一、发现问题
同学们，你们喜欢打篮球吗？在我们学校，篮球架是非常受欢迎的运动器材，但我发现它存在一些不足：
1.篮球架数量多，体积庞大，占用操场面积；
2.安装后不能移动，经过风吹雨打，容易损坏；
3.夜间打篮球缺乏照明，极其不便；
4.投篮计数依赖人工，不够智能。
二、开展调研
（一）问卷调查
我十分好奇同学们有什么样的感受，于是，我设计了一张调查问卷，开启了一场对篮球架的调查之旅。
统计问卷真不简单，我花了大半天的时间。你们想知道调查的结果吗？一起来看看吧！问卷调查结果显示：
64%的同学认为篮球架存在投篮不能自动计数的问题；
58%的同学认为夜间打球无照明灯，使用不方便；
55%的同学认为现在的篮球架不够智能；
42%的同学认为篮球架的高度不合适；
……
原来同学们也有一样的感受啊！大家普遍希望能有一款可以自动计数、高度可调节、能移动、照明，并且能够智能控制的篮球架。这激发了我创造一款新型篮球架的想法。
（二）查阅资料法
我急切地想了解下目前已经有哪些篮球架。我通过上网查阅资料，发现在篮球架的升降、移动、投篮计数、照明方面已经有相关的研究。在结构设计上，篮球架的升降功能较多通过液压或者滑轮原理实现。目前还没有集这么多功能于一体的智能篮球架的研究。
我希望能制作出一款具有多功能、智能化、易于收纳存放的篮球架，能给用户带来更加智能、便捷、舒适的运动体验。
三、设计方案
带着这个想法，我开始构思方案。在设计过程中，我对比了三种升降方式，液压能耗高、易泄露，滑轮不稳定，不好折叠收纳。最终我想到了齿轮齿条原理，它有更好的稳定性且能自动化控制。移动功能可以用普通轮胎安装电机来实现，成本低，平稳性好。照明和自动计数功能可以通过LED灯和激光传感器来实现。我选择利用物联网技术，通过语音控制，使其更加智能化。
四、绘制草图
我根据自己的设想，绘制了篮球架的草图，你们能猜到它长什么样子吗？
五、制作测试
我开始收集制作篮球架的材料：电机、齿轮、齿条、道杆、轮胎、木板、电线、连接轴、螺丝、掌控版、语音控制模块等，开始了多功能篮球架的制作。
（一）多功能篮球架1.0版本
这是我经历重重困难，制作的篮球架雏形——多功能篮球架1.0版本。在制作过程中，我遇到了许多困难，如功能实现困难，电路连接出错等。这些问题让我夜不能寐、倍感压力，但我没有放弃。通过不断学习、调试，我逐步克服了这些难题。
升降功能问题
我选择利用齿轮齿条来实现上升、下降的功能。齿轮齿条传动的原理是通过齿轮和齿条之间的啮合来实现旋转运动与直线运动之间的转换。
我用电机作为动力源，向齿轮提供能量，齿轮又将能量传递给齿条，驱动其进行直线运动。当电机正转，齿条往前伸出，推动平行放置的道杆，篮球架就会逐渐上升；当电机反转，齿条往后退出，带动原本交叉竖着的道杆，篮球架逐渐下降，直至折叠状态。
在实际测试过程中，篮球架好像一个调皮的孩子，时而听话，会乖乖上升和下降，时而又让人非常恼火，不听使唤。我仔细观察电机上的齿轮，发现当我用力按住电机，齿轮和齿条紧紧贴合时候，篮球架就能顺利上升。我猜测是齿轮齿条咬合不紧密，导致升降功能不稳定。
于是我把带齿轮的电机重新进行拆卸，安装，并把固定的螺丝拧得紧紧的，让齿轮和齿条能够紧密贴合，终于解决了这个困扰我好久的问题。果然，细心观察是科学探究中不可或缺的品质。
轮胎移动问题
为了实现篮球架的移动功能，我在4个轮胎上各安装了1个电机，当我准备连接电路的时候，发现提供电源的扩展板上只剩1个电机接口，这该怎么办呢？我利用学过的电路知识，尝试把4个轮胎线路的正极拧在一起，接在电机口的正极上，负极同理。
当我启动电源，就发生了下面视频中搞笑的一幕，有个轮胎在正转，有个轮胎在反转，还有两个罢工没在转。
难道是线路接错了？我仔细查找原因，发现有几根线路正负极接错了，有几根线路没有接牢固，于是我重新连接线路，经过几番折腾，终于让轮胎顺利地移动了起来，看来学好电路知识很重要啊。
程序问题
为了让篮球架变得更智能，我选择用开源硬件来实现照明、自动计数和语音控制的功能。
你们想知道从编程小白到大咖的秘诀吗？答案就是勇于尝试与自我学习。面对从未接触过的LED灯带、激光传感器和语音模块，我感到手足无措。
为了实现功能，我开启了疯狂自学模式，上网查找产品使用说明，敲了无数条代码进行测试，奔溃地看着一次次无情的程序报错，我终于体会了光头码农的心情，也曾无数次想要放弃。科学探究从来不易，在妈妈的鼓励下，我咬牙坚持了下来。功夫不负有心人，终于在煎熬半个多月后，成功地实现了照明、投篮计数和语音控制的功能。
功能测试问题
