曾祥鋒 龍迎春 韓竺秦

（韶關(guān)學(xué)院智能工程學(xué)院自動(dòng)化系，廣東 韶關(guān)512005）

0 引言

隨著工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的蓬勃發(fā)展，作為工業(yè)自動(dòng)化核心部件的工業(yè)機(jī)器人也得到了非常廣泛的應(yīng)用，使得機(jī)器人相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)成為研究熱點(diǎn)。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)提供配套的試驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)所和專(zhuān)職教師，是機(jī)器人相關(guān)知識(shí)教育從理論到實(shí)踐轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)。本文擬探討機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)理念，為機(jī)器人技術(shù)復(fù)合型人才的培養(yǎng)拓展思路。

1 知識(shí)體系合理化布置，以滿足不同層次復(fù)合型人才的培養(yǎng)需求

工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，使得機(jī)器人相關(guān)從業(yè)技術(shù)人才的需求也與日俱增，而且涉及的職位眾多，譬如機(jī)器人設(shè)計(jì)師、機(jī)器人程序設(shè)計(jì)師、機(jī)器人測(cè)試工程師、機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工程師等。機(jī)器人相關(guān)從業(yè)技術(shù)人才對(duì)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)技術(shù)的要求均不相同，而且部分從業(yè)技術(shù)人才需要具備多種技能，因此人才培養(yǎng)的重點(diǎn)在于培養(yǎng)具備機(jī)器人技術(shù)的復(fù)合型人才[1]。

為了更好滿足這種日益增長(zhǎng)的機(jī)器人相關(guān)從業(yè)技術(shù)復(fù)合人才的需求，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心首先將工業(yè)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化分類(lèi)，然后根據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃，開(kāi)設(shè)相應(yīng)層級(jí)的課程，以滿足復(fù)合型人才的不同需求層次。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的知識(shí)體系可分為四個(gè)層級(jí)：第一層級(jí)為工業(yè)機(jī)器人認(rèn)知，使學(xué)生了解工業(yè)機(jī)器人的基本知識(shí)，以及其在智能制造技術(shù)中的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用方法；第二層級(jí)為工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)，使學(xué)生能夠掌握機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本理論，為機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、測(cè)試以及維修工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；第三層級(jí)為工業(yè)機(jī)器人控制，使學(xué)生能夠掌握機(jī)器人控制的基本知識(shí)，為機(jī)器人的控制程序設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)；第四層級(jí)為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成，學(xué)生能夠掌握機(jī)器人相關(guān)的智能制造技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)以及系統(tǒng)集成等技術(shù)，為機(jī)器人的智能控制設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

圖1 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的知識(shí)體系

2 以機(jī)器人相關(guān)理論教學(xué)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)

機(jī)器人制造廠家進(jìn)行機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制造，而機(jī)器人應(yīng)用公司則以機(jī)器人平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行控制開(kāi)發(fā)，因此機(jī)器人的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用均對(duì)工程實(shí)踐能力具有較高要求[2]。針對(duì)機(jī)器人應(yīng)用需要較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的特點(diǎn)，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以機(jī)器人相關(guān)理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）在機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制的理論學(xué)習(xí)中，以理論學(xué)習(xí)為主，模擬仿真為輔。模擬仿真不但使學(xué)生能夠深入體會(huì)理論知識(shí)的內(nèi)涵，而且使學(xué)生有機(jī)會(huì)將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中。

（2）在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的課程中，以機(jī)器人控制操作為主，模擬仿真為輔。通過(guò)模擬仿真的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)機(jī)器人的操作流程、程序編制方式以及在實(shí)際操作中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題等均有一定了解，為后續(xù)的機(jī)器人實(shí)際操作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。機(jī)器人的實(shí)際操作模式模擬工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，以其作業(yè)流程為基礎(chǔ)簡(jiǎn)化而成，因此學(xué)生在實(shí)際操作中不但能夠熟悉工業(yè)界的常用生產(chǎn)工序，而且能夠掌握機(jī)器人的控制程序編制、路徑規(guī)劃、示教點(diǎn)動(dòng)控制、目標(biāo)物體的抓取和釋放等一系列控制技巧。

