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我叫方方,今年3岁。我诞生于沈阳,是一个仿人机器人。我可以像人一样跳舞、打球、搬东西,还可以给学生上课。当我休息的时候,还可以把自己"藏"起来,变成一个方方正正的小方块儿。我的背后,有一支高科技研发团队。带头人是中国人工智能学会智能产品与产业工作委员会副主任、东北大学人工智能与机器人研究所副所长赵姝颖。而日常陪伴我的是十个年轻人,他们全部毕业于东北大学,其中两人具有研究生学历。

我叫方方,今年3岁。我诞生于沈阳,是一个仿人机器人。我可以像人一样跳舞、打球、搬东西,还可以给学生上课。当我休息的时候,还可以把自己"藏"起来,变成一个方方正正的小方块儿。

我的背后,有一支高科技研发团队。带头人是中国人工智能学会智能产品与产业工作委员会副主任、东北大学人工智能与机器人研究所副所长赵姝颖。而日常陪伴我的是十个年轻人,他们全部毕业于东北大学,其中两人具有研究生学历。

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亮相"制博会" 孩子、家长追捧


2018年9月1日,第十七届中国国际装备制造业博览会暨第四届沈阳国际机器人展览会在沈阳国际会展中心召开。前来参展的机器人五花八门——有装扮成女孩摸样的迎宾机器人,也有手持托盘的端菜机器人。除了这些服务型机器人和用于加工、制造领域的工业机器人外,教育、陪伴类机器人成为展会上的主力军。这些机器人往往有着"胖乎乎"的体态,"笑嘻嘻"的面孔,而且各个能说会道,能逗小朋友开心。而在这些教育、陪伴机器人中,却有一个小机器人独树一帜——它没有讨喜的外形,没有可爱的表情,甚至没有五官。但它却以独特的构造、拟人的动态和良好的操控博得了与会者的关注。它,就是诞生于沈阳的方方机器人。

在机器人展示现场,一场搬运赛正在激烈进行。按照规则,比赛分为红绿两队进行,每队两名选手。参赛选手需使用手机进行机器人的连接与控制,通过遥控机器人越过赛道内的障碍,方可进入比赛场地。场地内摆放着红、绿色塑料球,选手需通过手机操纵场上机器人,让机器人把球搬运到指定的球台上。也可以攻击对方球台上球。在指定时间内,摆放球多者获胜。

这场有趣的比赛,吸引了很多小朋友排队参加。机器人在小朋友的控制中,可以像人一样取放东西,还可以跨越、躲避障碍物,还能对对方的球发起攻击,两名队友之间还可以进行战术配合,参赛小朋友玩得开心,旁边加油的小朋友喊得起劲,展示区周围热闹非凡。

除了操作方方机器人,一款模仿大小的"小方方"模型也受到了孩子们的喜爱。当它合拢起来的时候,是一个魔方大小的小方块,而扭开之后就能伸出胳膊、腿,变成一个惟妙惟肖的小机器人。

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"天圆地方"做中国特色仿人机器人


就像名字"方方"一样,这款受到观众热捧的机器人和模型,都可以合拢成一个方方正正的方块。这种动则为人、静则为物的设计,要求设计者有丰富的空间想象能力,才能将机器人的头和躯干经过巧妙地扭转、摆放之后,合拢称一个正方体。而孩子们在游戏时,也可以通过自己的想象,摆出千奇百怪的造型。

"之所以要把机器人设计成方形,理念主要来自中国传统的‘天圆地方’理论。它体现了中国古人认识世界的思维方式,非常具有中国特色。"沈阳方方科技有限公司负责人田祥章介绍,方方诞生于2015年,当时国际上的仿人机器人普遍具有仿人的外形,但市场上却缺乏中国原创的机器人产品,更缺少中国特色的仿人机器人,为了凸显中国特色,才有了方方的外形。

方方具有摆式运动功能,也就是类似人类摆动双腿的稳定姿态间的变换运动模式,可以实现多种形态的转换,可以辅助引导孩子的观察、思考与动手操作的能力。"在应试教育的规则下,很多人在成长过程中只关注知识的记忆和问题的应答,而忽视了对身边事物的观察、分析、思考和操作能力。而方方给了孩子们实现了一个观察、思考和动脑设计的过程,对于培养孩子的观察能力、动手能力都非常有益。"田祥章说。

借助方方机器人伴侣——模型小方方,公司还开发了一种互动教学模式——"跟着方方学变形"。这种互动教学,不仅对青少年具有极大吸引力,也使教学活动引人入胜,实现寓教于乐。


