近日，在2025世界數(shù)字教育大會高等教育現(xiàn)場觀摩點，武漢科技大學(xué)“耐火材料智能砌筑機器人平臺”已完成布展。
在現(xiàn)場觀摩點，工作人員手持三維掃描裝置，短短數(shù)秒就能將一塊耐火磚轉(zhuǎn)化為數(shù)字模型，并在虛擬空間中完成砌筑仿真與機械臂運動控制；輕觸屏幕啟動“一鍵砌筑”，機器臂便可自動完成從抓取、涂漿到砌筑的全流程操作。
吳磊 攝
耐火磚砌筑是高溫設(shè)備施工中的關(guān)鍵技術(shù)，其質(zhì)量直接影響設(shè)備的耐火性、密封性和使用壽命。但耐火磚重量大、種類多，砌筑空間狹窄、環(huán)境惡劣，人工砌筑不僅效率低下，且難以保證精確度。武漢科技大學(xué)聯(lián)合中冶集團研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的耐火材料智能砌筑機器人平臺，為這一問題的解決提供了“中國方案”。
團隊負責(zé)人、武科大機械工程學(xué)院教授汪朝暉介紹，該機器人能以98%以上的正確率自主識別上千種異形耐火磚；在0.5米寬的爐膛內(nèi)，輕松抓取數(shù)十公斤的異形耐火磚，精準完成識別、抓取、涂漿全套動作，砌筑精度優(yōu)于±1毫米，遠超傳統(tǒng)工藝水平。團隊自主研發(fā)的“一鍵砌筑”遠程操控系統(tǒng)，還能通過虛擬模型規(guī)劃砌筑方案，讓機器人精準執(zhí)行，實現(xiàn)砌筑全流程智能化控制，大幅提升施工效率與安全性。
“設(shè)計制造這樣的機器人平臺，團隊需要解決結(jié)構(gòu)設(shè)計、智能感知、機器視覺、運動規(guī)劃、精密測量、系統(tǒng)集成等問題，涉及機械、材料、控制等多學(xué)科交叉?！蓖舫瘯煴硎?，經(jīng)過多年攻關(guān)，團隊自主突破了受限空間大負載機器人運動平臺設(shè)計、基于數(shù)字孿生的大型焦爐虛擬砌筑規(guī)劃、多級特征融合的耐火磚精準識別與抓取、機械臂自適應(yīng)涂抹及雙臂協(xié)作控制等7項關(guān)鍵核心技術(shù)。
吳磊 攝
“這些技術(shù)為解決冶金行業(yè)全流程智能化機器人共性關(guān)鍵技術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)，未來可廣泛應(yīng)用于城市建筑更新、大型橋梁建造等高端裝備制造業(yè)和建造業(yè)。”汪朝暉表示，目前項目樣機已通過測試，計劃今年在學(xué)校完成中試平臺搭建，后續(xù)將投入實際應(yīng)用。
依托該平臺，武科大構(gòu)建了“數(shù)字孿生+現(xiàn)場實訓(xùn)”沉浸式教學(xué)場景：學(xué)生先在電腦里“搭積木”構(gòu)建虛擬焦爐模型，練習(xí)拼砌1000余種異形耐火磚，預(yù)演砌筑流程；再到實驗室操控真實機械臂精準執(zhí)行涂漿、砌磚等動作；最后，通過遠程智能砌筑操控系統(tǒng)，完成砌筑仿真，并利用AI分析操作數(shù)據(jù)，改進操作工藝，形成“虛擬仿真-實操驗證-智能優(yōu)化”的閉環(huán)訓(xùn)練鏈，幫助學(xué)生真正掌握機器人運動控制核心技術(shù)。
吳磊 攝
武科大校長倪紅衛(wèi)介紹，近年來，通過推進教育數(shù)字化戰(zhàn)略實施方案，學(xué)校實現(xiàn)了學(xué)校教育數(shù)字化全面轉(zhuǎn)型：智慧教育平臺、教育數(shù)據(jù)中心、業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)等教育數(shù)字底座建設(shè)基本完成；課堂教學(xué)數(shù)字巡課系統(tǒng)、科技成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)轉(zhuǎn)移信息互聯(lián)互通平臺等投入使用，一大批精品數(shù)字化課程、虛擬仿真實驗教學(xué)項目、數(shù)字教材上線或立項建設(shè)，人工智能、智能建造、智能采礦工程等數(shù)字技術(shù)相關(guān)學(xué)科專業(yè)獲批，全面賦能學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)科研、學(xué)校治理、生態(tài)創(chuàng)新。
