在哈尔滨工业大学(威海)机器人研究所内,黄博正在跟学生们如火如荼地讨论着机器人领域SLAM技术的应用。近些年来,履带式自重构机器人、四足机器人、轮式移动机器人……一台台工业机器人从这里诞生,它们融入日常中的各个场景,为生产生活带来便利。
今年是黄博从事机器人工程领域研究的第23个年头,从带领团队突破关键技术,到推动产教融合实践创新发展,从担任哈尔滨工业大学(威海)机器人研究所所长,到创办新工科专业“机器人工程”,黄博在智能制造这条道路上始终保持昂扬向上的激情,谋划学科长远发展,坚持人才培养高标准,带领着一批又一批青年在“智”造浪潮中逐风破浪,勇立潮头。
敢为先锋,厚积薄发勇攀智造高峰
1998年,黄博从汽车设计制造专业毕业后便留校任教,对待科研,黄博认为“基础性的工作和方向的思考同样重要”。在传统机械工程领域做好科研和授课的同时,他也关注着国家的战略部署和工程学科发展方向。在敏锐洞察到传统机械工程与新兴技术的融合趋势后,黄博将目光聚焦到机器人工程领域。
瞄准方向,黄博开始持之以恒深耕工业机器人研发,带领团队开拓了机器人SLAM技术、软体机器人、医用智能装备、农业机器人等多个研究方向。然而,在相对陌生的领域开拓,并不是一件容易的事情,问题层出不穷,团队也常常因“此路不通”而感到沮丧。
同步定位与建图(SLAM)是机器人自主定位和环境感知的重要技术,现有的视觉SLAM系统具有观测绝对静态的强假设,在高动态环境中不能很好地工作。为了改善这一问题,黄博团队历时4年进行摸索实践,从早期的深度图并行加速处理,到基于场景流构建的动态特征识别,最终搭建了多传感器融合的SLAM系统,完成了多项技术的改进,实现了准确性和鲁棒性的显著提升。
“技术研究成果创新是一方面,如何转化为实际生产力,服务于社会发展也应该是我们需要解决的问题。”
蘑菇采摘机器人是黄博团队负责的项目之一,蘑菇既娇嫩又密集,如何设计才能保证采摘末端具备高可靠性的、无损又快速的性能困扰了黄博和团队成员很久。黄博选择打牢基础,围绕底层和基础进行研发创新,将技术应用与基础研发相结合,满足工程需要的同时,引领行业进步。靠着不服输、不怕错的韧劲,黄博团队经过多次调试设计,最终在设计方案上有了突破,该款机器人也实现了小规模量产,达到了业界顶尖水平。
理论创新与工程应用两手抓,黄博带领团队在IEEE Transaction on Robotics,Advanced Science, Soft Robotics等机器人领域高水平期刊发表论文成果多篇,拥有近20项发明专利。作为国家重点研发计划项目首席科学家,主持完成了国家863、核高基等重大科研项目,创办威海市机器人与智能装备产业研究院,带领团队建设了山东省特种机器人与智能装备协同创新中心、山东省现代数字化医疗装备高校重点实验室等省级创新平台,累计承担科研经费近亿元。
深耕沉潜,产学融合探索创新发展
在机器人工程领域探索挖掘多年,黄博又有了新的思考:“科研创新的第一步在于问题的判别,要能解决真问题。因此产学研合作是高校科技工作者必须要走的路。”
在黄博看来,工科的科技创新要到产业的需求中间去发现场景、发现需求,要能落到实际应用中。他带领团队走访上百家威海企业,汇聚校区优势力量,为企业提供技术支持,先后与广泰空港、威高、天润工业、华菱光电、未来机器人等多家企业开展智能装备方面的联合研发。
“红色坦克”消防机器人,是黄博团队与威海广泰空港合作的首个产业化应用成果。威海广泰空港设备股份有限公司相关负责人表示,企业现有技术造一辆消防车没问题,但想要实现无人操控且能满足消防应用,企业的技术就有短板。黄博团队通过研发和应用多传感融合技术、自动构建地图和自动识火灭火三项核心技术,实现了消防机器人的自动抵达火场中心、自动寻找火源、自动灭火等功能。
在产学研合作中,黄博始终面向企业需求,帮助企业赋能,进而引领行业自动化、智能化发展。在与威海广泰空港合作中,黄博领衔、带领校区优势力量,对广泰新时代的保障装备发展与技术创新战略做了进一步的梳理与规划,协助公司确定了技术创新与产品研发的战略定位,共同建设技术创新中心,先后完成了“飞机智能除冰车”“无人驾驶登机桥”等一大批智能化装备研发,为民族装备制造业的智能化转型提供了强有力的支撑。
在理论与应用的碰撞中,黄博将学以致用的观点传递给更多的青年工作者。他培养的多位毕业生扎根企业成长为技术和管理骨干,创立的产业研究院也在产学研合作中多次发挥牵头作用,为威海当地产业创新布局作出贡献。
勇担重任,从零起步打造人才培养高地
2018年,教育部提出要建立工程教育的新理念、新标准、新模式、新方法、新技术、新文化,哈工大威海校区开始布局新工科专业的建设。在机器人工程领域深耕多年的黄博意识到培养具有交叉学科背景的科技人才具有重要意义,他着手从零开始创建校区机器人工程专业。
人才培养经不起丝毫马虎和懈怠。在培养方案设计上,黄博亲力亲为,做了大量调研和考察。他结合行业发展和时代需求,精心打磨课程体系,带领老师扎实开展学科建设,打造了“多学科交叉”的10余门课程和3门年度综合能力实践课程。
新工科不仅对老师来说“新”,对学生来说也是同样如此。作为专业负责人,黄博对待学生始终耐心细致,做好学生的“引路人”。“刚进入机器人专业的时候,我们对于交叉学科的教学方式还不适应,课程压力很大。黄老师一直关注和鼓励我们,即使出差在外也不忘给我们批改作业,这让我们非常感动。”第一届机器人工程专业毕业生曾嘉豪回忆道。
凭着这股对专业的精益求精和对学生的无私奉献,黄博带领专业老师投身机器人工程创新人才培养,截至目前累计培养300余名毕业生。黄博也多次受邀讲授新工科建设经验,为其他高校同行提供借鉴。
时至今日,黄博及其团队依然在智能制造领域开拓创新,披荆斩棘。面向时代所需,黄博又有了新的方向:聚焦科技助农,助力乡村振兴,带领更多的年轻人领跑中国“智造”。