機(jī)器人工程：一個(gè)能造變形金剛的專業(yè)

杜林

本文主角：機(jī)器人工程

專業(yè)類別：自動(dòng)化類

適合人群：具備扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，有創(chuàng)新精神、熱愛(ài)探索創(chuàng)造，空間思維能力強(qiáng)、動(dòng)手能力強(qiáng)、有耐心，對(duì)機(jī)械、模型、組裝等感興趣的同學(xué)

選科要求：2023年新高考，必選物理，極少數(shù)院校要求再選化學(xué)；2024年新高考，必選物理和化學(xué)；2023年老高考，僅招理科考生

包羅萬(wàn)象的機(jī)器人學(xué)

聽(tīng)名字就知道，我們這個(gè)專業(yè)充斥著滿滿的科技感。我初入學(xué)時(shí)，一位學(xué)長(zhǎng)曾經(jīng)對(duì)我半開(kāi)玩笑說(shuō)：“咱們專業(yè)就是造變形金剛的！”在大一和大二的絕大部分時(shí)間里，我一直認(rèn)為這是一句被枯燥學(xué)習(xí)折磨瘋了的人發(fā)出的自嘲。然而當(dāng)學(xué)完機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論，開(kāi)始摸到機(jī)器人學(xué)的門(mén)檻時(shí)，我才猛然驚覺(jué)學(xué)長(zhǎng)那句話的含義。也許以我們現(xiàn)在的水平還造不出賽博坦星球上那些靈活健壯、體態(tài)優(yōu)美、自如切換形態(tài)的汽車人，但《流浪地球2》中的門(mén)框機(jī)器人和軍犬“笨笨”已經(jīng)有望在不久后問(wèn)世。

不過(guò)，我們這個(gè)專業(yè)的目標(biāo)更偏向于生產(chǎn)出能切實(shí)改善生活的產(chǎn)品，而變形金剛、門(mén)框機(jī)器人和機(jī)械軍犬暫時(shí)還不在實(shí)用產(chǎn)品的范疇。在入學(xué)之前，絕大部分新生對(duì)于自己以后能造什么還沒(méi)有任何概念。在外行人看來(lái)，機(jī)器人往往要有一個(gè)近似“人”的形態(tài)，并且能夠?yàn)槿祟愄峁蕵?lè)和陪伴。但隨著學(xué)習(xí)的深入，我發(fā)現(xiàn)機(jī)器人是個(gè)包羅萬(wàn)象的概念。在工業(yè)領(lǐng)域，很多機(jī)器人非但不像人類，甚至長(zhǎng)相都不像任何已知生物：它們也許是一條機(jī)械臂、一臺(tái)小車，甚至是一個(gè)龍門(mén)吊，比如近幾年開(kāi)始流行的掃地機(jī)器人——它就長(zhǎng)得像個(gè)蛋堡。其實(shí)在這個(gè)專業(yè)，我們要接觸和設(shè)計(jì)的機(jī)器人都鮮有人形。當(dāng)然，這也大大增加了專業(yè)的趣味，畢竟人類的形態(tài)千篇一律，有用的機(jī)器人則各有千秋。

盡管現(xiàn)存的機(jī)器人形制多樣、用途廣泛，但學(xué)術(shù)界遲遲沒(méi)能就機(jī)器人的定義達(dá)成共識(shí)（也許這正是我們要填補(bǔ)的空白），關(guān)于它的含義，目前仍存至少三種權(quán)威說(shuō)法，這些說(shuō)法都離不開(kāi)一個(gè)核心，那就是機(jī)器人可以依靠人類預(yù)設(shè)的程序，進(jìn)行自主活動(dòng)，幫助人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)。這也是我們專業(yè)的意義之所在：利用工業(yè)的力量，從最小的零件開(kāi)始設(shè)計(jì)制造神奇的機(jī)械，令勞累的生活變得悠閑，令危險(xiǎn)的工作變得安全，令現(xiàn)代人的大腦能從繁雜辛苦的勞動(dòng)中解放出來(lái)，從而進(jìn)行更加有益的思考。