因为我想制作的篮球架是集多功能于一体的，功能的多样性自然增加了出错的可能性。因此，每完成一项功能，我都会进行测试，确保其正常运行并检查是否有待改进之处。以下是我整理的各功能测试过程。经过一个多月的努力制作，所有功能测试基本都能正常运行，这让我非常开心。
外观问题
多功能篮球架1.0版本的诞生让我倍感骄傲，但是我发现它的外观不好看，线路多，裸露在外，容易缠绕在一起，该怎么样能让它变得更美观呢？
经过深思熟虑，我想到如果设计一个箱体，就能将所有线路隐藏其中，这个箱体我称之为“控制中心”。我尝试使用家中现有的材料，如塑料板和纸板，但发现它们都存在各自的缺陷。
正当我陷入困境时，突然灵光一闪：何不利用我所学的3D打印和激光切割技术来制作零部件，从而美化外观呢？于是，我仔细测量了所需零部件的尺寸，并绘制了图纸。
这一刻，我深切体会到了学以致用的成就感。
（二）多功能篮球架2.0版本
改良后的多功能篮球架2.0版本，是不是看起来更棒了呢！我感到无比自豪，于是邀请爸爸妈妈来体验一下我的新型篮球架。然而，在家人使用之后，他们又提出了一些新的问题，这让我意识到，科学探究的道路永无止境。
计数读取问题
由于显示屏（掌控板自带）安装在控制中心的箱体上，当使用者站在前方投篮时，会受到篮球架主体的遮挡，无法直观地看到投篮的数量。为了解决这个问题，我尝试在投篮框的上方增设了一个显示屏，这样使用者就可以在投篮的同时，实时查看计数结果。
升降问题
多功能篮球架2.0版本仅支持上升和下降两个基本功能，这对于个子较小的同学来说并不友好，因为它无法根据不同身高的使用者进行高度调整。
我尝试调试升降程序，希望通过编程来设置不同的升降挡位，但多次尝试都以失败告终，这让我倍感气馁。后来，我想到了可以通过添加变量的方式来设置不同的挡位，最终成功设置了高低不同的挡位。
细节问题
多功能篮球架2.0版本虽然比1.0版本美出了一个新高度，但是仍有部分零部件的线路裸露在外面，它们的破坏力在于升降的过程中可能缠绕在一起，阻碍篮球架的正常升降。
于是，我把LED灯从板子的顶部巧妙地隐藏到了下面，并尝试用胶带纸将几个零部件的线路整齐地捆成一束。这样一来，就不用担心线路会钩住升降装置，影响篮球架的使用了。
我对着改良后的篮球架欣赏了许久，心中充满了自豪感。然而，隐隐之中又觉得似乎还缺少了点什么。啊，我恍然大悟，原来是少了篮网！那么，该如何制作一个合适的篮网呢？我决定上网查找相关视频，希望能找到编织篮网的方法。
在查找过程中，我遇到了一个问题：由于模型比较小，该用什么材料来编织篮网呢？就在我一筹莫展的时候，无意中看到了日常生活中都会用到的一样东西：对了，可以试试用它来编织！你们能猜到是什么东西吗？
装上篮网的投篮框，果然看起来更加美观了！虽然这些都是一些很小的细节，但每一次的改良都是对自我的一次超越和突破。
（三）多功能篮球架3.0版本
我希望能有更多的人能体验我的发明，在一次偶然的机会中，我参加了一场发明比赛，并有幸荣获了浙江省一等奖，成功晋级国赛。在比赛过程中，评委老师也给予了我一些非常宝贵的建议。
于是，我满怀激情地开始了篮球架3.0版本的优化工作。
外观设计改良
考虑到计数用的激光传感器和控制中心里面的设备属于精密仪器，我进行了外观设计上的改良，用3D打印技术重新制作了投篮框和控制中心的外壳，使它们不仅外观更加美观，而且结构更加坚固。
增加储物功能
你是不是在打篮球时，常常因为没有合适的地方存放手机、钥匙等物品而感到烦恼？现在，多功能篮球架3.0版本已经升级，特别增加了储物框设计，更加人性化。
失败的体验
为了让篮球架更加智能化，我希望能实现通过人脸识别技术进行投篮计数。然而，在科学探究的道路上，既有成功的喜悦，也有失败的遗憾。经过无数次的尝试和努力，由于当前硬件设备的制约，这一功能暂时无法实现。未来，它仍将是我持续探索的一个方向。
我的成果
现在，我向大家展示的多功能篮球架3.0版本，是经过无数次失败和改良后的成果。它不仅具有智能语音控制、多功能一体化等优点，更代表了我在科学探究中的成长和进步。
六、我的感悟
在这段制作篮球架的时光里，我遭遇了无数预料之外的困难与挑战。从最初的设计构想到实际动手制作，每一步都充满了艰辛。材料的选择、结构的稳定性、尺寸的精准度等，每一个细节都要求我投入极大的耐心和精力。在这个过程中，我经历了无数次的失败与重来，有时甚至因为一个小问题而陷入长时间的困扰之中。
但是，正是这些挑战，锻炼了我的意志，让我学会了如何在困境中寻找解决之道，如何在失败中汲取经验，不断前行。我深刻体会到，科学探究的道路从来都不是一帆风顺的，它需要的是不懈的努力、持续的探索以及面对困难时永不言败的精神。