（3）在培養(yǎng)學(xué)生機(jī)器人控制能力的課程中，以理論學(xué)習(xí)為主，模擬仿真為輔，機(jī)器人控制操作進(jìn)行理論驗(yàn)證。在理論學(xué)習(xí)中，學(xué)生首先根據(jù)實(shí)際需求編制相應(yīng)的控制程序，接著進(jìn)行模擬仿真和使用工具箱來(lái)初步驗(yàn)證該程序能否滿足設(shè)計(jì)要求，當(dāng)確定設(shè)計(jì)無(wú)誤后，最后使用該程序來(lái)操控機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)，使學(xué)生對(duì)機(jī)器人的控制具備更加深入的了解，從而加強(qiáng)對(duì)其工程能力的培養(yǎng)。

（4）在培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)集成能力的課程中，理論學(xué)習(xí)、模擬仿真以及集成控制操作驗(yàn)證并重。機(jī)器人控制實(shí)驗(yàn)室包括多種工業(yè)集成系統(tǒng)，如機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)、點(diǎn)膠機(jī)系統(tǒng)以及圖像識(shí)別和機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)等。以不同專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，將這些系統(tǒng)選擇性的用于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)集成能力，從而加強(qiáng)對(duì)其工程能力的培養(yǎng)。

3 聯(lián)合自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)學(xué)生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，拓展學(xué)生工程實(shí)踐的創(chuàng)新性思維

自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)創(chuàng)新性的要求越來(lái)越高，而實(shí)驗(yàn)室的各種自動(dòng)化系統(tǒng)只能以點(diǎn)帶面來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，因此有必要聯(lián)合自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)學(xué)生進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，以開(kāi)拓學(xué)生的視野，增加其工程實(shí)踐的創(chuàng)新性思維[3]。自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家的客戶需求均不相同，因此其生產(chǎn)的各種系統(tǒng)相當(dāng)部分為定制化產(chǎn)品，均需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中融入相應(yīng)的創(chuàng)新性思維。在經(jīng)過(guò)理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)室中的工程實(shí)踐培養(yǎng)后，學(xué)生的理論知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐能力已經(jīng)比較牢固，然后再通過(guò)在自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家接受工程實(shí)踐，從而拓展了其創(chuàng)新性思維。

4 培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)與合作精神

機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心除了培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力外，也強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神。在各類(lèi)控制操作的實(shí)訓(xùn)課中，規(guī)劃任務(wù)以項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為單位來(lái)實(shí)施，每個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)置項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，且項(xiàng)目負(fù)責(zé)人由小組成員輪流擔(dān)任。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主導(dǎo)項(xiàng)目導(dǎo)入會(huì)議、項(xiàng)目進(jìn)度安排、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè)以及項(xiàng)目結(jié)案等一系列工作。在以項(xiàng)目制推進(jìn)的實(shí)訓(xùn)課中，每個(gè)同學(xué)都需經(jīng)歷團(tuán)隊(duì)成員和團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人之間的轉(zhuǎn)換，能夠更加清晰把握如何推進(jìn)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、如何構(gòu)建合作關(guān)系以及如何實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作等。

5 設(shè)立學(xué)生創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新精神

在實(shí)驗(yàn)室中劃分特定區(qū)域作為學(xué)生創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，并全天候?qū)W(xué)生開(kāi)放，為學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)以及個(gè)性化學(xué)習(xí)提供場(chǎng)地。并以此為基礎(chǔ)來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，即學(xué)生自己提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，經(jīng)實(shí)驗(yàn)中心核準(zhǔn)后，即可進(jìn)入開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展自主相關(guān)工作。采用指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)制來(lái)保證開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的安全與有效運(yùn)行，即由指導(dǎo)教師和學(xué)生根據(jù)具體情況共同制訂實(shí)驗(yàn)方案，并明確指導(dǎo)時(shí)間。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為對(duì)象，探討了其人才培養(yǎng)模式的教學(xué)理念，首先將相關(guān)知識(shí)體系進(jìn)行了合理化布置，并在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，并設(shè)立學(xué)生創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、合作精神以及自主創(chuàng)新精神。