機器人工程：一個能造變形金剛的專業

杜林

本文主角：機器人工程

專業類別：自動化類

適合人群：具備扎實的數理基礎，有創新精神、熱愛探索創造，空間思維能力強、動手能力強、有耐心，對機械、模型、組裝等感興趣的同學

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

包羅萬象的機器人學

聽名字就知道，我們這個專業充斥著滿滿的科技感。我初入學時，一位學長曾經對我半開玩笑說：“咱們專業就是造變形金剛的！”在大一和大二的絕大部分時間里，我一直認為這是一句被枯燥學習折磨瘋了的人發出的自嘲。然而當學完機械工程的基礎理論，開始摸到機器人學的門檻時，我才猛然驚覺學長那句話的含義。也許以我們現在的水平還造不出賽博坦星球上那些靈活健壯、體態優美、自如切換形態的汽車人，但《流浪地球2》中的門框機器人和軍犬“笨笨”已經有望在不久后問世。

不過，我們這個專業的目標更偏向于生產出能切實改善生活的產品，而變形金剛、門框機器人和機械軍犬暫時還不在實用產品的范疇。在入學之前，絕大部分新生對于自己以后能造什么還沒有任何概念。在外行人看來，機器人往往要有一個近似“人”的形態，并且能夠為人類提供娛樂和陪伴。但隨著學習的深入，我發現機器人是個包羅萬象的概念。在工業領域，很多機器人非但不像人類，甚至長相都不像任何已知生物：它們也許是一條機械臂、一臺小車，甚至是一個龍門吊，比如近幾年開始流行的掃地機器人——它就長得像個蛋堡。其實在這個專業，我們要接觸和設計的機器人都鮮有人形。當然，這也大大增加了專業的趣味，畢竟人類的形態千篇一律，有用的機器人則各有千秋。

盡管現存的機器人形制多樣、用途廣泛，但學術界遲遲沒能就機器人的定義達成共識（也許這正是我們要填補的空白），關于它的含義，目前仍存至少三種權威說法，這些說法都離不開一個核心，那就是機器人可以依靠人類預設的程序，進行自主活動，幫助人類進行生產勞動。這也是我們專業的意義之所在：利用工業的力量，從最小的零件開始設計制造神奇的機械，令勞累的生活變得悠閑，令危險的工作變得安全，令現代人的大腦能從繁雜辛苦的勞動中解放出來，從而進行更加有益的思考。

機械人的標配三件套

機械類相關專業的學生總是逃不開三門課：工程制圖、金工實習和機械設計。前二者實踐性最強，最考驗動手能力，而后者則是整個機械類專業知識體系的門檻與基石，學了它才算真正邁入了機械學科的大門。

我們這個專業，大一便要學工程制圖，這門課主要教授繪畫圖紙的方法。與其說它是一門知識，不如說它是一門手藝。剛剛開始學習的時候，每每畫完一張圖紙，我都深深地惱怒于滿桌難以清理的橡皮屑、被鉛筆蹭得烏黑發亮的小拇指和此前無數遍的反復修改……而這種手工繪圖的艱難磨煉一直延續到我學會電腦繪圖，用CAD替代橡皮和鉛筆之后，如今繪圖對我來說已經像說話寫字一樣自然了。并且，在逐漸熟練之后，我就開始沉迷其中，試圖用圖紙表達我能表達的一切機械結構了。

到了大二，就迎來了真正的手藝課——金工實習了，這門課教的是制造物品的方式，如傳統工藝中的鑄造、鍛壓、焊接，以及借助機床進行的車、銑、磨工。此外，這門課還包含了新興科技如3D打印、VR技術和機器人等。最著名的一項任務就是做錘子，我們需要花費兩三天時間，把一根圓形鋼材加工成巴掌大的小錘。很多同學會將這把錘子作為自己學業生涯中的一件重要藏品，不過這不會是唯一的藏品——我就在焊接課上制作過一個頗為好笑的擺件，如今它依然擺在我的書架上。

圖左是我制作出來的模型，圖右是模型原圖

到了大三，就要學習機械人最重要的一門專業課——機械設計了。這門課相比于前兩門而言，實踐性和趣味性要弱很多。不同于人們對理工科課程的刻板印象，這門課十分考驗記憶力，學習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看，這反而更符合現實需要。因為無論是生產制造還是設計創新，都需要廣博的知識作為基礎。當然，在經歷了兩年的工程培訓學習之后，這種考驗對我們而言不過是小菜一碟。

苦中作樂的年度項目show

在哈工大學習，一學年一度的年度項目是工科學子的保留節目。由于哈工大實行大類招生，大一學年結束后才進行分流，所以有相當部分的學生所做的大一年度項目不是自己分流時所選的專業方向。我大一的時候，在學校給出的項目庫里翻找了一番，最終選擇了材料學院的年度項目，它沒有讓我失望，它使我遇見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——我當時覺得她太酷了，完美符合我對工科女神的想象。咳咳，扯遠了。不過那次的項目并不屬于我的專業領域，我真正開始接觸本方向的年度項目是在大二。

如下圖所示，我的大二年度項目成品已經有一點點機器人的特征了。它是一個用慧魚積木搭建的植樹車模型，脫胎于一個在戈壁灘全自動種植梭梭樹的設計草案。在搭建它的過程中，我和我的小組成員就像初學工圖時一樣痛苦，反復修改、反復嘗試，途中燒壞了好幾個電機，不止一次用我們“天才般的創意”建造出許多非常離譜的元件，最終不得不把它們一一拆除。不過我們還是集思廣益，做出了一個穩妥可靠的小車，并為它建模、繪制出一張A0圖紙（鋪開之后像小地毯一樣）。最終它為我們小組贏得了一個省級獎項，也算值了。

我的大二年度項目成品

機器人工程就業前景可期

我們常常能在網上看到“生化環材四大天坑，土木機械左右護法”這樣的言論。在刻板印象中，機械類相關專業往往因惡劣危險的工作環境、較低的薪資待遇和男多女少的人員構成而飽受詬病。但事實上，這種論調往往沒有大規模的統計樣本作為數據支撐，頗有些無稽之談。

從本科生就業情況來看，機械類相關專業的畢業生去向往往明確而廣泛，重工業領域的許多產業都需要機械類相關專業的人才。就哈工大機器人工程這一專業而言，無論是航天研究所、機器人研究所還是相關大型機械企業，都為我們提供了為數不少的工作崗位。作為歷次全國學科評估均為A+的控制科學與工程學科下的一門專業，機器人工程其實切中當下人才需求，十分吃香。更難得的是，這個專業本科學歷就業的薪資待遇不低，因此同專業的學生對于考研的需求沒有其他學科那樣強烈，考研時的競爭壓力相對要小一些。

總的來說，只要專業能力過硬，能在本專業做出不錯的成績，就不用太過擔心就業問題。而想鑄就過硬的實力，一方面要踏實肯干、注重實踐和創新，多學多看；另一方面要有強大的空間想象力、訓練有素的理科思維，以及為國效力的決心——別忘了，哈工大也是國防七子之一。