上海諾美學校學術科創 | 讓機械起舞：一位未來工程師的仿生蝴蝶探索記

一隻蝴蝶如何在空氣中優(you) 雅起舞？如何將生物的運動奧秘轉化為(wei) 機械的精準律動？......這個(ge) 暑假，諾美學子Alen Zhu完成了為(wei) 期一周的仿生機械撲翼蝴蝶科研項目。從(cong) 零基礎建模到成功試飛，他用工程思維解構自然奇跡，用實踐驗證理論。讓我們(men) 通過他的第一視角，走進這段融合機械、物理與(yu) 編程的探索之旅。

Alen Zhu

上海諾美學校在讀生

選擇：

當工程夢想遇見仿生靈感

“劉博根據我的升學規劃建議我嚐試這個(ge) 項目時，我立刻被仿生機器人的概念吸引了，”Alen回憶道。“我未來想學習(xi) 機械或電子工程，這個(ge) 項目完美契合我的興(xing) 趣。目前全球範圍內(nei) 仿生機器人領域發展很快，我想繼續探索這個(ge) 方向。”去年有老師做過仿生撲翼鳥項目，但Alen這次選擇了更具挑戰性的蝴蝶——蝴蝶的飛行更複雜，對輕量化和空氣動力學要求更高。

這個(ge) 選擇並非偶然。在校期間，Alen就展現出對工程實踐的濃厚興(xing) 趣。“學校每年都會(hui) 舉(ju) 辦的科學展給了我最初的啟蒙，”他特別提到去年參與(yu) 的密碼係統編程項目，“雖然和這次項目中所使用的編程語言不同，但編程的邏輯思維是相通的。”而前年的“法老之蛇”化學實驗則培養(yang) 了他的實驗設計和數據分析能力。“這些經曆讓我明白，理論知識必須通過實踐來驗證——這正是我選擇這個(ge) 項目的原因。”

Alen在諾美

挑戰：

在迭代中突破重量與(yu) 精度的極限

翻開Alen的工程日誌，一次次的失敗、查因、調試見證了這個(ge) 項目的艱辛。“第5天試飛時，蝴蝶隻能離地1.5米就墜落，”整機超重6克讓他著實感到一些挫敗。重新整理好心情後他開始分析原因，輕量化成為(wei) 關(guan) 鍵突破口。他先是優(you) 化膠合工藝，將膠線寬度從(cong) 1.2毫米壓縮到0.8毫米；又測試了十幾種風箏布材料。“大網格太硬扇不動，小網格又太軟——最後選中的那款既輕又能保持足夠強度。”最令他自豪的是碳纖維骨架的改造：“我們(men) 參考蜻蜓翅脈設計，前緣單杆承力，後緣交叉杆穩定，最終減重8克。”

建模階段的精度挑戰同樣艱巨。“3D打印總有一些誤差，我們(men) 不得不反複調整，”工程日誌中的零件迭代記錄顯示，第五版翅膀連接件終於(yu) 達到要求——內(nei) 部是蜂巢結構增強強度，外部流線型降低風阻。當被問及如何快速掌握陌生知識時，他說：“遇到問題立即解決(jue) ，絕不讓進度卡住。老師教的方法很實用——把複雜問題拆解成可執行的小任務。”

項目過程中建模&編程

蛻變：

蝴蝶振翅的瞬間，一切值得

經過無數次的調試與(yu) 改進，當Alen看到自己親(qin) 手打造的仿生蝴蝶穩穩懸停在2米高空，雙翼以同步頻率優(you) 雅扇動，並持續飛行一分二十二秒時，一股成就感油然而生。回憶起這個(ge) 瞬間，他的語氣依然難掩興(xing) 奮。通過精準的編程控製，他成功實現了雙翼5度以內(nei) 的相位差同步，“就像自然界中真正的蝴蝶那樣協調優(you) 美”。

這次科研經曆帶給他的收獲遠超預期：“從(cong) 完全不懂建模到能夠獨立完成複雜零件設計，這是我最大的技能突破。”他特別強調了實踐能力的提升：“碳纖維骨架的精密組裝、膠水用量的精確控製——這些課本上學不到的實戰經驗，不僅(jin) 讓我對機械工程有了更深的理解，更會(hui) 成為(wei) 我未來申請文書(shu) 中獨一無二的亮點。”

Alen Zhu製作的仿生撲翼蝴蝶

對Alen而言，這隻翼展32厘米、僅(jin) 重56克的撲翼蝴蝶，不僅(jin) 是科研實踐的裏程碑，更是飛向工程夢想的第一雙翅膀。願這雙機械之翼能載著他的理想越飛越高，在未來的工程世界裏翱翔出屬於(yu) 自己的精彩軌跡。相信終有一天，他將用智慧和汗水，讓更多科技夢想振翅高飛。

學術科創課程作為(wei) 諾美學校五大特色課程之一，相比傳(chuan) 統的科學課堂，旨在幫助學生將紮實的科學理論基礎與(yu) 實踐、體(ti) 驗活動更好地結合，讓學生不僅(jin) 學習(xi) 科學知識點，而且能親(qin) 自動手實驗進行研究式學習(xi) 。學術科創課程中的特色教學內(nei) 容包含：AMC、USAD、VEX機器人項目、PBL項目式課程、科研課程、暑期訓練營等。正是理論與(yu) 實踐的有機結合，以及對前瞻的科學技術領域學習(xi) 內(nei) 容的引入，讓諾美學校走在創新科學教學的前端。