刘东泽发明的激光笔。

　　来自人大附中朝阳学校的刘东泽是学校出了名的“修理工”：英语老师的听力设备播放不了了，他是解决燃眉之急的可靠帮手；化学老师的翻页笔坏了，他三下五除二就能给修好；班里和实验室的空调“罢工”了，经过他的“安抚”之后便能正常工作……

　　“这并不是我与生俱来的‘超能力’，而是我从小在强烈好奇心和求知欲的驱使下，无数次拆装家里电器设备之后积淀而成的一种能力。”也正是凭借这些能力，这位高三毕业生刚刚荣获了第十一届中国青少年科技创新奖；此前，他还拿下了第32届全国青少年科技创新大赛的最高荣誉“中国科协主席奖”，包括他在内，每届比赛全国仅3人获此殊荣。

　　　家里没有没被拆过的电器

　　刘东泽爱动手的习惯是受自己父亲的影响。在他的记忆里，家里就没有爸爸不会修的东西。他还记得，2000年前后，舅舅送给他们一台老式收音机；这么多年过去了，经过爸爸一次次地妙手回春，收音机还在顽强地工作着。

　　家里从小对刘东泽就有个要求——不买重样的玩具，玩具一旦坏了自己修。变形金刚、MP3、小电路板……从爸爸带着一起修，到自己独立动手，刘东泽越来越感受到动手的乐趣，家里很多电器都成了他改造的对象。

　　上小学时，东泽的爷爷奶奶住在郊区。他发现，到了晚上，老人总是需要提前把灯关掉再慢慢走到床边。东泽看了很担心，怎么才能让他们在床上就可以随时开关灯呢？东泽想到了电视遥控器，在爸爸的帮助下，他购买了红外发射管、红外接收头等元器件，对电灯进行了升级，制作了生平第一个为生活带来便捷的作品——家用遥控灯开关。后来，在此基础上，他又继续升级，对遥控板上的按键进行改造，实现了不同按键控制灯光的不同亮度。

　　有一次，妈妈用洗衣机洗完衣服，忘记及时拿出来晾上，等想起来时，洗衣机里的衣服已经褶皱不堪。于是，他便有心为家里的洗衣机制作一个机洗完毕报警器。拆下电路板，仔细观察洗衣状态与显示灯以及电路信号的关系之后，他发现，在洗衣结束后，某条特定线路上会有脉冲信号经过；将这条线路引出，嵌入报警电路，便可以成功捕捉洗衣结束信号，进行报警。之后，全家再也没有因为忘记清洗完的衣物而郁闷过。

　　这样的成功显然给了东泽很大的激励，也给足了他不断向不同电器“下手”的勇气。不过，要说起爷儿俩最大的工程，还要数对汽车座椅的改造。原来，因为父母两个人同用一辆汽车，爸爸刚用完车，妈妈上车前就要重新调节座椅姿态。能不能让座椅拥有记忆功能，一键自动到位呢？东泽和爸爸仔细研究了座椅电路，检测出每条线路功能，通过记录座椅位移的距离和角度形成算法，并添加一定的调节装置，从而确定座椅特定角度和位移时线路的状态，让座椅拥有“记忆”功能。上车之后，只要轻按为自己定制的按钮，座椅便会移动到之前设置的舒适状态。“爸爸的同事和好朋友看到了，都觉得很方便，让我们帮他们也做一个。通过思考和动手实践操作，能为身边的亲朋好友带来便利，让我体会到了创新的意义和价值。”

　　　升级激光笔拿下“最高奖”

　　刘东泽说，自己的很多作品都是出于对生活的观察，解决生活某方面的痛点。就拿让自己斩获无数奖项的“升级激光笔”来说，就是来自生活的经验。

　　激光笔大家都很熟悉，是不少课堂上PPT演示的好帮手。但是刘东泽发现，平时上课或者开会进行PPT演示时，“点击超链接”等这类操作是激光笔无法实现的，常常需要一个人在旁边辅助才能完成对屏幕的精准控制。上高中之前参加学校开放日时，刘东泽发现，报告厅主会场和分会场同步演示讲解内容时，由于无法实现计算机的鼠标光标跟随激光笔光点同步移动，使得远程观众看不到PPT上的激光笔指示位置，大大影响了演示效果。

