在今年的湖北高等教育数字化成果展上,武汉科技大学的展台上的几个米色砖块格外引人注目。这些砖块并不普通,它们是冶金行业内建造大型焦炉所必需的耐火砖,砖块最重达30多公斤,所砌砖型上千种,靠普通人力不容易搬动。
其实,这些砖块属于该校机械工程学院汪朝晖教授团队研发的“智能砌筑机器人平台”。研制期间,团队还曾考察筑炉工的工作环境,希望研发解决劳动力短缺的机械化产品。
记者了解到,针对大型焦炉砌筑存在的卡脖子难题,武汉科技大学发挥学校耐火材料学科国内外领先优势与特色,自主研制了这款平台。
武汉科技大学的“智能筑砌机器人”展台。图/九派新闻记者 欧俏妤
当天,九派新闻在武汉大学卓尔体育馆的展会现场看到“育见新境 智启未来”标语,湖北高等教育数字化成果展在会场有序排列。
武汉大学、中国地质大学、华中农业大学、武汉科技大学、武汉理工大学、武汉科技大学等多家高校展台布置精细,有机器人、宣传手册、实际应用场景微观;还有多位院士和教授在展位前和参展嘉宾积极互动,亲自讲解本校带来的数字教育成果。
“湖北高等教育数字化成果展”在武汉大学卓尔体育馆设置展区。 图/九派新闻记者 欧俏妤
记者了解到,针对大型焦炉人工砌筑工艺复杂、劳动强度大、精度要求高、耐火砖种类繁多等卡脖子难题,武汉科技大学发挥学校耐火材料学科国内外领先优势与特色,自主研制了耐火材料智能砌筑机器人平台。
通过四轴机械手与六自由度关节臂的异构协同,融合基于深度学习的抓取-定位检测算法,它能实现大负载异型砖块精确抓取和异型砖面灵巧涂抹,确保耐火砖识别正确率达98%以上,砌筑精度稳定在1mm范围内,同时具备“一键砌筑”远程操控功能,可实现砌筑全流程智能化控制。
耐火材料智能砌筑机器人平台。 受访者供图
团队还依托该平台构建了“数字孪生+现场实训”的沉浸式教学场景,开发了融合BIM和数字孪生的虚拟砌筑系统。
学生通过构建虚拟焦炉砌筑数字化模型,可完成1000余种异型耐火砖的拼砌训练。同步开展砌筑机器人控制现场实训教学,学生通过虚实映射的方式操控机械臂执行砌筑任务,实现砌筑工艺智能优化,系统掌握机器人运动控制核心技术。形成“数字建模-工艺优化-实验验证”的递进式智能装备拔尖创新人才培养教学链。
“我们这个自主研发的平台,体现了武汉科技大学在推进数智教育改革中的探索,为全球教育发展,提供了中国智慧和中国方案。”汪教授自信竖起大拇指。
武汉科技大学机械工程学院执行院长汪朝晖接受采访。 图/九派新闻
【2】曾实地考察筑炉工的工作环境,想研发解决劳动力短缺的机械化产品
研发团队成员告诉记者,之所以要研发“智能砌筑机器人平台”,是因为他们进行行业考察时实地探访了筑炉工的生活环境、工作流程和劳作强度,真切感受到一线工人的艰辛。
“机器人不是来和大家抢饭吃的,反而是在这样的工种岗位上,年轻人越来越少,都是40-60岁的中老年人还在坚持‘卖力气’。”一位成员回忆自己去砌筑工厂实地考察的经历后感慨称:“研发出能解决他们劳动力短缺问题的机械化产品,是我们年轻人该有的担当,在做实事,让科技改变生活。”
团队实地考察工地,地上都是耐火砖。 受访者供图
除了实际做工的机械臂,该平台的数据整合、后台操作系统也是整个团队的智慧结晶。
汪朝晖向记者提到,学校本身有材料专业研究的学科优势,这一整套产品和系统由他牵头,同时集结了专精不同学科的十多位成员,每个人都有十分明确的分工。
“从2022年研发到现在完成,期间团队遇到难题需要攻克时,深夜学院大门已关闭,实验室里灯还亮着,大家还在一起想办法。”他强调,这项研究和较为常见的砌筑机器人并不一样。
由于大型焦炉的砌筑场景和技术要求高、耐火砖的成分性能更复杂,该平台在设计之初便融合了机械、材料、控制等多学科。他希望这项研究成果能颠覆传统焦炉建造技术,引领冶金焦化工程迈向智能建造新阶段。
另外,在科教融汇和产教融合的人才培养层面,该平台也发挥着不可小觑的作用。它构建了“数字建模-工艺优化-实验验证”的递进式教学链,提升了智能制造、人工智能、新材料等专业人才培养的创新思维和实践能力。
“科研和教育,是互相支撑、互为反哺的。尤其是对于工科专业,结合工程应用的背景,带领学生一起思考和解决问题,才是好的教学。”汪教授向记者表示,他从教15年,一直秉持“讲真问题、做真研究、出真成果”的人才培养理念,欣赏有创新思维、态度端正的学生。
九派新闻记者 欧俏妤 符程郡
编辑 曾金秋
(来源:九派新闻)