中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 程墨 通訊員 陳孖川）“你們這是把工業(yè)場景搬進了大學課堂。”近日，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（以下簡稱“武科大”）“耐火材料智能砌筑機器人平臺”的“數(shù)字孿生+現(xiàn)場實訓(xùn)”教學模式引來眾多嘉賓點贊。

在該教學模式中，學生先在電腦里“搭積木”構(gòu)建虛擬焦爐模型，練習拼砌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，復(fù)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的耐火材料智能砌筑全流程。

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”，遠在武科大青山校區(qū)的機器臂便可自動完成從抓取、涂漿到砌筑的全流程操作。

“在這個過程中，學生既認識了各類耐火磚的特性，又掌握了機器人運動控制核心技術(shù)，更重要的是對實際工業(yè)場景有了‘眼見為實’的實感。”項目負責人、武科大機械工程學院教授汪朝暉介紹。

耐火磚砌筑是高溫設(shè)備施工中的關(guān)鍵技術(shù)，然而耐火磚重量大、種類多，砌筑空間狹窄、環(huán)境惡劣，人工砌筑難以保證精確度，研制一款智能砌筑機器人迫在眉睫。“這需要解決結(jié)構(gòu)設(shè)計、智能感知、機器視覺等多個問題，涉及機械、材料、控制、計算機等多學科交叉。”汪朝暉坦言。

武科大聯(lián)合中冶集團攻關(guān)，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)。

如今，這款機器人能以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。

武科大校長倪紅衛(wèi)表示，學校以“問題導(dǎo)向”推動科研攻關(guān)，以“場景嵌入”革新人才培養(yǎng)模式。這款智能砌筑機器人的研發(fā)與教學應(yīng)用，不僅為傳統(tǒng)工業(yè)場景注入了“數(shù)字基因”，更以“虛實融合”的教學模式，打通了人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求的“最后一公里”。未來，學校將繼續(xù)探索更多產(chǎn)教融合新范式，為我國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型輸送更多“懂技術(shù)、會操作、能創(chuàng)新”的復(fù)合型人才。