用机器人提高学生科学素养


在方方诞生的同一年,中国科协发布了第九次中国公众科学素质调查结果:我国具备科学素质的公民比例达到了6.20%,比2010年的3.27%提高了近90%,但与一些发达国家相比,仍有较大差距。在不同人群、不同地区间、不同年龄段及不同性别间,科学素养方面都存在一定差距。这让田祥章和团队成员们感觉到,要提高国民的科学素养,仍然有许多工作要做。

田祥章2010年毕业于东北大学模式识别与智能系统专业,师从赵姝颖教授。在读研期间,他在赵姝颖老师的指导下,从事了一系列的实践活动,包括为沈阳科学宫、辽宁科技馆、浙江大学科技馆和中国科技馆等单位筹建科普宣传展览。在筹建过程中,他感到青少年对科技知识非常渴望,但即便是在比较发达的地区,能够提供给孩子们的资源也相对有限,因此如果可以将科学教育、科学实践机会打包送到孩子们身边,那才是提高科学素养最好的办法。

带着提高国民科学素养的想法,赵姝颖教授带领的团队开发出了方方。从方方问世以来,就一直和孩子们一起学科学。在沈阳市和平区中小学素质培训基地,就有一部简约版的动画机。这部动画机的主角,就是模型小方方。动画机机身内有一个圆形的转盘,转盘上16个对称位置放着16个小方方模型,每个模型的姿态不同。当转盘转动起来时,根据视觉暂存原理,人眼将单个动作连贯起来,形成了动画片。学生们通过小窗口向机身内观看,就可以看到自制的动画片了。

目前,方方已经进入辽宁科技馆,可以在机器人秀场上表演节目。在中国科技馆,方方担任引导员,为参观者指引和介绍展馆。2018年,方方登上沈阳电视台春晚,和真人一起表演歌舞,受到了众多观众的喜爱。目前,方方机器人正在以进入学校、校外辅导机构、参与举办赛事等方式,越来越多地走到孩子们身边。


开放设计图纸 可供3D打印


田祥章介绍,目前市面上常见的教育、陪伴型机器人普遍具有语音识别等功能,可以实现人机对话,执行简单操作命令等。在植入教学内容后,可以实现背诵古诗、数学计算等。但在形体动作方面,这些机器人无法根据人的操作实现运动,而方方作为一款操控性很好的机器人,可以根据指令实现多种运动功能。此外,方方可以根据需要增加更多功能,比如红外识别、语音识别等,而这些功能的实现,需要孩子们动脑动手,进行设计和安装,锻炼了孩子的思考和行动能力。如果说其他机器人是一个完整的工业产品,那么方方更像是一个"半成品",除了可以外接功能,研发团队更提倡购买者通过3D打印等方式,设计出更有个性的、属于自己的机器人外形。

"目前,我们向用户销售机器人的核心部件——舵机和和控制板,并免费开放方方机器人的外形图纸,用户可以下载图纸后进行3D打印成型,再自行安装舵机和控制板。也可以自己设计外形,做个性化设计。"田祥章说。

除了完善方方,团队还开发出系列STEAM套件,供学生进行编程练习时使用。今年夏天举行的澳门中学生沈阳科普夏令营活动中,即要求学生通过编程控制,设计智能交通系统,包括城市道路规划、信号灯设置、公共汽车、停车场和消防车等紧急通行情况的自动处置等,都有学生们通过编程完成,实现一个50平方米的城市交通场景自主运行。通过系列教具的开发,学生通过直观的时间可以实现各种功能,提高了学习兴趣和教学质量。

2018年8月,田祥章带着机器人方方走上了第七届中国创新创业大赛(辽宁赛区)暨第六届辽宁创新创业大赛的路演舞台,随歌声起舞的方方受到了与会评委的关注和喜爱,获得了电子信息行业赛二等奖。


对话创业者:

让孩子解决实际问题 而不是直奔答案


问:方方最大的优势是什么?

答:提高了学生的动手、动脑能力。让学生通过观察、思考、实践这一完整的过程,解决实际问题,而不是直奔答案。

问:学生的学习包括很多方面,比如思想品德、艺术修养、身体锻炼等,你觉得科学素养的培养有多大的重要性?

答:科学素养对国家、民族都有非常深远的重要性。比如现在,我们经常会在朋友圈看到一些伪科学的内容在大量传播。我觉得这一现象的原因,就是我们的科学素养还不够高,导致甄别能力还不够高,容易轻听轻信。相信为科学、造谣传谣轻则对个人,重则对国家都可能造成巨大的损失,因此我认为提高全民的科学素养非常必要。我们希望方方可以在提高青少年科学素养方面,起到应有的作用。


聊沈客户端编辑 金飞

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