關于技校工業機器人技術課程的初探

熊倩

摘 要：隨著科技的進步機器人應用領域的不斷擴展和深化，工業機器人已成為一種高新技術產業對工業自動化發揮了重大的作用，促進未來工業生產和社會發展起深遠的影響。在中國更多的企業在使用工業機器人取代繁雜的人工工作，因而缺少熟練掌握工業機器人安裝、操作和維護的技術人員。作為以技術為主的學校，緊跟發展的步伐為社會各行業培養所需的技能人才。本文通過闡述我國工業機器人的發展現狀和趨勢，探討了當前技工學校開展工業機器人應用課程的必要性和可行性，對開設工業機器人的課程存在的困難作出分析，并提出了解決辦法。

關鍵詞：工業機器人 機電一體化 課程體系

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0221-02

工業機器人是機器人的一種，它由操作機，控制器，伺服驅動系統和檢測傳感器裝置構成，可反復編程，完成各種操作自動化，也可以生產生活中所需的機械設備。這種產品可以解放人的勞動力，也大大提高了生產業的效率，對于產品的質量也很高，所以說工業機器人對生產行業起到了相當大的作用。工業機器人是一種機器裝置，可以自動執行一些難度較高的生產，而且機器人自身的動力系統和控制系統是比較方便我們運用的，因為它能代替人類做一些不可能或者很難完成的事情，或者遵循事先的編程來運行，新型的工業機器人還會依據人工智能技術制定的原則需求行動。裝備制造業自動化水平的不斷提高，更多的生產廠家使用工業機器人進行產品加工制造。工業機器人是一種專門為工業領域設計的多關節機械手，在程序的控制下實現各種復雜運動和高難操作。工業機器人被廣泛應用于搬運物料、自動焊接、部件噴漆、表面拋光等工業領域。

1 專業人才培養目標的定位

近年來，工業機器人不斷普及在企業生產中，所以企業迫切需要相關的技術人才。高校培養的是研發型人才、高職高專培養的是具備一定理論的技能型人才，相比之下技校則主要是培養實際應用、熟悉基本操作與保養維護的技術工人及操作人員。技校以培養應用技術型人才為主，學生的知識水平、技能實力、就業導向應與高校、高職有所不同，因此必須探索適合技校的工業機器人課程教學方案。企業要求相應的專業人才需具備全面的職業能力，從而要求技校走工學結合的人才培養模式道路，其中校企合作有利于工學結合的人才培養模式順利推進。工業機器人課程應定位于為企業培養能夠完成工業機器人編程、操作維護的技術型人才。工業機器人最先應用于汽車制造工業，主要用于焊接，噴漆，上、下物料和搬運。如今工業機器人深化和提高了人的手、足和大腦功能，替代人完成繁重、單調的重復勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。工業機器人生產企業需要大批人才從事機器人生產、安裝、調試、營銷和售后技術服務，工業機器人的應用企業則需要大量人才從事機器人的維護保養和編程操作。為滿足機器人關聯市場對技能型人才的需求，技校在機電一體化專業的主要課程中加入“工業機器人應用”課程，開設機器人的專業方向。

2 專業課程開設的方向

在課程開設的思路上，機電一體化專業緊貼機器人崗位需求、課程內容和教學的過程適應工作崗位要求。按需求開設專業課程，依據企業的用人標準和崗位技術要求，培養從事機器人生產、調試、安裝、維護、保養和營銷等多方面應用技能型人才。在理論教學和技能培養上，全方位提高學生的知識、技能、素養，建立“以工業機器人應用為核心”的課程體系結構。在教學過程中，除了基礎知識學習和綜合訓練，再通過“機械基礎知識模塊、電氣自動化專業知識模塊、嵌入式系統知識模塊”、以及“機器人編程訓練模塊”為重心的專業技能訓練模式。

2.1 基礎知識學習與綜合訓練

該模塊側重強化基礎知識的學習，培養學生機電專業崗位的基本素質。引導學生形成遵紀守法的思想觀念和健康的心理素質，形成積極向上的人生價值觀和樂觀的職業心態，從而適應以后的工作。開展相關的職業規劃教育，引導學生規劃職業生涯。鼓勵學生提高數學能力、英語水平和計算機基礎技能，為以后的專業課程學習做好鋪墊和適應各類企業的機電技術工作崗位。

