解放農(nóng)民父親干“苦活”的雙手

　　山里來(lái)的大三學(xué)生設(shè)計(jì)“黃連炕”機(jī)器獲國(guó)賽大獎(jiǎng)

　　□ 長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者楊佳峰 通訊員楊美琳

　　“山里的娃兒走出去不容易，希望娃兒的作品能幫助到村里更多的人！”近日，恩施土家族苗族自治州利川市汪營(yíng)鎮(zhèn)鷂子池村村民賀文六，在手機(jī)視頻中看到兒子賀章濤從武漢科技大學(xué)發(fā)過來(lái)的改良版“黃連炕”，激動(dòng)不已。讓他沒想到的是，自己幾年來(lái)的心結(jié)能在兒子和他老師的手中被解開。

　　■ 父子家中土法制出“黃連炕”

　　汪營(yíng)鎮(zhèn)地處800里清江的源頭，以黃連為主的中藥材種植面積達(dá)到2萬(wàn)余畝，利川黃連成為當(dāng)?shù)靥禺a(chǎn)之一。鷂子池村有2000多人，種植黃連是村民的主要收入來(lái)源。

　　黃連藥效好，但性苦，民間有“啞巴吃黃連，有苦說(shuō)不出”的俗語(yǔ)。52歲的賀文六家就種植了10多畝黃連，在他看來(lái)炒制黃連同樣是件苦活累活。

　　黃連生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，一般栽后5至6年才能收獲。采摘后的黃連塊莖不能直接售賣，還要除濕除根須。在太陽(yáng)下晾曬出來(lái)的黃連易呈黑色，顏色不好看；只有人工炒制出的黃連才呈現(xiàn)金黃色，有賣相。

　　賀文六說(shuō)，每年10月至11月，用鐵篩網(wǎng)翻炒黃連是鷂子池村村民的傳統(tǒng)做法。翻炒時(shí)附著在黃連上的泥土變成灰塵四處飄散，不一會(huì)兒身上全是灰，“鼻子眼睛都看不見”。鐵篩網(wǎng)上黃連要不停翻炒，一炕需要4個(gè)小時(shí)翻炒，一天也只能加工150斤。要是翻炒不及時(shí)就會(huì)炒煳，幾年的辛苦可能毀于一旦。

　　賀章濤從小就跟父母在黃連地里勞動(dòng)，覺得父母很辛勞。即便如此辛苦，家里收獲的黃連被炒煳也是常有的事。2020年，還在上高三的賀章濤憑著所學(xué)的物理知識(shí)，與父親商量起改進(jìn)炒制黃連的辦法，讓炒黃連不再又苦又累。他們買來(lái)鋼材，在家使用焊機(jī)、切割機(jī)、角磨機(jī)等工具改造了一輛廢舊摩托車的變速器，制作了一臺(tái)自動(dòng)翻炒黃連的機(jī)器——黃連炕。

　　賀章濤說(shuō)，之所以使用摩托車變速器，是因?yàn)樵诤娉催^程中，翻炒速度需要根據(jù)含水量調(diào)整，才能避免炒煳。機(jī)器必須能夠?qū)崿F(xiàn)變速翻炒，自行制造一臺(tái)變速器較為困難，摩托車的變速器剛好合適。

　　父子二人制造的土設(shè)備很快引來(lái)村民圍觀。村民們驚奇地發(fā)現(xiàn)，賀文六父子的“黃連炕”能夠自動(dòng)翻炒黃連，加工時(shí)省力不少。很快有村民開始模仿打造這種“黃連炕”加工黃連。

　　賀文六父子的“黃連炕”雖然實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)翻炒，但效率依然不高。“由于采收的黃連大小不一，烘干所需要的時(shí)間也不一樣，無(wú)論是手工加工還是機(jī)器加工，都需要先將黃連按大小分多批篩選，這一過程非常耗時(shí)耗力。”賀章濤找到了問題的癥結(jié)。

　　如何提高“黃連炕”的加工效率，父子倆琢磨了很久也無(wú)能為力，漸漸地成了父親賀文六的心結(jié)——“要是能解決這個(gè)問題，炒黃連也就不再辛苦了”。

　　■ 用知識(shí)解放父母干苦活的雙手

　　2020年9月，賀章濤考入武漢科技大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院。坐在寬敞的圖書館，賀章濤腦海里總會(huì)浮現(xiàn)父母沾滿灰塵的臉龐，時(shí)時(shí)惦記著父親心中的那個(gè)心結(jié)。“炒制黃連時(shí)，不僅腰酸背痛，鼻孔里也都是灰塵。”賀章濤向長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者比畫著自己小時(shí)候炒黃連的窘態(tài)。

　　賀章濤的想法很快被輔導(dǎo)員何一鳴得知。在全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽上，學(xué)車輛工程專業(yè)出身的何一鳴詢問了參賽者賀章濤的家庭情況。賀章濤說(shuō)出了自己的設(shè)想：改進(jìn)家里的“黃連炕”，使其從手工分揀黃連變?yōu)樽詣?dòng)分揀。

