许多独居老人在家摔倒却无人发现，为了解决这个问题，高中生宋睿轩采购了一个毫米波雷达，又买入了机器人底盘，做成移动机器人。当老人摔倒后，它能够及时进行初步的误报判断，又通过编写的网页，让外部监护人远程控制机器人的移动…

出品：格致论道讲坛

以下内容为北京市一零一中学宋睿轩演讲实录：

大家好！我是宋睿轩，来自北京一零一中学，大家看到《我的发明小史》这个题目，可能都会觉得我是一个科技迷。事实确实是如此的，我特别喜欢做一些发明。

在我一二年级的时候，我就很喜欢做那种简易的科技拼装。这个大家估计都做过，就像做一些小电风扇、小电灯。后来有一次我在江苏老家住，有一天非常热，然后那天我家里还停电了，没了空调，家里是又闷又热，把我真的是热得够呛。

我当时就想拿之前做过的小电风扇出来解解暑，但是发现我没有带电池，没有办法让这个电风扇工作。后来我想到我做过一个太阳能的电灯，我就把上面的太阳能板拆了，和这个风扇装在一块儿，做了我上面这个的太阳能风扇。

这个电风扇虽然很小，但是它吹得我很凉快，我甚至觉得它比家里的大电扇吹得还更舒服。虽然这只是一个小小的发明，可以说是微不足道的，但是它也第一次让我体会到了用科学发明解决生活中问题的乐趣。

制作智能小药箱

后来爷爷来我家住一段时间，我看到爷爷每天都要吃好多好多的药，不光种类不同吧，每次吃的数量还不同，而且还要在不同时间吃。我感觉记这些比我当时背那些古诗还要难。我就问爷爷，爷爷说他确实在这方面有很大的困扰，经常记错时间，我就想我怎么帮帮他。

我当时才五年级，不可能每天打电话提醒爷爷吃药，因为我还要上学。所以我就想，能不能做一个智能小药箱，就是在需要吃药的时间直接提醒爷爷吃药，然后把正确吃药的量直接输送出来，这样爷爷就不用再记这些东西了。

我觉得这个想法很好，就赶紧查询相关的资料，初步学会了一些python知识，做了一个类似闹钟的程序。但是这时候问题出现了，就是怎么让这个药箱出正确数量的药呢？因为我的药箱体积很小，不能用市面上已经有的分药装置。如果不用分药装置的话，一开药箱门，药不全掉下来了吗？这样就没有办法控制吃药的数量了。

后来我看到了一个水车的视频，我想能不能像示意图展示的一样，把药放在水车的一个小孔里，然后让这个水车转，把药一颗颗转下来，这样不就实现分药功能了吗？

我觉得这个想法很好，赶紧用我的设计软件做了一个模型图，然后用3D打印机打印了右边这两个分药器，它由一个漏斗和一个转轮组成。大家可以看到，这个转轮是带孔的，这个漏斗的作用就是让这个药准确地掉入这个转轮的孔里。这个孔每次容纳一颗药，需要几颗药就可以让这个转轮转几圈。

我把这几组分药器装到药箱上，到吃药的时间，这个药箱会自动报警，爷爷摁下这个按钮，药箱就会自动出药。爷爷使用了几周之后跟我说，这个药箱效果确实挺好的。后来他在外面跟别的老人聊天的时候，经常会提起我的药箱，说它确实解决了他生活中很大的问题。我看到爷爷幸福的样子，自己心里别提有多高兴了。

设计移动机器人

后来到高中，有一天我听说我好朋友的姥爷半夜突发心脏病，但是好在是及时发现，送到了医院，这才没有更严重的后果。这使得我想到了之前新闻里看到那些独居老人，他们有些人也是在家突发心脏病，但是由于没有人发现，就造成了很不幸的结果。

还有更多的独居老人，只是在家中摔倒了而已，但是因为没有人发现，他就在家里躺了三四天，甚至五六天，这对他们的身体和精神都造成很大很大的伤害。我就想，能不能做些什么，去尽力解决这个问题。

要解决这个问题，首先要能够发现问题，也就是能够发现这个异常情况，所以就需要一个合适的传感器。我调查了一下，现在市面上很多地方用的都是佩戴式的生命体征监护仪，用来检测人的心率、呼吸这些参数。

但是它有两个问题，一是只能检测这些参数，不能检测像人摔倒这样的行为；第二，很多老人觉得自己能在家中一个人生活，就说明自己没有什么大病，为什么要一直戴这玩意儿？他会觉得很烦。所以我把重心放在无接触式的传感器上。

