上周三的课刚下课，我把学生落在教室的半张方案草稿夹进备课本，纸角还沾着3D打印PLA材料的碎渣。
这学期带的是机械设计方向的服务机器人专项课，算下来前后拆过二十台不同场景的样机，教案改了四版，越改越薄。
学生最爱踩的坑，根本不是算错扭矩
刚开课的时候我就发现，大家对服务机器人的认知，全是从短视频里攒出来的——觉得要跑的快，要功能多，要看起来酷炫。
第一次布置底盘设计作业，收上来的方案九成都是抄的公开参数：差速轮，减速比1:20，最大速度1.2m/s，传动效率算到小数点后两位，看着挑不出错。
我把自己攒了三年的旧样机拖到教室。
那是台最早做的酒店送物机器人，轮径80mm，按课本参数算，过1.5cm的门槛完全没问题。
结果一开机，过教室门口那道1cm的防滑坡，直接卡那儿了。
底下学生全笑，说老师你这也不行。
没人笑了。
因为我蹲下来指给他们看：坡根积了半厘米的灰，轮面沾了点打印用的胶水，实际能提供的抓地力比理想状态少了三分之一，别说1.5cm的门槛，就是1cm的坡都费劲。
说实话，这比算错一百次扭矩都让人头疼。
之前我总怕基础不牢，反复强调公式要记准，参数要算对，结果呢？学生连服务机器人每天要面对的地面是什么样都没摸过——是餐厅门口沾了油污的防滑垫，是写字楼电梯口积了灰的金属条，是家里卧室门口翘起来的地毯边。这些东西，课本上不会写。
设计取舍的时候，别总想着“全都要”
上次有个组做居家陪伴类的服务机器人，方案写得满满当当：要能爬两层台阶，要能托举5公斤的水杯，要能语音交互，要带屏放动画，还要能跟着人在客厅走。
我翻完方案问了一句：算下来整机多重？
他们翻了翻计算书，32公斤。
当时我就把方案打回去了。
你做的是要进家门的服务机器人，不是工厂里的固定工位机械臂。30多公斤的东西，万一从沙发边滑下来，砸到老人的脚怎么办？电机选的工业级，运行噪音比家用吸尘器还大，放在卧室里，人还怎么休息？
所有的设计优先级，最先要排的是安全冗余，不是性能参数。
后来这个组把爬楼的功能全砍了，托举重量降到2公斤，外壳从硬PLA换成软TPU包覆，底部加了一圈3cm厚的柔性缓冲条，整机重量降到7.8公斤，电机换成低噪的直流无刷款，运行的时候人站在半米外几乎听不到声音。
上周他们把样机带到社区做测试，有个奶奶摸了半天，说这东西摸上去不凉，也不硌手。
就够了。
之前翻教材，好多地方讲服务机器人设计，总把功能丰富度当核心评价标准，好像功能堆得越多，设计就越成功。根本没人提，当机器人进入有人的空间，你每多一个功能，就多一分潜在的风险。
改教案的时候，我把一半的习题都删了
之前的教案里，习题占了快三分之一的篇幅：算齿轮传动比，算轴承额定寿命，算轴的抗弯强度，学生交上来的作业全是对的，我改作业改得也顺手。
结果一到做实物环节，乱套了。
有个学生算的轴强度完全符合要求，结果安装的时候把轮子的高度设低了5mm，整机跑起来的时候底盘磨地面，跑了三圈，传动齿轮直接磨掉半齿。还有个组为了减重量，把机架的壁厚从3mm削到1.5mm，抬着样机走两步，机架就裂了。
这学期我把那些纯计算的习题删了一半。
换成什么？
带学生去学校旁边的写字楼，看保洁机器人怎么躲着上班的人流走；去校门口的连锁餐厅，看送餐机器人怎么给端着菜的服务员让道；去对面的养老社区，看陪伴机器人怎么调整角度，让坐轮椅的老人能看清屏幕上的字。
有个平时总觉得机械设计就是要做最精密结构的男生，上次在写字楼站了二十分钟，盯着那台保洁机器人被消防门夹了一下，退回来重新调整避障角度，回来跟我说，原来设计的时候还要考虑消防门的回弹速度，不是我把机器人做的够快够灵敏就行。
我当时差点拍他肩膀说，你终于开窍了。
不过话说回来，基础计算也不能丢，只是不能为了计算而计算。算扭矩不是为了凑个好看的数字，是为了让机器人推餐车的时候，有足够的力克服地面摩擦力，又不会因为力太大，把端着汤的服务员撞个趔趄。算轴的强度不是为了满足材料力学的公式要求，是为了让机器人用个两三年，不会因为轴弯了突然停在路中间，挡着别人的道。
上周整理这学期的备课笔记，翻到最开始写的教案，上面列的全是知识点框架，密密麻麻的公式，现在新的笔记上，记的全是学生踩过的坑，见过的真实场景，哪个餐厅的门口坡太陡，哪个社区的地面太滑。
机械设计这东西，从来不是在草稿纸上算出来的。
是在真实的世界里，摔过几次，卡过几次，慢慢磨出来的。
