孙江宏老师和他的“卓华之刃”割胶机器人

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孙江宏老师和他的“卓华之刃”割胶机器人

2023年05月22日
  【编者按】党的二十大报告指出,教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑,作为高校,培养时代新人,为国家的建设发展提供人才支撑责无旁贷。当前,在主题教育如火如荼开展之际,学校坚持科学研究与技术创新相结合、技术创新与机制创新相结合,广泛开展学习研讨、调查研究,积极探索和践行研学产用有机融合的协同育人和科技创新机制,不断提升应用型创新人才水平和能力。本期人物推出孙江宏老师与“卓华之刃”割胶机器人的故事,希望以此带给大家激励与鼓励,让我们一起在新的发展起点上,踏实前行、不断精进。

  日前,教育部发布的《关于公示第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛有关赛事获奖名单的通知》。我校机电学院孙江宏、宁宇老师指导的“卓华之刃——复合式多功能割胶机器人技术引领者”(团队成员:孙英杰、胡福清、邓美州、李乃峥、高锋)再一次荣获国家级铜奖。今天,就让我们走近卓华之刃,听一听孙江宏老师实验室背后的故事。
5年潜心研究、4次技术迭代
  卓华之刃——复合式多功能割胶机器人并不是孙江宏老师和学生们为参加比赛而特意筹备的项目研发,是自然而然落地开花的结果,是团队基于对固定式和移动式割胶机器人长达5年研究、4代固定式割胶机器人技术迭代,颠覆性地研发一种复合式多功能割胶机器人。
  “卓华之刃”项目产品是学校为辅助中国农业机械化科学研究院(农机院)完成乡振村兴科技大专项而开始的,孙江宏和学生们于2017年下半年开始接触“卓华之刃”。
  在此之前,农机院和很多高校因各种技术困境多次尝试均铩羽告终。孙江宏老师和实验室学生自2018年开始自主研发做起了第一代样机,由两名学生和三名老师合作完成。“第一代割胶机的检验在北京市平谷区完成,我们在山上找了和海南橡胶树粗细差不多的树做实验,克服了把割刀深度控制在树皮下8mm黄陂层范围内的难点,但因不是真正的橡胶树,对割胶实际产量效果未知。”孙江宏老师说。于是,大家带着2018年11月份优化后的二代割胶机来到海南连续做了七天实地实验。“海南橡胶树割胶环境极其恶劣,不仅需要在凌晨和早上做实验,而且树林里到处是蚊虫叮咬,甚至有蛇和莫名其妙的小动物,学生们需要穿着完全密闭的橡胶制衣服做实验,很热很吃苦。但值得高兴的是,研发和优化后的二代割胶机能够一刀出胶,同时,也通过了二次割胶落刀位置和第一次相比上下移动1mm的精度考验,帮助农机院的项目验收直接通过。”孙江宏老师高兴地说道:“做实验过程中间遇到的问题都是我们独自摸索和注意到的,并且我们也成功攻克了别人克服不了的困难。”这个结果也给他们带来了信心。
  在项目成果验收通过之后,孙江宏老师希望能继续将割胶机器人优化下去,因为复合式多功能割胶机器人可以解决胶能的实际工况,快速推向市场形成生产力,为割胶企业大量节约成本,增强橡胶行业竞争力,为胶农创造更多收益,对乡村振兴及巩固脱贫成果具有关键性作用。因此,在此基础上,2020年、2021年孙江宏老师和实验室的学生又连续完善了两代,打造了百微米级精准控制、具有路径修正功能、能够自动避开树结等障碍、适用不同直径橡胶树、轻量化的复合式割胶机器人。
  从2020年起,先后有中国一拖、重庆的迪马科技等公司想对割胶机器人进行投资,共同将卓华之刃推销到市场。但在商谈的过程中孙江宏发现:“产品所需成本与投资公司的目标价格无法达成一致,也就是说实验室产品和产业化的商品还是有一定差距,但是我们一直在致力于缩小这个差距。”孙江宏认为,市场的考验也能倒逼技术创新。因此,在未来也将会进一步完善运营模式,将新技术成果推向市场。“近年来,国家不断出台政策推动成果转移转化。”孙江宏说:“不管是国家层面的政策法规,还是北京‘四个中心’建设,都积极强化和支持科技创新能力,为成果转化创造了便利,我们要利用好这些条件,将技术和资本结合起来,为服务国家和首都经济发展做出信息科大的贡献。”
三年项目实战,他的研究生平均年薪超过20万