　　何一鳴決定成立一個(gè)團(tuán)隊(duì)，和賀章濤一起攻關(guān)改良“黃連炕”的技術(shù)。團(tuán)隊(duì)成員一起查專利、找論文，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)仿真軟件和機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，參考農(nóng)戶加工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過120天攻關(guān)，最終將“黃連炕”改良的核心確定為加裝一個(gè)可變篩孔結(jié)構(gòu)。“這一結(jié)構(gòu)能根據(jù)黃連的濕度信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)孔徑大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)炕干的黃連進(jìn)行自動(dòng)篩選。”賀章濤說(shuō)。

　　為改進(jìn)“黃連炕”存在的問題，何一鳴驅(qū)車千里前往賀章濤家家訪，仔細(xì)聽取賀文六的意見后，給團(tuán)隊(duì)明確了從環(huán)保、省力、精準(zhǔn)控溫三個(gè)方面改進(jìn)“黃連炕”的思路。

　　何一鳴告訴記者，他們給“黃連炕”加裝了煙塵過濾器，這樣可有效過濾煙塵中的較大顆粒物，減少灰塵排放，炒制黃連的人再也不會(huì)“黑臉”。

　　他們還為“黃連炕”設(shè)計(jì)了可變篩孔，不再需要人大力翻炒黃連。“篩筒在不斷轉(zhuǎn)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)對(duì)黃連的翻炒，其篩網(wǎng)軸上固定安裝有T形爪以實(shí)現(xiàn)對(duì)黃連的攪拌，同時(shí)篩筒內(nèi)的黃連在不斷碰撞和摩擦下被去除表皮根須。”賀章濤說(shuō)，翻炒自動(dòng)化可以把父母的手解放出來(lái)，他們?cè)僖膊粫?huì)汗流浹背、腰酸背痛。

　　■ “黃連炕”裝上智慧大腦不再炒煳

　　在改良“黃連炕”的過程中，團(tuán)隊(duì)遇到的最大困難是給“黃連炕”智能化升級(jí)——確定設(shè)備決策機(jī)制的具體算法，即把預(yù)期指令轉(zhuǎn)化為機(jī)器能聽懂的語(yǔ)言。這決定了設(shè)備能否對(duì)炕干的黃連塊莖實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)篩選。

　　賀章濤說(shuō)，為解決這一問題，他們對(duì)黃連塊莖進(jìn)行建模，利用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行仿真分析，得出了不同初始條件下的黃連塊莖的干度隨機(jī)器運(yùn)作時(shí)間、炕內(nèi)溫度等因素的變化規(guī)律，讓機(jī)器能通過具體的數(shù)據(jù)“讀懂”黃連的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫。

　　團(tuán)隊(duì)還給“黃連炕”配置了聰明的大腦。他們?cè)邳S連生產(chǎn)中采集不同條件下黃連體內(nèi)水分與時(shí)間的變化關(guān)系，并與仿真分析結(jié)果進(jìn)行比較，綜合連農(nóng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)擬合成相應(yīng)條件下的算法存入控制單元內(nèi)，讓“黃連炕”走向智能化。

　　“再也不會(huì)發(fā)生炒煳黃連的事了。”賀章濤給記者算了一筆賬，黃連畝產(chǎn)最好的在600斤左右，最差的產(chǎn)量只有200斤左右，炒干后的黃連每斤收購(gòu)價(jià)都在150元左右，有些金貴，要是炒煳了5年的收成就沒有了。

　　據(jù)悉，改良“黃連炕”成功解決了黃連人工粗加工效率低、污染環(huán)境、耗費(fèi)柴薪、灰沙無(wú)法回收等系列問題，實(shí)現(xiàn)了篩孔實(shí)時(shí)可變、時(shí)速智能控制、煙塵無(wú)害排放等多項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新。該作品已獲全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽精英聯(lián)賽國(guó)家一等獎(jiǎng)，還獲得了兩項(xiàng)軟件著作權(quán)。

　　“改良后的‘黃連炕’不僅能將加工效率提高5到6倍，還能實(shí)現(xiàn)灰沙回收……”面對(duì)視頻中兒子賀章濤的滔滔不絕，賀文六露出了會(huì)心的微笑。他激動(dòng)地說(shuō)：“能在何老師的帶領(lǐng)下學(xué)到真本事，我們?yōu)橥薷械礁吲d。”

　　賀章濤改良“黃連炕”的喜訊也傳到了鷂子池村村黨支部書記鄒杰的耳朵里。鄒杰告訴記者，他們周圍20多個(gè)村有數(shù)萬(wàn)連農(nóng)，支撐起了“利川黃連”這個(gè)品牌。賀章濤改良的“黃連炕”能變成現(xiàn)實(shí)，連農(nóng)肯定是最高興的。

　　“我們那兒把種植黃連的農(nóng)民叫作連農(nóng)。設(shè)計(jì)的初衷是想讓父母的勞作變得便捷，解放連農(nóng)的手，讓他們干活舒心。”賀章濤告訴記者，改良的“黃連炕”有876個(gè)零部件，除了標(biāo)準(zhǔn)件外，不少是非標(biāo)準(zhǔn)件，制造成本較高。目前已有3D模型和圖紙，他為其起名為“急先鋒”，就是急連農(nóng)所急，希望能盡快制造出實(shí)物來(lái)，讓父母這樣的連農(nóng)輕松種黃連。