山里来的大三学生设计“黄连炕”机器获国赛大奖

　　解放农民父亲干“苦活”的黄连炕双手

　　山里来的大三学生设计“黄连炕”机器获国赛大奖

　　□ 长江日报记者杨佳峰 通讯员杨美琳

　　“山里的娃儿走出去不容易，希望娃儿的山里设计赛作品能帮助到村里更多的人！”近日，学生恩施土家族苗族自治州利川市汪营镇鹞子池村村民贺文六，机器奖在手机视频中看到儿子贺章涛从武汉科技大学发过来的获国改良版“黄连炕”，激动不已。黄连炕让他没想到的山里设计赛是，自己几年来的学生心结能在儿子和他老师的手中被解开。

　　■ 父子家中土法制出“黄连炕”

　　汪营镇地处800里清江的机器奖源头，以黄连为主的获国中药材种植面积达到2万余亩，利川黄连成为当地特产之一。黄连炕鹞子池村有2000多人，山里设计赛种植黄连是学生村民的主要收入来源。

　　黄连药效好，机器奖但性苦，获国民间有“哑巴吃黄连，有苦说不出”的俗语。52岁的贺文六家就种植了10多亩黄连，在他看来炒制黄连同样是件苦活累活。

　　黄连生长周期较长，一般栽后5至6年才能收获。采摘后的黄连块茎不能直接售卖，还要除湿除根须。在太阳下晾晒出来的黄连易呈黑色，颜色不好看；只有人工炒制出的黄连才呈现金黄色，有卖相。

　　贺文六说，每年10月至11月，用铁筛网翻炒黄连是鹞子池村村民的传统做法。翻炒时附着在黄连上的泥土变成灰尘四处飘散，不一会儿身上全是灰，“鼻子眼睛都看不见”。铁筛网上黄连要不停翻炒，一炕需要4个小时翻炒，一天也只能加工150斤。要是翻炒不及时就会炒煳，几年的辛苦可能毁于一旦。

　　贺章涛从小就跟父母在黄连地里劳动，觉得父母很辛劳。即便如此辛苦，家里收获的黄连被炒煳也是常有的事。2020年，还在上高三的贺章涛凭着所学的物理知识，与父亲商量起改进炒制黄连的办法，让炒黄连不再又苦又累。他们买来钢材，在家使用焊机、切割机、角磨机等工具改造了一辆废旧摩托车的变速器，制作了一台自动翻炒黄连的机器——黄连炕。

　　贺章涛说，之所以使用摩托车变速器，是因为在烘炒过程中，翻炒速度需要根据含水量调整，才能避免炒煳。机器必须能够实现变速翻炒，自行制造一台变速器较为困难，摩托车的变速器刚好合适。

　　父子二人制造的土设备很快引来村民围观。村民们惊奇地发现，贺文六父子的“黄连炕”能够自动翻炒黄连，加工时省力不少。很快有村民开始模仿打造这种“黄连炕”加工黄连。

　　贺文六父子的“黄连炕”虽然实现了自动翻炒，但效率依然不高。“由于采收的黄连大小不一，烘干所需要的时间也不一样，无论是手工加工还是机器加工，都需要先将黄连按大小分多批筛选，这一过程非常耗时耗力。”贺章涛找到了问题的症结。

　　如何提高“黄连炕”的加工效率，父子俩琢磨了很久也无能为力，渐渐地成了父亲贺文六的心结——“要是能解决这个问题，炒黄连也就不再辛苦了”。

　　■ 用知识解放父母干苦活的双手

　　2020年9月，贺章涛考入武汉科技大学汽车与交通工程学院。坐在宽敞的图书馆，贺章涛脑海里总会浮现父母沾满灰尘的脸庞，时时惦记着父亲心中的那个心结。“炒制黄连时，不仅腰酸背痛，鼻孔里也都是灰尘。”贺章涛向长江日报记者比画着自己小时候炒黄连的窘态。

　　贺章涛的想法很快被辅导员何一鸣得知。在全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛上，学车辆工程专业出身的何一鸣询问了参赛者贺章涛的家庭情况。贺章涛说出了自己的设想：改进家里的“黄连炕”，使其从手工分拣黄连变为自动分拣。