　　进一步了解后刘东泽得知，针对这一问题，目前已经有了相关解决方案，比如在使用激光笔的主会场架一个摄像机，捕捉画面中的运动红点后，将这一信号传给电脑，电脑再向鼠标发出指令。但是，这样一来，不仅增加了成本，而且也带来了很多不便；另外在他看来，要实现鼠标的同步跟随，只需要读取光点的位置信息，使用摄像机其实浪费了图像处理的运算。于是，刘东泽产生了打造一款集摄像机、激光笔、鼠标功能于一身的“升级激光笔”的想法。

　　使用他的激光笔时，屏幕反射的光线会透过激光笔前端的小孔，投射在上、下、左、右四个线阵器件上，该器件捕捉到的线段亮度信息以及图像数据，由单片机处理后得到投影幕布的边界数据。将边界数据结合地磁传感器所获得的激光笔与屏幕的夹角，通过一定的数学运算即可准确计算出激光点在屏幕上的位置。激光点的位置数据和按键数据通过无线方式发射出去，由计算机上的USB接收器接收，再通过执行Windows程序，便能实现对鼠标的控制及按键操作。这样一来，激光笔光斑的坐标计算不再需要复杂的图像识别技术。刘东泽还为这款激光笔增加了“关闭激光”的功能，以适用于禁止使用激光的演示环境，该场景下同样可以实现鼠标的跟随。

　　这一作品让他分别斩获“全国青创赛”和“明天小小科学家”这两大青少年科技创新界代表性赛事的一等奖，“后来有评委老师告诉我，好多年都没有人同时在这两个比赛里拿一等奖了。”让他惊喜和意外的是，这一作品同时还拿下第32届全国青少年科技创新大赛的“中国科协主席奖”，要知道，每届全国仅三人有幸获此殊荣。

　　　解放人手让机器人自动取货

　　高一寒假，刘东泽入选北京市“翱翔计划”，在专家指导下，开始进行研究性学习——他的科研和动手兴趣有了来自专业领域的支撑。

　　研究课题的选择同样来自于生活。在浏览新闻时，刘东泽发现一则关于“亚马逊公司智能机器人掀起库房革命”的消息，详细了解后，他意识到，将整个货架都搬运到柜台附近，然后由工人去拣取需要的货物，这种方法虽然控制起来相对简单，但缺点也很明显：为了拣取一个货物，就需要将整个货架都搬运出来，低效而不节能，而且并没有完全解放人工，货物的拣取还是需要工作人员完成。

　　为什么不让机器人直接针对货物进行分拣呢？由此，他萌生了制作“库房自动存取货机器人”的想法。

　　要能存取货物，首先要实现机器人的自动行走。刘东泽说，目前最基本的行走方式就是循迹行走，通过在机器人的前端朝向地面方向安装红外发射检测模块，就可以实现机器人在提前设置的轨迹上行走。

　　行走的同时，机器人侧面的传感器不断读取周围障碍物信息，以确定所处位置：当机器人经过发货柜台、货架或者取货柜台时，传感器的状态将发生翻转，以此来判断机器人已经进入的区域。根据不同位置，机器人将执行不同程序。比如，如果机器人到达的是货架，则启动条码扫描程序，以检测是否是预期的货架，如果是，则执行相关操作；如果不是，则继续寻找下一个货架。再比如，如果机器人到达的是取货柜台，则判断当前任务是否是取货，如果是，则启动对正定位，方便让机械手可以顺利拿起发货柜台上的货物；如果不是，则表明任务完成，发出蜂鸣提示音。

　　对于刘东泽来说，参与“翱翔计划”，从确定主题，到着手开始制作，再到作品成型、论文的完成，每走一步都是新的尝试与挑战，这也是他在高中期间独立完成的最大项目之一。在他看来，课题只是他对当下库房管理未来展望的一个缩影，还有很多值得推敲改进的地方。比如，目前机器人是通过一步步判断才能到达目标货架，未来是否能让机器人直接到达指定地点？他也在做着新的思考。

　　如今，高中毕业，刘东泽将进入心仪的大学继续计算机方面的学习。他希望未来有一天，能在计算机和安防系统方面作出自己的贡献。

　　本报记者牛伟坤 文并图 J191