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装备强,则国家强——访机械工程学院院长李铁军

 阿凡达、大黄蜂、钢铁侠……你想象过这些好莱坞经典的机器人有一天会出现在工地上、学校里、甚至家庭生活中吗?
“科幻终将变成现实”,机械工程学院院长李铁军说,“机器人已经从荧幕走进人们的生活,更好的为人们所用。”从想象到现实,从制造到“智造”,以机器人为代表的智能装备制造业必将是未来产业发展的趋势和国际竞争的制高点。”“装备强,则国家强。”李院长说道,“在未来的30年,中国要趁着第四次工业革命实现‘弯道超车’,实现真正的崛起和发展。为智能装备制造业创新和发展贡献力量,作为工大人责无旁贷。”
  “让工大机器人发声”
“科技工作者的一个责任就是用技术改善人们的生活”李院长深情地说。建筑行业在我国国民经济占有重要地位,随着建筑难度、新材料与工艺的需要,建筑施工装备的智能化也显得愈发重要。国内一些重点大学和研究机构近十年来也开展了相应的研究,由于工艺复杂,难度较大,因此成果相对较少。李院长看到了这样的“契机”,在1997年带头成立了河北工业大学机器人及自动化研究所,2007年主持承担了“863”计划“板材安装室内装修机器人系统研究”项目,2012年以“建筑板材安装机器人化施工装备及示范应用”拿到了国家“十二五”支撑计划,在与众多211985同类院校“PK”中赢得先机。机器人及自动化研究所经过近20年的努力,形成了以在特殊环境下服役机器人技术与系统研究、建筑机器人及智能化施工装备、康复护理机器人、水下机器人、智能制造与生产系统设计为研究主体的“工大机器人”的梦工厂。
 “在未来的建筑界里,你将看不到建筑工人费尽力气将很重的材料搬到其他的地方,我们的装备将会让一个小姑娘也能轻松推动重达800多公斤的建筑材料,大型建筑板材安装不用人力也可以精准的摆放到位。”李院长骄傲地说道,“我们的目标是把农民工从繁重的体力活中解放出来,用人机协作实现建筑施工的跨越。”研究所制造的C-ROBOT-2建筑安装机器人可以实现大型玻璃板材抓取、搬运、安装机械化及辅助自动化。传统大型板材安装至少需要8人,板材安装机器人至少可以替代5个人,采用激光检测定位、板材安装精度高,有效提高了安装质量和效率,大大降低了劳动强度和劳动力成本。
“既然是‘机器人’,就要让它有‘人’的特点,除了人机合作的模式,目前重点研究的方向是让机器人靠感知做到意图判断,就是让他具有力、触觉、听觉、嗅觉的感知,越来越像个‘人’。通过加入视听信息融合系统,让每个机器人有‘生命’,会感知,更加精准无误的执行任务,在建筑领域发挥更大的作用。”
 高空幕墙安装机器人、移动式大型板材安装机器人、板材搬运安装机械手、智能助力手推车、半自动智能打胶枪……一个又一个的成果在迎难而上的精神浇灌下应运而生。目前,团队与河北建工集团、泰华伟业集团、华夏幸福基业集团、三一重工、中南建设工业有限公司等十几家企业进行合作,让“工大的机器人”活跃在京津冀乃至全国的建筑领域。
 十月份刚成立的中国建筑机器人专业委员会,李院长当选为副主任:“要趁此机会,树立工大自信,让工大机器人发声,使得机器人在社会领域真正应用起来,为社会做贡献,让研究转化为更多实实在在的成果!”

         机械学院的“三零五”精神
 在机械学院楼有一间研究室的灯光总是全楼最早点亮,也是最晚熄灭的,那就是“305”研究室。在机械学院的师生们心中,“305”不仅仅是一个门牌号,更是一种标志,一个符号,一种不惧困难、敢于迎难而上的精神象征。杨冬老师说:“机械每一位师生都以能在305工作学习为荣。”
 作为“三零五”精神的创始人,李铁军介绍到,他科研生涯的“第一桶金”就是在这里“淘到”的。作为他第一个研究室, “三零五”见证了太多的努力和汗水,也承载太多的光荣与梦想。
1998年,我找到学院的三个老师和一个研究生组建了一个团队,都是青年人,平均年龄不到30,当时研究的地方就是在这个几平米不到的305,办公设备就是一套学生用的木质桌椅。那个时候所有的人都是很拼的,每天都是熬夜工作,太晚了就在屋子里随便找个地方就睡下了。每个人像是练就了‘金刚不坏之身’,没有所谓的周末,心无旁骛,脑子里只有科研工作。”
 凭着这种“三零五”的精神,李铁军院长带领团队在2000年拿到了一个很“漂亮”的项目——人民币包装装箱生产线系统,近200万的科研经费是当年全学校最高的。2002年他成功主持开发出我国第一条人民币包装装箱生产线系统PL-500A,同年在中国印钞造币总公司的行业内生产中进行了装备;2003年研发了摩托车曲轴动平衡监测系统;2004年主持研发了速调管空间磁场分布检测机器人系统; 2005年主持研发了“PL1000A高速人民币包装装箱生产线”;2007年主持承担“863”计划项目“室内大型板材安装建筑机器人系统”; 2008年主持开发了锰剂挤压成型包装生产线开发;2009年成功开发出大型板材安装建筑机器人样机;2012年主持承担了科技部“十二五”支撑计划“建筑板材安装机器人化施工装备及示范应用”;2015年主持承担了省战略新兴产业专项“汽车发动机缸体智能制造产业技术研发”和北京矿冶研究总院的“高温超高速可磨耗试验机定子进给子系统”,2016年主持承担了天津市智能制造重大专项“高空作业建筑机器人关键技术研究与应用”。诸多项目不仅产出了丰硕技术成果,还培养了一只团队。
“好项目是拼出来的,好团队是带出来的,幸运的背后总是伴随着努力和付出。”李铁军院长谈到。十几年来,凭着这股对科学知识的探索精神,团队从开始的34个人到现在拥有千人学者在内的120人左右的科研队伍,逐步形成了包括以教育部特殊环境下服役机器人技术与系统创新团队、河北省高等学校创新团队、天津市重点领域额创新团队、河北省建筑机器人及智能化施工装备协同创新中心(培育)、河北省机电一体化工程技术中心为主的“平台+团队”组合。
“把平台和团队的建设起来,‘三零五’精神就会延续下去,永远生机勃勃。我希望学院搬迁到新校区之后依然保留305的门牌号作为一个研究室,继续用‘三零五’精神去攻克一个又一个的难关。”李铁军院长如是说。