　　何一鸣决定成立一个团队，和贺章涛一起攻关改良“黄连炕”的技术。团队成员一起查专利、找论文，学习设计仿真软件和机械设计相关知识，参考农户加工经验，进行仿真实验。经过120天攻关，最终将“黄连炕”改良的核心确定为加装一个可变筛孔结构。“这一结构能根据黄连的湿度信号来调节孔径大小，从而实现对炕干的黄连进行自动筛选。”贺章涛说。

　　为改进“黄连炕”存在的问题，何一鸣驱车千里前往贺章涛家家访，仔细听取贺文六的意见后，给团队明确了从环保、省力、精准控温三个方面改进“黄连炕”的思路。

　　何一鸣告诉记者，他们给“黄连炕”加装了烟尘过滤器，这样可有效过滤烟尘中的较大颗粒物，减少灰尘排放，炒制黄连的人再也不会“黑脸”。

　　他们还为“黄连炕”设计了可变筛孔，不再需要人大力翻炒黄连。“筛筒在不断转动下实现对黄连的翻炒，其筛网轴上固定安装有T形爪以实现对黄连的搅拌，同时筛筒内的黄连在不断碰撞和摩擦下被去除表皮根须。”贺章涛说，翻炒自动化可以把父母的手解放出来，他们再也不会汗流浃背、腰酸背痛。

　　■ “黄连炕”装上智慧大脑不再炒煳

　　在改良“黄连炕”的过程中，团队遇到的最大困难是给“黄连炕”智能化升级——确定设备决策机制的具体算法，即把预期指令转化为机器能听懂的语言。这决定了设备能否对炕干的黄连块茎实现精准筛选。

　　贺章涛说，为解决这一问题，他们对黄连块茎进行建模，利用专业知识进行仿真分析，得出了不同初始条件下的黄连块茎的干度随机器运作时间、炕内温度等因素的变化规律，让机器能通过具体的数据“读懂”黄连的状态，实现精准控温。

　　团队还给“黄连炕”配置了聪明的大脑。他们在黄连生产中采集不同条件下黄连体内水分与时间的变化关系，并与仿真分析结果进行比较，综合连农生产经验，将数据拟合成相应条件下的算法存入控制单元内，让“黄连炕”走向智能化。

　　“再也不会发生炒煳黄连的事了。”贺章涛给记者算了一笔账，黄连亩产最好的在600斤左右，最差的产量只有200斤左右，炒干后的黄连每斤收购价都在150元左右，有些金贵，要是炒煳了5年的收成就没有了。

　　据悉，改良“黄连炕”成功解决了黄连人工粗加工效率低、污染环境、耗费柴薪、灰沙无法回收等系列问题，实现了筛孔实时可变、时速智能控制、烟尘无害排放等多项技术的创新。该作品已获全国三维数字化创新设计大赛精英联赛国家一等奖，还获得了两项软件著作权。

　　“改良后的‘黄连炕’不仅能将加工效率提高5到6倍，还能实现灰沙回收……”面对视频中儿子贺章涛的滔滔不绝，贺文六露出了会心的微笑。他激动地说：“能在何老师的带领下学到真本事，我们为娃感到高兴。”

　　贺章涛改良“黄连炕”的喜讯也传到了鹞子池村村党支部书记邹杰的耳朵里。邹杰告诉记者，他们周围20多个村有数万连农，支撑起了“利川黄连”这个品牌。贺章涛改良的“黄连炕”能变成现实，连农肯定是最高兴的。

　　“我们那儿把种植黄连的农民叫作连农。设计的初衷是想让父母的劳作变得便捷，解放连农的手，让他们干活舒心。”贺章涛告诉记者，改良的“黄连炕”有876个零部件，除了标准件外，不少是非标准件，制造成本较高。目前已有3D模型和图纸，他为其起名为“急先锋”，就是急连农所急，希望能尽快制造出实物来，让父母这样的连农轻松种黄连。

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