近日，在2025世界數(shù)字教育大會(huì)高等教育現(xiàn)場(chǎng)觀摩點(diǎn)，武漢科技大學(xué)“耐火材料智能砌筑機(jī)器人平臺(tái)”已完成布展。

在現(xiàn)場(chǎng)觀摩點(diǎn)，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(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制；輕觸屏幕啟動(dòng)“一鍵砌筑”，機(jī)器臂便可自動(dòng)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(lèi)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(tuán)研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐火材料智能砌筑機(jī)器人平臺(tái)，為這一問(wèn)題的解決提供了“中國(guó)方案”。

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、武科大機(jī)械工程學(xué)院教授汪朝暉介紹，該機(jī)器人能以98%以上的正確率自主識(shí)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(zhǔn)完成識(shí)別、抓取、涂漿全套動(dòng)作，砌筑精度優(yōu)于±1毫米，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)工藝水平。團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的“一鍵砌筑”遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，還能通過(guò)虛擬模型規(guī)劃砌筑方案，讓機(jī)器人精準(zhǔn)執(zhí)行，實(shí)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(jì)制造這樣的機(jī)器人平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)需要解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能感知、機(jī)器視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、精密測(cè)量、系統(tǒng)集成等問(wèn)題，涉及機(jī)械、材料、控制等多學(xué)科交叉。”汪朝暉表示，經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)自主突破了受限空間大負(fù)載機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)、基于數(shù)字孿生的大型焦?fàn)t虛擬砌筑規(guī)劃、多級(jí)特征融合的耐火磚精準(zhǔn)識(shí)別與抓取、機(jī)械臂自適應(yīng)涂抹及雙臂協(xié)作控制等7項(xiàng)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(jī)器人共性關(guān)鍵技術(shù)提供了科學(xué)依據(jù)，未來(lái)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(xiàng)目樣機(jī)已通過(guò)測(cè)試，計(jì)劃今年在學(xué)校完成中試平臺(tái)搭建，后續(xù)將投入實(shí)際應(yīng)用。

依托該平臺(tái)，武科大構(gòu)建了“數(shù)字孿生+現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)”沉浸式教學(xué)場(chǎng)景：學(xué)生先在電腦里“搭積木”構(gòu)建虛擬焦?fàn)t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(shí)驗(yàn)室操控真實(shí)機(jī)械臂精準(zhǔn)執(zhí)行涂漿、砌磚等動(dòng)作；最后，通過(guò)遠(yuǎn)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(jìn)操作工藝，形成“虛擬仿真-實(shí)操驗(yàn)證-智能優(yōu)化”的閉環(huán)訓(xùn)練鏈，幫助學(xué)生真正掌握機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)。

吳磊 攝

武科大校長(zhǎng)倪紅衛(wèi)介紹，近年來(lái)，通過(guò)推進(jìn)教育數(shù)字化戰(zhàn)略實(shí)施方案，學(xué)校實(shí)現(xiàn)了學(xué)校教育數(shù)字化全面轉(zhuǎn)型：智慧教育平臺(tái)、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(tái)等投入使用，一大批精品數(shù)字化課程、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、數(shù)字教材上線或立項(xiàng)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(zhuān)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。