现在很多医院和养老院都在用的是监控摄像头，但是很多老人很注重隐私，他们不愿意被人注视着生活。红外传感器和超声波传感器这两种传感器对人的检测能力比较弱，也不适用。激光雷达虽说对人的检测能力很强，但是它一般用于像自动驾驶这个领域，它比较贵。

后来我关注到毫米波雷达，它有一个很强大的功能。大家可以想象老人摔倒这个场景，普通传感器只能在老人摔倒一瞬间检测到老人的存在，但是当老人摔倒之后躺在地上不动，它只能判断这是一个物体而已，并不知道是一个人。

▲ 我采购的毫米波雷达

但是毫米波雷达可以通过人呼吸时候胸廓微小的起伏来判断到人的存在，这就是很符合我设计需求的一点。所以我赶紧采购一个毫米波雷达回来，然后做成了这个毫米波雷达模块，虽然很简陋。我对它进行测试，但是发现它的数据并不是很稳定，有一些误差，这就有误报的风险。如果这个系统一直误报的话，肯定会让用户对报警的真实性产生怀疑。所以如何去验证是不是误报，也是我需要解决的问题。

后来我在科技展会上看到一个养老机器人在跟人互动，我想能不能做一个机器人，在检测到可能的异常情况以后让机器人去验证，还能做一些帮助。

所以我赶紧买了一个机器人底盘，然后做成了我身后这个移动机器人。我的弟弟看到这个机器人非常新奇，他特别喜欢摆弄上面的一些零件，然后他也自愿出演了独居老人，来演示整个流程。

当老人摔倒以后，毫米波雷达就会检测到异常情况，然后通知给移动机器人。机器人此时就会慢慢移动过来，然后进行初步的误报判断。通过什么形式呢？就是进行一个语音询问，如果老人一段时间内不回答的话，它就会判断这是一个真实发生的异常情况。

我还编写了一个网页，让外部的监护人可以远程控制这个机器人的移动，还能通过中间的视频区域查看屋内的情况。

发明的苦与乐

虽然说起来很简单，但其实这个编程过程是非常非常困难的，就拿最主要的毫米波雷达程序的编写来说吧，毫米波雷达是一个近两年才发展出来的科技，它并没有那么多的参考资料可以供我使用，我还得自己一步步琢磨。

就拿它最浅显易懂的数据量来说吧，一个毫米波雷达每秒传送大概40多条数据，每个数据还包括4个内容，这幅图就是一个毫米波雷达大概3小时内传送的数据，我记得有360个文件，一个文件有1000行数据。

我看到这么多文件、这么大的数据量，也很手足无措。我不知道怎么去处理它们，更别说去分析它们了。我甚至觉得我的项目会不会就烂尾在这里了。但是我不甘心，只好一步步去学习、一步步去探索.终于经过大概三四天的奋战之后，编写出来了这个大概300多行的代码。

我非常激动，就赶紧满怀期待地去运行它，结果报错了，这让我刚编完程的成就感全部都被冲毁掉了。我只好去调试，但是调试的过程更折磨人。

大家看这张照片，可能会觉得我很冷静、很沉着。但是其实我非常着急，因为这个机器只会反馈给我一个大概的错误位置和错误原因，它不会告诉我具体到哪个字母、哪个字符是什么错误。

打一个比方，比如我在程序里多打了一个点，它只会告诉我在哪一行出现了无法编译的程序，或者无法识别的语句这样的错误类型，它不会告诉我是这个点导致的无法识别，我还得自己去找。因为我编程经验不足，所以经常在这种事情上走了很多弯路，走进很多死胡同。

这4张图是我将毫米波雷达数据可视化以后形成的图表，它可以方便我直接把数据放到AI图像识别软件里进行数据分析，这是我大概调试了三四天的成果。

我非常清楚地记得，有几天晚上我不是没有调试完但必须去睡觉吗？那真的可谓是辗转反侧，怎么也睡不着，翻来覆去的，一直想着这个程序，就像心里憋着一口气一样，怎么也吹不出来。但是有一天，当我看到图片完整无误生成出来以后，我感觉当晚的睡眠都是格外香甜。

这个过程在我编程中重复了很多很多遍，让我的心情是大起大落。但是当我最终模拟出来的时候，看到我的机器人缓缓移动过来，询问我是否需要帮助的时候，我猛地坐起来抱住我的机器人，激动得不知道说什么好。

做一些发明不仅给我的生活中带来了很多很多乐趣，也丰富了我的生活体验。我经历了像科学家一样的过程，从发现问题到解决问题。虽然过程充满了艰辛和曲折，但是当我看到我的发明真正去发挥作用的一刹那，我觉得一切都是值得的。

我也希望大家都可以通过自己的双手，体会到用科技发明改变生活的乐趣。

谢谢大家！

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