调试过程与结果

测试1：电路验证与舵机操控

测试发现300°舵机出现适配问题，无操作时发生严重抖动，因此将原计划的180°和300°舵机各1台的配置改为全部采用180°舵机，调整后均工作正常。

测试2：蓝牙通信与舵机遥控

将蓝牙模块插接在舵机控制板上，启动供电，打开手机蓝牙和控制应用，选择蓝牙模块对应的信号进行连接，经测试，完全可以控制。

测试3：球形关节整机测试及问题改进

将装置完全组装完毕，接通电源，将手机与蓝牙模块无线连接，在手机上对舵机进行遥控，测试机械关节在2个垂直方向的转动情况。测试结果为可以实现球壳（关节头）在2个垂直方向的转动，但显示出一些阻尼导致的迟滞，且由于受力不均的缘故，球壳在水平面内120°〜170°顺时针转动时表现最优，在其他角度和方向上转动的性能仍需进一步提升。

出现问题及改进：①连杆直接与舵机转轴连接，驱动球壳部分表现连接不够稳固，改进措施是加一框架与舵机转轴连接，连杆接在框架上，如图4所示。②球和球壳之间的摩擦对关节的灵活性影响较大。为了减小摩擦采用了很多方式加润滑剂等，最终采用的1 000目的砂纸打磨，并用特氟龙胶带粘贴，但摩擦力阻力仍然影响较大，这是需要进一步解决的问题。

研究结论

本研究最终制作出的球关节模型机已具备基本的操作功能，能够对机械臂进行简单的动作控制，从理论和实践上都证实了磁力耦合在没有机械部件直接连接的情况下进行动力传输的可行性。该磁力耦合关节具有被动柔顺性，在人机交互方面将有更好的应用前景。本设计经过改进后，在智能机器人的多姿态控制，以及智能机械的多功能使用方面还会有更广泛的实用价值。

王一霖

第19届“明天小小科学家”一等奖

学科:工程学

  王一霖同学热爱科学，喜欢一切与科学有关的事物，并从科学探索活动中获得了极大的快乐。为了更好地从事科学研究活动，他自学了普通物理、高等数学等课程。王一霖平时还喜欢科学制作，在课余时间自制了斯特林热机、等离子扬声器、云室、纹影仪、射电望远镜等工具。制作过程中，他既学习了科学理论知识，也提升了实践创新能力。同时，王一霖还关注天文学及未来航天技术的发展。他认为，人类的发展离不开对未知世界的开拓与探索，希望自己能够成为一名科研人员，为人类对自然的探索贡献一份力量。