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        高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探析

        2022-12-13 01:05:06
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人建設(shè)

        鄭 博

        (中原工學(xué)院 機(jī)電學(xué)院,鄭州 450000)

        隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷成熟和進(jìn)步,機(jī)器人的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,機(jī)器人銷(xiāo)售量也在持續(xù)增加,國(guó)家和社會(huì)對(duì)于機(jī)器人技術(shù)人才的需求也隨之增加。因此,不少高校開(kāi)始開(kāi)設(shè)相關(guān)課程,設(shè)立相關(guān)實(shí)驗(yàn)室,為解決機(jī)器人技術(shù)人才短缺問(wèn)題貢獻(xiàn)了力量。然而,由于機(jī)器人涉及計(jì)算機(jī)、機(jī)械、通信等多方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能,對(duì)機(jī)器人理論知識(shí)和相關(guān)技能要求較高,高校在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面因素,建設(shè)更為科學(xué)先進(jìn)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室,才能夠推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室充分發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值和作用。因此,探索高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)建設(shè)的具體策略和有效方法十分必要。

        1 開(kāi)展高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要意義

        機(jī)器人技術(shù)是一種綜合多種學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的新興產(chǎn)物,目前在國(guó)際和國(guó)內(nèi)都備受矚目。機(jī)器人技術(shù)最初只廣泛應(yīng)用在電子、汽車(chē)、紡織等工業(yè)領(lǐng)域,現(xiàn)在已經(jīng)逐步向教育、娛樂(lè)等服務(wù)領(lǐng)域發(fā)展[1]。同時(shí),機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展不僅改變了眾多行業(yè)的生產(chǎn)方式,還給人們的生活帶了很大便利,機(jī)器人技術(shù)在一定程度上代表了一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平?,F(xiàn)如今,機(jī)器人已逐漸演變成新型勞動(dòng)力,能夠完成很多行業(yè)內(nèi)人工操作無(wú)法完成的工作,并且大大提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本,這一新型勞動(dòng)力推動(dòng)了很多行業(yè)內(nèi)部發(fā)生結(jié)構(gòu)變化和升級(jí)。因此,大力推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步是國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的必然要求,也是提升國(guó)家綜合實(shí)力的有效手段。

        由于機(jī)器人是一種高新技術(shù),在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等多方面都需要大量專(zhuān)業(yè)人才,目前社會(huì)對(duì)于這類(lèi)人才的需求十分迫切。培養(yǎng)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的重要途徑是通過(guò)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和各大院校,這對(duì)此類(lèi)機(jī)構(gòu)提出了更高的要求和挑戰(zhàn),而且高校是培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)人才的重要基地,擔(dān)負(fù)著比其他機(jī)構(gòu)更重要的培養(yǎng)相關(guān)人才的責(zé)任[2]。機(jī)器人技術(shù)中涉及眾多學(xué)科知識(shí)和技能,單純依靠理論講授很難準(zhǔn)確掌握相關(guān)技能,在這種形勢(shì)下,建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室成為了高校機(jī)器人專(zhuān)業(yè)發(fā)展的必要趨勢(shì)。高校建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室,不僅能夠使學(xué)生通過(guò)利用實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)機(jī)器人設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試、加工等方面的知識(shí)和技能,更能在學(xué)習(xí)過(guò)程中鍛煉學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和工程實(shí)踐能力。同時(shí),學(xué)生可以利用機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展多種實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì),這是相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生不斷提升自身能力的重 要平臺(tái)。

        目前,我國(guó)不少高校已經(jīng)建立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室,并在不斷改進(jìn)和完善實(shí)驗(yàn)室的裝備和設(shè)施,推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室更好地為學(xué)生提供服務(wù)[3-4]。一些高校不僅在國(guó)內(nèi)組織了機(jī)器人競(jìng)賽,以此推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的交流和進(jìn)步,更在國(guó)際機(jī)器人競(jìng)賽中取得了良好的成績(jī),展示了我國(guó)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)人才的風(fēng)采。在這一過(guò)程中,機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室為大學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新活動(dòng)、創(chuàng)新實(shí)踐提供了必要的技術(shù)支持,同時(shí)為各類(lèi)機(jī)器人技術(shù)競(jìng)賽提供了重要的保障,從而提升了高校的教育質(zhì)量和核心競(jìng)爭(zhēng)力。另外,機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室對(duì)于擴(kuò)大高校學(xué)生就業(yè)范圍、提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而,當(dāng)今社會(huì)就業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,就業(yè)壓力不斷加劇,而且由機(jī)器操作代替人工操作的趨勢(shì)日益明顯,這給高校學(xué)生就業(yè)帶來(lái)了不少阻力和壓力[5]。針對(duì)這種情況,高校應(yīng)積極研究社會(huì)對(duì)人才的需求方向,培養(yǎng)更多具備機(jī)器人技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才,同時(shí)建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的技能,才能使相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在就業(yè)市場(chǎng)有更廣的就業(yè)范圍和更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

