“请尝尝机器人为你泡的茶。”7月3日,重庆邮电大学先进制造工程学院实验室里,魏博在“泡茶机器人”的触摸屏幕上按了两下,顿时两只机械手臂开始动了起来,温杯、洗茶、分茶……机械手臂做出了一系列慢慢悠悠但像模像样的泡茶动作。
不多时,一杯热气腾腾的茶水,便被机械臂摆到了记者的面前。
魏博是重庆邮电大学先进制造工程学院机械电子工程系副主任,这款“泡茶机器人”是她指导学生做出的“毕设”,如今已经改良到了第三代。
魏博也是个“机械迷”,她博士毕业于北京理工大学,参与设计研发的机械臂,曾跟随天宫二号空间实验室升入太空。后来她来到重庆邮电大学工作,牵头研发人形太空机器人相关课题,为企业量身打造装配机器人和输电塔维护机器人,带领学生们研制出了泡茶机器人、魔方复原机器人……
魏博希望,自己在未来能够做出更多厉害的机器人,为科技的进步贡献一份自己的力量!
曾参与设计研发上天的机械臂
在2016年9月15日发射升空的天宫二号空间实验室中,配置了一台“在轨维修机械臂操作终端系统”。该系统由中国航天科技集团公司第五研究院联合北京理工大学、哈尔滨工业大学共同研制,包括仿人形机械手臂、机器人双目视觉精确引导系统和数据手套等。
其中,“机器人双目视觉精确引导系统”由北京理工大学机电学院智能机器人研究所、智能机器人系统高精尖中心负责研制,魏博在攻读博士期间参与的正是该项目的研发。
拆天宫二号零件、拧螺钉、抓小球……在天宫二号/神舟十一号执行任务的33天中,航天员开展了多次人机协同在轨维修科学试验,截至2016年11月13日,这台机械臂圆满完成了全部科学试验任务,为我国空间机器人在轨服务积累了宝贵经验。
“按照我们导师的原话就是,虽然从科学的角度讲万事没有百分百的成功率,但我们就是要穷尽能力做到百分之百。”魏博回忆那段“压力山大”的科研攻关日子,还是会忍不住发出感慨。
“2019年,是我来到重庆邮电大学当老师的第三年,也是有点儿特殊的一年。这一年,那个机器人,和承载它1037天的天宫二号实验室退役了。”它受控离轨并进入了大气层,落入太平洋。
那天,魏博发了个朋友圈:“我有一个机器人,今天就要从太空回家了。”
理工科博士的工作
多次参与国家重要科研项目的研发,魏博收获良多。
“都说世界上有三种人,男人、女人和女博士,我还是理工科女博士。”魏博讲了一个网络上的段子,虽然说这个段子带了一些偏见,但魏博把自己讲得笑了起来。
在北理工读博的时候,她所在的实验室里只有她一个女博士,学院同级的也只有她一个。“没有人把我当作女人,该完成的任务必须完成,在实验室里和大家都处成了‘哥们儿’。”魏博回忆,那段日子又苦又充实,搞科研的人没有加班的概念,都觉得那是做科研该有的态度,朝九晚五做不出科研成果。
他们讲的是“熬夜”。魏博的导师原话是:“没熬夜肯定做不好。”
在攻关“机器人双目视觉精确引导系统”项目时,因涉及保密,魏博和同学们要在规定的科研中心工作,工作到凌晨两三点是常态。每到这个时候,大家才能想起魏博是个女生,因为回到酒店要给魏博开一个单独的房间。
在调试机械臂的过程中,常常要在天宫二号内一待就是一两个小时。“其实天宫二号的实验舱并不是我们想象的那么大,也就是这个会议室四分之一的大小。”魏博比画着形容到,仓内仪器众多,显得十分局促。
并且每个仪器都有单独的团队负责,大家还需要排队进入调试,常常在试验大厅内一待就得一天时间。不过,在那个试验大厅里,有杨利伟乘坐过的返回舱,也有一些令魏博大开眼界、以往难以一见的机器,让她觉得流连忘返。
令魏博印象深刻的是,天宫二号实验舱的入口其实很小,圆圆的,大概只有一个大号的箭靶一般大小,而且位置较高,进去的时候需要人踩着梯子,弓着身子钻进去。
她第一次进入的时候没有经验,一头撞到了“门框”上,疼得“哎哟”一声叫了出来。当时航天五院的工作人员也同时“哎哟”了一声,紧张地快步奔了过来。
