工業機器人工作站系統集成工學結合課程開發

梁舒+王清+于娜

【摘 要】在工學結合課程體系中，典型工作任務是課程開發的核心環節，一般一門專業課對應一項典型工作任務，開設專業課的目的是為學生勝任某項典型工作任務奠定基礎。本文結合邢臺職業技術學院工業機器人技術專業《工業機器人工作站系統集成》這門課程工學結合開發過程，介紹了課程定位、典型工作任務分析、學習目標確定、學習內容選取、學習情境與學習內容設計五個方面的內容。

【關鍵詞】工業機器人；工學結合；課程開發

【Abstract】In curriculum system combine with work and study， typical tasks are the core areas of curriculum development， generally a course correspondence a typical tasks， the creation of specialized courses are intended for students to be competent to lay the foundation of an typical tasks. In this paper， Xingtai Polytechnic College Robotics professional“industrial robot workstation systems integration” course combining learning with the development process， describes the course location， typical tasks analysis， learning objectives identified learning content selection， learning contexts and learning content design five content aspects.

【Key words】Industrial Robot； Combination of Work and Study； Course Development

0 前言

目前，工業機器人已在眾多領域得到了應用。其中，汽車、電子產品、冶金、化工塑料、橡膠等行業是中國使用機器人最多的幾個行業，未來幾年，隨著企業轉型升級的迫切需要和勞動力成本的不斷提高，以及國家的戰略需求，中國機器人市場增長潛力會非常巨大。對于高職院校來說，開設工業工業機器人技術專業，應以培養工業機器人調試工程師和操作及維護人員為主要目標。培養的學生應具有扎實的工業機器人理論知識基礎、熟練地工業機器人操作能力和豐富地工業機器人調試與維護經驗。課程開發與實施是影響人才培養質量的重要環節，應用工學結合的開發理念：為了工作而學習，學習的內容是工作，通過工作實現學習，可以有效提高職業教育人才的培養質量。

1 課程定位

本課程是工業機器人技術專業的必修課程，工業機器人工作站包括工業機器人系統及外圍控制系統，具體涉及工業機器人搬運工作站、焊接工作站、去毛刺工作站和上下料工作站。通過該課程的學習，使學生掌握工業機器人的操作、工業機器人的接口技術、外圍設備控制系統的設計、工業機器人的調試和維護等能力，進一步可獲得工業機器人編程員證書?！豆I機器人工作站系統集成》是一門專業專項能力課程，它涉及自動控制、計算機、傳感器、電子技術和機械工程等多種學科的內容，該課程的核心技能是工業機器人的工作站的設計、調試和維護應用技能，滿足工業機器人及系統的安裝、調試、運行、維護等崗位群的需要。

2 典型工作任務分析

根據專業調研資料，在汽車、機械加工、新能源等行業，職業崗位主要分成3類：工業機器人示教編程、工業機器人系統維護（包括工業機器人焊接系統維護崗和工業機器人機床上下料系統維護崗）、工業機器人系統集成（包括工業機器人工裝輔助設計崗和工業機器人通用系統集成崗）。其中本門課程的開發就是基于工業機器人系統集成這個典型工作任務進行的。具體的典型工作任務包括如下幾個方面。

（1）對機器人操作對象工裝要求進行分析；

（2）工裝系統機械機構輔助設計；

（3）工裝系統電氣控制系統設計；

（4）工裝機電系統聯調；

（5）工裝系統說明文件編制。

（6）工業機器人工作站方案輔助設計；

（7）工業機器人工作站系統仿真輔助設計；

（8）工業機器人工作站主控系統程序輔助設計；

（9）工業機器人系統程序示教；

（10）工業機器人工作站系統說明文件編制。

3 學習目標確定

工學結合專業課學習目標是對學生勝任該課程對應的典型工作任務所預期達到的程度。經過對典型工作任務的歸納總結，學完本課程后，學生應當能夠從事工業機器人工作站系統集成的工作，具體包括如下：

（1）能分析客戶需求情況；

（2）能根據客戶需求情況選擇工業機器人；

（3）能根據客戶需求選擇外圍控制系統；

（4）能設計機器人與主控的基本接口；

（5）能針對客戶需求編制基本設計方案；

（6）能使用工業機器人仿真軟件進行系統仿真；

（7）能使用電氣仿真軟件進行控制系統仿真；

（8）能編制基本主控系統程序；

（9）能根據對象對機器人視覺系統進行基本設置；

（10）會設置工業機器人坐標系統；

（11）會設置工業機器人作業原點；

（12）會使用工業機器人常用指令；

（13）會編制工業機器人工作站基本使用說明；

（14）會編制工業機器人工作站系統基本維護說明。

4 學習內容確定

工學結合課程體系下的學習內容和實際工作有著直接的聯系，結合工業機器人工作站系統集成的學習任務和實際教學的可操作性，提煉出四種典型的工業機器人工作站，每種工作站的學習內容如下所示。

4.1 搬運機器人工作站

搬運機器人工作站的學習內容包括：搬運機器人的選型，搬運組件的選型、安裝及調試；外圍控制系統設計及部署；搬運工具TCP參數設置；搬運機器人離線編程仿真；搬運機器人工作站維護與保養。

4.2 焊接機器人工作站

焊接機器人工作站的學習內容包括：焊接機器人的選型，焊接組件的選型、安裝及調試；外圍控制系統設計及部署；焊接工具TCP參數設置；平面焊接軌跡編程；焊接機器人離線編程仿真；復雜焊接軌跡編程；焊接機器人工作站維護與保養。

4.3 去毛刺機器人工作站

去毛刺機器人工作站的學習內容包括：去毛刺機器人的選型，去毛刺組件選型、安裝及調試；外圍控制系統設計及部署；浮動去毛刺工具TCP參數設置；簡單輪廓軌跡編程；去毛刺機器人離線編程仿真；去毛刺機器人工作站維護與保養。

4.4 上下料機器人工作站

上下料機器人工作站的學習內容包括：機器人機床上下料系統安裝調試；機器人上下料系統外部控制程序編制；工業機器人示教編程；機器人機床上下料系統維護保養。

5 學習情境和學習任務設計

在學習目標和學習內容的基礎上，進行學習情境的劃分及排序，確定各學習情境的學習任務構成學習單元。工業機器人工作站系統集成的學習情境如表1所示。

6 結語

綜上所述，在工業機器人工作站系統集成的開發過程中，始終堅持了工學結合專業課的開發是以該課程對應的典型工作任務為起點，基于典型工作任務分析，結合學校實際條件，確定課程學習目標，梳理支撐學習目標的學習內容，劃分學習情境，以任務為載體將學習內容合理組織起來，并細化任務承載的單元學習目標和學習內容。

【參考文獻】

[1]劉彩琴.職業教育工學結合課程開發與實施[M].北京：北京師范大學出版社，2014.

[2]牛祥永.高職“工業機器人安裝與調試”課程開發和實踐[J].職業教育研究，2014，3：86-90.

[3]楊薇，葉暉，胡威.仿真教學應用在工業機器人技術課程教學中的必要性[J]. 科技視界，2014，32：18.

[責任編輯：楊玉潔]