        2 建設(shè)高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的具體策略

        2.1 采取校企合作等多種建設(shè)途徑,提高建設(shè)效率

        高校建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室需要投入大量的資金、設(shè)備和配套設(shè)施等,這對(duì)于部分高校是極大的負(fù)擔(dān),在較短時(shí)間內(nèi)無(wú)法順利完成。在這種情況下,高校可以積極與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)進(jìn)行溝通、合作,以爭(zhēng)取其他渠道對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的支持和幫助。同時(shí),高校可以尋求與機(jī)器人專(zhuān)業(yè)廠家進(jìn)行合作,共同建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。高校在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí)可能受到資金等多方面的制約,實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和設(shè)備具有一定的局限性,通過(guò)和專(zhuān)業(yè)機(jī)器人廠家合作能改善這一現(xiàn)狀,使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)腳步大大加快,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)規(guī)?;虒W(xué)。高校通過(guò)與相關(guān)廠家進(jìn)行合作,能夠使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中及時(shí)了解機(jī)器人最新知識(shí)和動(dòng)態(tài),更能夠推動(dòng)校企間的交流合作,使學(xué)生有更多專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì),而且對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展有積極意義。另外,高校還應(yīng)根據(jù)實(shí)際市場(chǎng)需求和教學(xué)目標(biāo)等不斷完善機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的配套設(shè)施,通過(guò)尋求主管部門(mén)、政府部門(mén)、專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)等組織的幫助,為建設(shè)實(shí)驗(yàn)室籌措更多的經(jīng)費(fèi),以充分滿足實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)需求,從而進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)質(zhì)量和效率,為實(shí)驗(yàn)室順利使用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

        2.2 明確機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)科研內(nèi)容,優(yōu)化機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)效果

        機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室在高校培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才方面扮演著重要的角色,同時(shí)承擔(dān)著教學(xué)、科研、競(jìng)賽等方面的重要任務(wù),這就要求高校應(yīng)該明確機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)科研內(nèi)容和任務(wù),根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生發(fā)展情況等多方面制定系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)計(jì)劃,并針對(duì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室教學(xué)內(nèi)容編寫(xiě)相關(guān)教材。同時(shí),教材編寫(xiě)人員應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)規(guī)劃出清晰的教學(xué)思路,充分結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平和實(shí)際學(xué)習(xí)情況進(jìn)行編寫(xiě),還應(yīng)結(jié)合學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備采取由淺入深、由理論到實(shí)踐的方式讓學(xué)生循序漸進(jìn)掌握相關(guān)知識(shí)和技能。另外,教師可以選擇優(yōu)秀機(jī)器人教學(xué)案例供學(xué)生參考學(xué)習(xí),使學(xué)生在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù),逐漸掌握機(jī)器人專(zhuān)業(yè)知識(shí)和操作技能,保證實(shí)驗(yàn)室教學(xué)質(zhì)量。機(jī)器人技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種的學(xué)科專(zhuān)業(yè)性知識(shí),并且這些學(xué)科知識(shí)的融合性很強(qiáng),這就要求學(xué)生在利用機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí),不僅要學(xué)會(huì)驗(yàn)證調(diào)試程序,更要學(xué)會(huì)制作機(jī)器人的機(jī)體,設(shè)計(jì)控制板,實(shí)現(xiàn)獨(dú)立開(kāi)發(fā)新的機(jī)器人,從而使學(xué)生以更高的熱情投入到機(jī)器人的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制作中。相關(guān)院校在開(kāi)展機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室教學(xué)時(shí),應(yīng)明確學(xué)生應(yīng)該掌握的機(jī)器人設(shè)計(jì)技巧和方案,使學(xué)生能夠通過(guò)造型軟件自主設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)體部分,并利用專(zhuān)業(yè)加工機(jī)械進(jìn)行制作,從而更熟練地掌握機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)技能。

        2.3 重視機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的實(shí)用性,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的價(jià)值