機(jī)械人的標(biāo)配三件套

機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生總是逃不開(kāi)三門(mén)課：工程制圖、金工實(shí)習(xí)和機(jī)械設(shè)計(jì)。前二者實(shí)踐性最強(qiáng)，最考驗(yàn)動(dòng)手能力，而后者則是整個(gè)機(jī)械類專業(yè)知識(shí)體系的門(mén)檻與基石，學(xué)了它才算真正邁入了機(jī)械學(xué)科的大門(mén)。

我們這個(gè)專業(yè)，大一便要學(xué)工程制圖，這門(mén)課主要教授繪畫(huà)圖紙的方法。與其說(shuō)它是一門(mén)知識(shí)，不如說(shuō)它是一門(mén)手藝。剛剛開(kāi)始學(xué)習(xí)的時(shí)候，每每畫(huà)完一張圖紙，我都深深地惱怒于滿桌難以清理的橡皮屑、被鉛筆蹭得烏黑發(fā)亮的小拇指和此前無(wú)數(shù)遍的反復(fù)修改……而這種手工繪圖的艱難磨煉一直延續(xù)到我學(xué)會(huì)電腦繪圖，用CAD替代橡皮和鉛筆之后，如今繪圖對(duì)我來(lái)說(shuō)已經(jīng)像說(shuō)話寫(xiě)字一樣自然了。并且，在逐漸熟練之后，我就開(kāi)始沉迷其中，試圖用圖紙表達(dá)我能表達(dá)的一切機(jī)械結(jié)構(gòu)了。

到了大二，就迎來(lái)了真正的手藝課——金工實(shí)習(xí)了，這門(mén)課教的是制造物品的方式，如傳統(tǒng)工藝中的鑄造、鍛壓、焊接，以及借助機(jī)床進(jìn)行的車、銑、磨工。此外，這門(mén)課還包含了新興科技如3D打印、VR技術(shù)和機(jī)器人等。最著名的一項(xiàng)任務(wù)就是做錘子，我們需要花費(fèi)兩三天時(shí)間，把一根圓形鋼材加工成巴掌大的小錘。很多同學(xué)會(huì)將這把錘子作為自己學(xué)業(yè)生涯中的一件重要藏品，不過(guò)這不會(huì)是唯一的藏品——我就在焊接課上制作過(guò)一個(gè)頗為好笑的擺件，如今它依然擺在我的書(shū)架上。

圖左是我制作出來(lái)的模型，圖右是模型原圖

到了大三，就要學(xué)習(xí)機(jī)械人最重要的一門(mén)專業(yè)課——機(jī)械設(shè)計(jì)了。這門(mén)課相比于前兩門(mén)而言，實(shí)踐性和趣味性要弱很多。不同于人們對(duì)理工科課程的刻板印象，這門(mén)課十分考驗(yàn)記憶力，學(xué)習(xí)方式更類似于高中生物，偏重背誦、記憶和積累。然而從工作的角度來(lái)看，這反而更符合現(xiàn)實(shí)需要。因?yàn)闊o(wú)論是生產(chǎn)制造還是設(shè)計(jì)創(chuàng)新，都需要廣博的知識(shí)作為基礎(chǔ)。當(dāng)然，在經(jīng)歷了兩年的工程培訓(xùn)學(xué)習(xí)之后，這種考驗(yàn)對(duì)我們而言不過(guò)是小菜一碟。