“我以为他是在关心我的头,感觉心里一暖,结果他看都没看我一眼,直奔着被我撞到的门框去了……”魏博哭笑不得地说道。
泡茶机器人和攀爬机器人
北理工毕业后,魏博来到重庆邮电大学工作,也参与了一些国家重要科研项目的攻关。在她的指导下,学生们也做出了不少成果。泡茶机器人便是源自对本科生的一次科创培养。
用魏博的话来说,这样传统与现代的结合,既能培养学生对传统文化的了解,也能够学以致用开拓思路。
第一个版本的泡茶机器人没有外壳,只有简陋的骨架,复杂的电线和电子器件裸露在外,功能也比较单一,只能实现倒水、泡茶和分茶。
但令魏博没想到的是,在她骄傲地把学生毕业设计发布在朋友圈后,却有企业表达了对泡茶机器人的兴趣。该企业希望魏博能指导学生将其完善,增加更多功能,想将泡茶机器人赠送给前来买茶的茶商,让他们带回去作为展示用。
该企业为这个项目进行了投资。至今泡茶机器人已经更新到了第三代,有了更为美观的外表,具备了不同茶叶的不同泡制方法,从按键变为了触摸屏,可以温杯、洗茶、分茶、续杯……
魏博把第一个版本的泡茶机器人放进了科普基地,可以给更多的同学和小朋友参观。
魏博所在的实验室里,还有另外一个机器人,它可以“徒手”爬上输电塔,进行除锈、喷漆等工作。
按动遥控器上的开关后,机械臂的两只“手”便可交替移动,形如尺蠖。
这是一家企业提出的科研需求,以往在输电塔维护上,需要工人爬上输电塔进行观察、除锈、喷漆,不但危险性大,而且效率不高,有时还需要进行断电。
该公司便提出,想设计一款能够代替输电塔维护工人的机器人。
“这个机器人其实就是借鉴了当初天宫二号内机械臂的一些构造。”魏博说,她的博士毕业论文主题就是关于设计一款“机器人宇航员”,在理论上设计了一种人形机器人,可以辅助或代替宇航员进行空间站内外的操作和值守。
魔方复原机器人
“其实很多学生他们刚刚接触科研,会有很多新奇的想法,我喜欢跟同学们交流讨论。”魏博说,有一次,在自己机器人技术课下课的时候,先进制造工程学院大三学生贺仁智找到了自己,提出想制作一个“魔方复原机器人”。
因为贺仁智对魔方很感兴趣,就想结合自己的专业,做出一个能令魔方复原的机器人来,去参加科创比赛。
“我第一反应是有点难实现,但看着学生期待的眼神,我点头说‘咱们试试’。”魏博说,要想做出这样一个魔方,就需要先了解人复原一个魔方是什么样的过程,研究复原魔方的算法,再通过机器将其还原出来。
于是,贺仁智开始潜心研究魔方复原技术,再将其传授给机器人。在魏博的指导下,还突破了机器人视觉颜色识别等难关,最后设计出来的一双机械手,不论将魔方打乱成什么样子,都可以将其复原,最快成绩是22秒。
贺仁智凭借魔方复原机器人在多个科创类比赛中取得了不错的成绩,最终进入重庆大学攻读硕士研究生。
近五年,在先进制造工程学院的大力支持下,魏博指导学生获“全国大学生机器人大赛”“中国高校智能机器人创意大赛”等国家级科技竞赛18项,“大学生机械创新设计大赛”等省部级科技竞赛19项。
我有一个机器人在太空里!
小时候,魏博仰望星空想象过太空里的样子,读中学时她幻想过成为宇航员飞入太空,对于太空的向往让她迷恋上了机械。
后来,她参与研发的机械臂随着天宫二号进入了太空,她会和朋友开玩笑地说:“我有一个机器人,在太空里,过些天才能回家。”
在重邮工作的这几年,魏博组织科普宣讲团,深入中小学课堂播撒梦想,借助挂职机会不断宣传做科普,她想要做一名科学智慧的传播者,把自己的梦想传递给更多的人。
“梦想,如果有形状的话,一定是一个首尾接续的环形。”魏博说,只要你奔跑在路上,那么你既是追梦者,也是圆梦者,终究能摘到属于你的那一颗星星。
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