍，装置采用一种名叫mpu6050的姿态传感器。通过它，机器可以获取XYZ三轴加速度角速度的变化情况，从而模拟一个人的行走状况。再通过分析大量记录下来的数据，去趋向一个临界值，再根据实时数据判断老人是否摔倒。
“人在正常行走的过程中不会触发报警，只有当三轴发生剧烈变化时蜂鸣器才会响起。”李沛阳边解说边把装置递给评委。评委将它拿在手里摇晃了几下，并未触发警报。但在奔跑等剧烈运动情况下，则有可能引发警报。
“这个报警系统的创意很好，装置大小合适，贴合现实需求。通过搜集分析数据来获得临界值的做法方向是正确的。不过，还要优化解决激烈运动情况下的误触发。”一位评委这样点评到。
目前，这个报警系统还只能通过声音来提醒周围的人有人摔倒，李沛阳正思考下一步如何融入网络、GPS、蓝牙等技术，为它增添远程通知亲属、传送定位消息的功能。
据了解，第六届全国青年科普创新实验暨作品大赛(成都赛区)自3月9日启动以来，共有来自川陕两省49所学校，516支队伍报名参赛，参赛师生达2000多人。
红星新闻实习记者 曾那迦
编辑 陈怡西
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