苦中作樂(lè)的年度項(xiàng)目show

在哈工大學(xué)習(xí)，一學(xué)年一度的年度項(xiàng)目是工科學(xué)子的保留節(jié)目。由于哈工大實(shí)行大類招生，大一學(xué)年結(jié)束后才進(jìn)行分流，所以有相當(dāng)部分的學(xué)生所做的大一年度項(xiàng)目不是自己分流時(shí)所選的專業(yè)方向。我大一的時(shí)候，在學(xué)校給出的項(xiàng)目庫(kù)里翻找了一番，最終選擇了材料學(xué)院的年度項(xiàng)目，它沒(méi)有讓我失望，它使我遇見(jiàn)了睿智和善的女教授、勤奮耐心的師兄，以及鉗著上千度的合金工件，依舊沉著冷靜、大步流星的美女師姐——我當(dāng)時(shí)覺(jué)得她太酷了，完美符合我對(duì)工科女神的想象?？瓤龋哆h(yuǎn)了。不過(guò)那次的項(xiàng)目并不屬于我的專業(yè)領(lǐng)域，我真正開(kāi)始接觸本方向的年度項(xiàng)目是在大二。

如下圖所示，我的大二年度項(xiàng)目成品已經(jīng)有一點(diǎn)點(diǎn)機(jī)器人的特征了。它是一個(gè)用慧魚(yú)積木搭建的植樹(shù)車模型，脫胎于一個(gè)在戈壁灘全自動(dòng)種植梭梭樹(shù)的設(shè)計(jì)草案。在搭建它的過(guò)程中，我和我的小組成員就像初學(xué)工圖時(shí)一樣痛苦，反復(fù)修改、反復(fù)嘗試，途中燒壞了好幾個(gè)電機(jī)，不止一次用我們“天才般的創(chuàng)意”建造出許多非常離譜的元件，最終不得不把它們一一拆除。不過(guò)我們還是集思廣益，做出了一個(gè)穩(wěn)妥可靠的小車，并為它建模、繪制出一張A0圖紙（鋪開(kāi)之后像小地毯一樣）。最終它為我們小組贏得了一個(gè)省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，也算值了。

我的大二年度項(xiàng)目成品

機(jī)器人工程就業(yè)前景可期

我們常常能在網(wǎng)上看到“生化環(huán)材四大天坑，土木機(jī)械左右護(hù)法”這樣的言論。在刻板印象中，機(jī)械類相關(guān)專業(yè)往往因惡劣危險(xiǎn)的工作環(huán)境、較低的薪資待遇和男多女少的人員構(gòu)成而飽受詬病。但事實(shí)上，這種論調(diào)往往沒(méi)有大規(guī)模的統(tǒng)計(jì)樣本作為數(shù)據(jù)支撐，頗有些無(wú)稽之談。

從本科生就業(yè)情況來(lái)看，機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生去向往往明確而廣泛，重工業(yè)領(lǐng)域的許多產(chǎn)業(yè)都需要機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的人才。就哈工大機(jī)器人工程這一專業(yè)而言，無(wú)論是航天研究所、機(jī)器人研究所還是相關(guān)大型機(jī)械企業(yè)，都為我們提供了為數(shù)不少的工作崗位。作為歷次全國(guó)學(xué)科評(píng)估均為A+的控制科學(xué)與工程學(xué)科下的一門(mén)專業(yè)，機(jī)器人工程其實(shí)切中當(dāng)下人才需求，十分吃香。更難得的是，這個(gè)專業(yè)本科學(xué)歷就業(yè)的薪資待遇不低，因此同專業(yè)的學(xué)生對(duì)于考研的需求沒(méi)有其他學(xué)科那樣強(qiáng)烈，考研時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)壓力相對(duì)要小一些。

總的來(lái)說(shuō)，只要專業(yè)能力過(guò)硬，能在本專業(yè)做出不錯(cuò)的成績(jī)，就不用太過(guò)擔(dān)心就業(yè)問(wèn)題。而想鑄就過(guò)硬的實(shí)力，一方面要踏實(shí)肯干、注重實(shí)踐和創(chuàng)新，多學(xué)多看；另一方面要有強(qiáng)大的空間想象力、訓(xùn)練有素的理科思維，以及為國(guó)效力的決心——?jiǎng)e忘了，哈工大也是國(guó)防七子之一。