  孙江宏1996年四川大学机械工程系毕业后即到学校工作。2023年,他主讲《机械设计》被教育部评为国家级一流课程。作为伴随着机电学院一起成长的工科教授,孙江宏老师认为工程实践能力对于高素质应用型创新人才培养质量具有举足轻重:“多年来我们学校和学院都十分注重创新和实践,我们有完整的科研和实践人才培养体系,我们有创新应用型人才培养的优良传统。在科研实战训练方面,我们能够胜过绝大多高校。这是非常难得的,现在全国很多高校基本都没有了。如果说‘卓华之刃’有那么一点点的成绩的话,我认为最重要的是学校赋予了我们这样的一种优良基因。”  
  专业教育是学生的立足之本,项目实战更是大课堂。作为研究生导师,孙江宏老师非常注重学生的项目实战能力。他要求学生带着新鲜感和冲劲在研一便进入了实验室,观察、辅助和学习研二学生做实验,研三学生负责毕业论文和指导学弟学妹。学生之间的互相约束和督促,让彼此在实战中进步飞快。据学生们介绍,研一刚进项目组不少同学都不太自信,甚至有抵触情绪。每当这时,孙江宏老师也会向学生推荐书籍、心理疏导、开组会交流分享等,这一系列工作很快带动学生走上了创新的道路。孙江宏老师实验室不仅改进讲授式,重视启发式,还鼓励运用探究式、讨论式、参与式、合作式等教育教学方式。“每当我提出的建议学生感觉不对时,他们也会否定我,并且分享他们的想法。他们不会在意谁是很权威的人,会从不同角度考虑问题。”在孙江宏老师的学生们看来,老师与学生之间的协作完全是一体化,共同完成一个项目需要——一技术站得住,二走在领域最前端,三要有一个开放包容的学术环境。
  通过三年实验室的捶打和磨练,有一位今年毕业的学生将进入铁科院工作,应聘时竞争对手都是清华、北航、北理工这类实力强劲高校的机械专业学生,但是最后我校学生脱颖而出。谈及是如何打败竞争对手的,这位学生说:“试官会追着去问技术细节和调试,判断是否真的做过相关内容,我在这方面占据了很大优势。”从我校毕业到华卓精科工作的学生也是如此,孙江宏老师说:“没想到当年在项目中做丝杠非常抵触的同学,在毕业时居然凭借了这份技术经验和能力,闯入了清华人才云集的华卓精科,现在已成为部门经理。” 还有位研究生毕业后在华卓精科做了软件分析,毕业仅仅一两年,都已经是单位骨干,目前带清华研究生做项目。谈及自己的学生,孙江宏老师非常自豪:“我的学生毕业求职时工作年薪平均都在20w以上。因为他们都有项目的实战经历,这样的项目对于我来说不是大项目,但是对培养学生的意义来说还是不一样。比赛和科研是相辅相成!”
帮助学子成就最好的自己
  作为一线教师,孙江宏对我校的创新创业教育体系和机制给予了很大的肯定:“深切感受到了学校的重视,而且我们也作出了成绩和特色。”以孙江宏老师所在的机电学院为例,近年来机电学院积极巩固优势学科、拓展新兴领域学科、打造一流学科体系;通过创新,推动和筛选出一批可转化、可应用、可落地的成果从实验室走向产业、走向市场;通过正向激励和反向约束促进创新,让想创新、敢创新、能创新的人真正沉下心来、投身科研、创造成果。近五年获省级以上竞赛奖励百余项。机械工程实验教学中心入选国家级实验教学示范中心、机械工程大学生创新基地评为市级示范基地。荣获2014国家级教学成果二等奖,2021、2017、2012、2005年北京市教学成果一等奖共5项、北京市教学成果二等奖4项。
  剖析自己和学生项目中推动科技创新方面的经验,孙江宏认为,首先要有较高的政治站位,能担起项目的责任。其次要有发展的理念,不断完善创新机制。他也希望学校在科研项目方面对学生和教师的激励机制更加明确,这样做出的科研成果会比半自发性的投入比赛获得的成果好很多。
  最后,孙江宏老师说:“创新创业确实是未来人才培养的一个重要方向,并且我们确实是要这样做,人才最终是需要面向市场的,面向市场的时间越提前,学生自己会越受益!也希望广大学子要有创新的自信和责任感,珍惜光阴,切切实实地在学习期间投身到创新创业的实战中,在创新的熔炉中锻炼成长、全面发展。包括我在内的信息科大的老师们也将竭尽全力帮助学生们发现潜能、激发潜能,拓展和实现潜能,帮助大家成就最好的自己!”(供稿:党委宣传部 曹含熙 图片:机电学院 孙江宏 编辑:张帆 审核:杨静)
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