        高校在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí),不應(yīng)過(guò)度關(guān)注建設(shè)實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)的榮譽(yù),更應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注實(shí)驗(yàn)室是否符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,是否具有通用性和實(shí)用性。高校在著手建設(shè)實(shí)驗(yàn)室之前,應(yīng)明確建設(shè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,并積極學(xué)習(xí)類(lèi)似高校建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)和案例,綜合了解機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)和需求,盡量選擇與社會(huì)主流機(jī)器人類(lèi)似的產(chǎn)品,以確保學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)和技能滿足專(zhuān)業(yè)需求。另外,在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí),高??蒲泻徒虒W(xué)等部門(mén)應(yīng)給予高度關(guān)注,重視機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室與學(xué)科教學(xué)的充分融合,充分借助機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)來(lái)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。同時(shí),相關(guān)部門(mén)和教師應(yīng)充分考慮實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)和學(xué)科學(xué)習(xí)目標(biāo),合理設(shè)計(jì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目,并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充、改造,以促使機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室更符合教學(xué)需求。因此,雖然機(jī)器人實(shí)驗(yàn)主體設(shè)備是不變的,但是在實(shí)際教學(xué)中可以利用新的輔助設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)發(fā)展需求,從而使機(jī)器人實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更豐富、實(shí)驗(yàn)效率更高,同時(shí)能夠使實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用效率更高,充分發(fā)揮機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的最大價(jià)值。在此基礎(chǔ)上,高校還應(yīng)及時(shí)淘汰落后的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備,引進(jìn)先進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)品,使學(xué)生接觸更多最新知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能,避免機(jī)器人產(chǎn)品落后無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的學(xué)習(xí)作用。此外,高校還應(yīng)關(guān)注機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的使用情況,鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)機(jī)器人進(jìn)行拆卸、操作、組裝等實(shí)踐工作,避免實(shí)驗(yàn)室成為擺設(shè),使學(xué)生能夠從實(shí)踐操作中掌握相關(guān)原理和操作技能,從而真正發(fā)揮機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的價(jià)值。

        2.4 建立完善的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度,確保實(shí)驗(yàn)室使用的安全性和合理性

        高校建立機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室,首先應(yīng)保障實(shí)驗(yàn)室使用的安全性和合理性,這就要求高校制定切實(shí)可行的規(guī)章制度,以確保實(shí)驗(yàn)室按照規(guī)范進(jìn)行使用。高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的使用對(duì)象多數(shù)是廣大學(xué)生群體,他們具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲,對(duì)機(jī)器人具有充分濃厚的學(xué)習(xí)興趣,但也缺乏相關(guān)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室操作經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),若機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行故障或者人為操作失誤很容易給學(xué)生帶來(lái)傷害,從而給學(xué)生的安全使用帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這種情況,高校應(yīng)把學(xué)生的安全放到第一位,在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前開(kāi)展安全教育并詳細(xì)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室使用方式,要求學(xué)生嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)章制度進(jìn)行操作,避免出現(xiàn)不必要的安全事故。因此,高校應(yīng)制定科學(xué)詳細(xì)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度、保障措施和操作規(guī)程等,利用完善的制度體系保障實(shí)驗(yàn)室的安全使用。高校在制定相應(yīng)制度時(shí),不能直接照搬機(jī)器人生產(chǎn)中的相關(guān)保障措施和操作流程,這不適用于沒(méi)有操作經(jīng)驗(yàn)的高校學(xué)生,而是應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況制定相應(yīng)規(guī)章制度和操作流程。

        2.5 保障機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的潛力

        機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放程度與實(shí)驗(yàn)室作用的發(fā)揮息息相關(guān),也直接關(guān)系實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的潛力能否被充分激發(fā)。只有保證機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室充分合理開(kāi)放,才能為學(xué)生創(chuàng)造更多自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)驗(yàn)的條件,才能促使學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)不斷創(chuàng)新,提升學(xué)生的綜合能力。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放過(guò)程中,學(xué)生可以形成合作小組共同參與實(shí)驗(yàn),這不僅有利于實(shí)驗(yàn)的高效進(jìn)行,也利于提高學(xué)生的合作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

        3 結(jié)語(yǔ)

        高校建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室需要投入大量的資金和人工成本,因此在建設(shè)時(shí)可以選擇校企合作的方式推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。同時(shí),高校應(yīng)嚴(yán)格管理實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)、使用以及相關(guān)規(guī)章制度,并加強(qiáng)對(duì)相關(guān)師資力量的投資,以保障機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的實(shí)效性,這樣才能通過(guò)高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和綜合能力,才能進(jìn)一步提升學(xué)校的核心競(jìng)爭(zhēng)力,為高校的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展增光添彩。

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