“用科研思维寻求教学、管理工作的科学规律”
 教师、科学家、院长、团队带头人,随着资历的不断加深,李铁军院长担负的角色也越来越多。处理教学、管理和科研之间的关系,李铁军院长有一套独特的理论“开展科研工作是提高教学和管理质量的重要基础,运用科研思维可以寻找出教学和管理工作的科学规律”。
“在工程学理论中,力学理论占有重要的地位,这套理论对于管理和教学工作同样适用。” 在整理了学生近几年的成绩时,李铁军院长发现在学生们第三学期和第六、七学期成绩出现的波动较大,他利用力学定理F=ma以及惯性力、推力和拉力的关系对此进行了分析。第一、二学期还带着高中时期家长和老师的推力,第三学期靠惯性力,但此时缺少拉力,拉力就是对专业前景,对未来的期望。若此时没有拉力反而受到羁绊,如恋爱不顺、沉迷游戏等,都可能造成退步。处于第六、七学期,同学们会面临着是否考研,工作是否有足够的资本、信心等问题,就会再次陷入迷茫之中。
“解决办法就是接上拉力的线,激发学生兴趣,梳理清楚对未来的规划,使学生兴奋起来。”每年,李铁军院长都会在第三、第六学期举办两次学习和职业规划讲座来帮助同学们度过迷茫期,迄今为止已经连续举办了八年。毕业多年的学生,谈起李院长那令人终身受益的讲座,还会感受颇深:“李院长的讲座有明确的规划和目标,掌握学习的能力,是大学四年最大的收获。”
《机器人技术》、《机电一体化设计》,这些课程从无到有,从有到优,离不开李铁军院长的悉心付出。作为主讲人,“这门课程从最开始的没有教材到我们自己找资料、编教材,现已成为本硕博的主干课程。“我还是特别喜欢上课。我的课上没人玩手机,第一排常常会坐满了人,讲到有精彩的地方,同学们还会报以掌声。”李院长坦言道。“无论是教书育人还是做科研,都要培养学习的兴趣,让他们脑洞大开。在传授知识的同时,还要传授做人的品质。让学生胸怀更宽广,视野更开阔。”
 
 “一切有利于学科发展和师生健康成长的,就是好的。”
 1998年晋升为副教授,2000年晋升为教授,两次破格提拔,李院长认为“这不仅是荣誉,更是一种责任。”近二十年来,责任感和使命感一直是支撑李院长的动力。
在学院推进“双一流”建设的过程中,李铁军院长感到任重而道远。“欲其上者,得其中也;欲其中者,得其下也;欲其下者,无所得也。先定一个大目标,学科排名争取进入全国前十五名。”李铁军院长认为,设定长远目标对于目标实现有着重要的意义,“用高标准要求,即使最终结果达不到,也能实现很大进步”。
“学院的科研氛围和人文氛围非常重要。严谨、踏实、进取、不畏困难,机械学院也形成了独特的文化。对于年轻教师和管理工作者,李院长认为,要亲自带领年轻人,让他们明确科学边界,知道科学问题是怎样的,并且要明确自身的责任与肩上的担子,不要妄自菲薄,要脚踏实地的做每一件事,厚积而薄发”。
 人才工作是实现学院发展和学科建设至关重要的部分。从三年前,机械学院开始每年引进10个优秀人才。李铁军院长说,“除了引进新鲜血液,对于人才来讲还要引育并重,着力加强人才培养力度。我主张:一切有利于学科发展和师生健康成长的,就是我们努力的方向。”
 装备强则国家强。学院兴则学校荣。李铁军院长秉承着“工学并举”的理念,攻克着智能制造业领域一个又一个的难题,用自己的科研精神培养着一代又一代的年轻人。也许在不久的将来,地层深处、海洋及宇宙空间超高层建筑现场,会活跃着这样一群机器人,他们的名字叫“工大制造!”

李铁军院长介绍我校建筑机器人

协同创新团队合影

 移动式大型板材安装机器人
                                                     
                     
                                                                                                 文/于巍 宋三妮 商丽伟 
                                                                                                          图片提供/机械工程学院 
                                                                                                                   录音整理/新闻中心红桥采编部

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