華中大“夢工廠”里“脫離現實”

姚曉炫

華中科技大學工程實踐創新中心（以下簡稱華中大工創中心）是華中科技大學工程實踐教學公共平臺和創新教育實踐平臺、國家級雙創基地。2021年3月，華中大工創中心首次面向全校文科、醫科等未修讀工程訓練的本科生開設了激光內雕、數控加工等40門不同種類的工程實踐體驗課。

課程開設初期，就受到了大家極大的歡迎。3D打印、激光內雕等“爆款”課，更是一席難求。“搶課太難了，我每周五就蹲守在微校園頁面，一放課我就搶。”來自經濟學院的黃同學激動地說，“但是我還是成功參加了幾門體驗課，最讓我難忘的就是操縱機器做出自己想要的東西時那種成就感。”

在“蹲守”多日后，我終于也約到了兩門體驗課，來到被同學們譽為華中大“夢工廠”的工創中心，親身體驗了工程實訓項目，領略了不同領域的前沿科技，也收獲到了許多專業之外的知識。

我參加的第一節課是《VR、AR技術的應用——材料車間虛擬仿真》。一進教室，我就被遠處擺放的一臺車和右側幾臺看起來很復雜的VR設備所吸引。一臺嶄新的黑色轎車停放在“AR實訓區”，轎車旁是兩塊電視大小的屏幕，屏幕下方則分別連接著平板電腦、VR眼鏡和不知是做什么用的綠色仿真操作手柄。在課程開始前，授課的王穎老師向同學們解釋道：“你們中的大多數都是文科生，我現在要做的就是將平時上課的理論和實踐知識濃縮再濃縮。”在聽課之前，我一直分不清VR和AR，只聽說過在影視和游戲中有應用，直到老師把“濃縮之后精華的知識”傳授給我們之后，我才知道VR技術的主要原理是構建一個虛擬環境，讓我們感覺“脫離現實”，而AR技術則是將圖像、聲音和其他感官增強功能實時添加到真實世界的環境中，并不能讓我們“脫離現實”。

隨后我們在老師的指導下，在平板電腦中打開操作平臺。在平臺上，我看到了一張將教室中擺放的轎車成比例縮小的模型圖。用手指隨意點擊汽車某個零部件，屏幕上即會彈出顯示零部件的功能標簽條，還會有該零部件制作的全過程視頻。令我印象最為深刻的就是發動機缸蓋的消失模鑄造工藝。

視頻中，我們首先要把用泡沫材料制成的模型涂刷特質的涂料，之后用干砂埋入負壓砂箱中，待干砂經震動緊實后，在抽負壓的狀態下澆注金屬液體，從而獲得與泡沫模型一致的、沒有飛邊毛刺的鑄件。因為在澆注的過程中泡沫模型會氣化消失，所以被形象地稱之為：消失模鑄造。當看到金屬澆鑄后，泡沫模型氣化變成金屬質的發動機缸蓋時，在場的許多同學都發出了“哇”的驚呼聲——實在是令人大開眼界。從泡沫制樣的制造、精確到毫克的稱重到模具的塑形、溫度嚴格控制且時間精確到秒的烘干……十幾道工序展現了汽車制造過程中對細節的極致追求。

在VR模擬車間的體驗環節，王穎老師佩戴著全套VR設備為同學們演示了如何在虛擬空間內完成發動機缸蓋的消失模鑄造工藝。“綠色的手柄是仿真操作臂，操作全程都需要通過手柄完成。在搬運物料的時候，一定要記得按住扳機鍵不能松手，否則物料就會掉在地上，很難再拿起來。”話音未落，只見屏幕中的物料桶就掉在了地上，引得大家哈哈大笑。王老師也笑著說：“看，就是這么掉的。”

1.老師在講解工業機器人手臂的操作技巧2.老師在VR實訓區演示操作流程3.同學在AR實訓區操作4.在VR車間中完成任務

在充滿歡笑的教學之后，我親身體驗了“消失模鑄造工藝”。我走進VR人機互動區，在戴上科技感滿滿的頭部設備后，我仿佛置身于一個真正的汽車操作車間。我好奇地抬頭看仿真車間里高達幾十米的車間天花板，并環顧四周，走來走去，竟然撞上了現實中的欄桿。在一位同學的指揮下，我慢慢調整位置，握住那兩個長得像小電扇的綠色手柄，開始完成車間里的任務。我緊緊扣動扳機鍵搬起了模型，小心翼翼地將它們放到操作臺。然后我拿起蘸有藍色顏料的刷子為模型上色。在刷子觸及和沒有觸及的地方都被機器靈敏感應，每一個細節處理得恰到好處，我仿佛在用一把真正的刷子給汽車模型上色。

我體驗的第二節課是《工業機器人搬運、碼垛操作與編程》。機器人搬運、碼垛操作是工業機器人的一項典型應用。碼垛就是將物品整齊堆放在一起。機器人碼垛不但速度快、堆放美觀，而且比起人工碼垛，大大提高了安全性。在示范和實操過程中，最吸引人的是使用操作器對實驗臺里的橙紅色機器人手臂進行操縱。機器人手臂停滯時就像做錯事的小狗一樣一動不動，但一旦工作起來，卻十分靈活。

除了對機械手臂進行操作，這節課的老師還為我們進行了簡單的編程演示：首先在操作器上取下“點位坐標”并存儲，這個基礎步驟簡稱為“取點”。接著使用工業機器人手臂上的貼盤將目標物料吸附并轉移到指定位置。每過一次都要重新進行數據的更改，以將目標物料一層層碼好。我這個編程“小白”，從開始根本不了解工作原理，到后來在老師的指導下，逐漸懂得了物料放置位置的程序和方法，體驗到了獲得新知的成就感。我們不斷調整代碼，最終使機械成功運行。看著操作手臂根據我們設定好的路線，又快又好地進行仿真碼垛時，仿佛自己就是科幻片里無所不能的科學家。

除了這兩門課程，在華中大工創中心，同學們還可以走進智能制造產線，借助工業機器人、智能倉儲系統和AGV小車成為智能產業“一日工”，做最?“輕松”的“打工人”;利用最先進的3D打印機，數秒間就將心中勾畫的形象變為現實中可觸可感的模型;操縱“最鋒利的刀”——激光加工技術，在晶瑩剔透的玻璃上刻畫出最美的圖案……此外，還有許多機會接觸到多種最先進最前沿的技術，體驗挑戰新領域的滿足與收獲感。

除此之外，授課的王穎老師特別提到了華中大工創中心智能制造平臺在疫情期間發揮的重要作用。2020年，受疫情影響，許多本應前往企業實習的學生未能獲得實地實踐的機會。同時參加“智能車制造大賽”等競賽的團隊也只能線上備賽、參賽。但依托于智能操作軟件平臺，實習生可以獲得行業一線的實操體驗與經驗積累，團隊也能在線上便捷地進行模擬演練。

據工創體驗課程負責人霍肖老師介紹：“現今學科交叉的趨勢逐漸加強，開設這40門工程體驗課就是為了培養復合型人才，激發我校文科、醫科學生對先進科學技術的興趣，拓展他們的眼界和知識面，提升他們的動手操作能力，為他們未來研究、就業創造更多可能性。”

責任編輯：賈倩穎