2.2 機械技術知識的學習

機械技術知識的學習重點在傳授機械原理、機械制圖、液壓與氣動、AUTOCAD、機制工藝方面的相關知識，培養學生機械方面的基本技能和職業素質。從機械手臂開始學習，從而了解機器人的基本機械結構和組成原理，并進一步分解與裝配。與此同時學習機械圖紙的閱讀與繪制，掌握公差與配合的基礎原理知識。最后學習機器人液壓與氣動系統的基本組成和原理，了解其復雜結構與運動方式，剖析各機械零件與其典型機構，掌握機械加工工藝的流程與編制方法。通過理論與實踐教學的協作，為學生打下扎實的機械基礎知識。

2.3 電氣自動化知識的學習

工業機器人應用牽涉到電工技術、PLC、電氣自動化控制、變頻器應用、交流伺服、步進驅動、觸摸屏應用與組態開發等多門自動化類課程的知識和技能。根據工業機器人的組成，分解成多個模塊結構，進行理論與實訓一體教學，掌握以電氣控制為核心的自動化知識。為了保證學生的知識水平和操作技能緊貼企業的要求，學生需要考取維修電工中級證書、電工上崗證書等相關專業證書。

2.4 嵌入式系統的學習

嵌入式系統的學習以工業機器人為方向進行教學，包括電子技術基礎、電子測量、C語言、傳感器應用、FPGA應用、單片機應用等課程。教學過程可以先讓學生動手裝配調試機器人的電路，學習嵌入式系統的硬件電路結構原理和調試方法。同時使用C語言完成機器人的軟件開發和升級調試，從而掌握嵌入式軟件系統開發的過程和規范。在教學活動過程中，緊密圍繞機器人，融合機械基礎、電工電子、傳感器、C語言、單片機、FPGA應用等課程的知識和技能，完成以電路控制為核心的嵌入式系統學習。通過教學實踐表明培養學生的嵌入式系統應用能力，更利于他們適應機器人裝調與維護工作崗位。

2.5 專業技術能力的訓練

工業機器人專業作為機電一體化學科的拓展，涉及知識范圍廣、內容全新抽象，在實施教學過程中我們要采取與之相適應的教學模式和方法。在教學實踐中適當增加理論與實踐一體化的教學的比例，要把總課時至少一半的時間分配給技能實戰訓練，并且建立足夠的訓練機構，能專業的指導技能訓練。這些具體的技能訓練內容包含：工程制圖測繪實訓、零部件拆裝、電工基本技能實訓、電子裝配實訓、電氣繪圖訓練、維修電工實訓、小型智能產品裝調實訓和機器人編程集訓。培養工業機器人是很重要的環節，應該以培養學員對機器人編程的技能為主，因為這個崗位的操作技能要求很重要。其實訓內容以機器人工業搬運、工業弧焊為操作實例，采用多媒體仿真操作與實物操作相組成，培養學生工業機器人的操作維護技能和開發應用技術。

3 專業教學的具體措施

（1）針對工業機器人專業的特點，我們要不斷深入了解行業發展的趨勢，密切關注企業需求。師資力量是培養人才的重要部分，教師的能力高教學的能力相對就高，培養的學生也會比普通教師要高一些，所以加強師資力量是非常重要的。同時，加強人才引進的力度，引進高層次型、實踐型人才，聘請企業專家作為學校的專、兼職教師，不斷提高教師團隊的整體實力。

（2）在教學過程中，教師要做到言傳身教，為了提高學生的安全意識，創建分組活動，相互交流促進學生之間的互動熱情，這樣能更好的加強學生操作能力，提高安全意識。改革以往通過用試卷來簡單的考核學生，考核就是檢查學生們對任務的完成情況，個人的變現以及團隊的表現都能決定最后的評比，而且可以通過小組之間的評比，來進行公正合理的考察，以及完成該任務的個人和團隊表現來綜合考核學生。

（3）根據工業機器人專業人才培養目標的要求，以突出培養學生職業能力和職業綜合素質為目標，遵循學生認知規律和技能成長規律，構建以“生產性實訓”為特征的“基本技能訓練、專項技能訓練、綜合技能訓練”的實踐教學條件體系，滿足本專業課程教學的需要。從生產實際出發，對學生進行真刀實槍訓練。加強對學生技能的訓練，讓學生更能勝任一個崗位，而且還要培養學生的職業道德以及素養，這兩個因素決定著學生工作水平的高低，讓學生們在用人單位競爭時更有優勢。

（4）課后要引導學生自主創新與相互合作。在課堂上，老師要主動鼓勵學生，因為機器人的學習和設計有不同的方法，所以學生之間最重要的就是交流，老師加入到學生之中，鼓勵帶動學生，相互討論自己的設計方法，最后可以進行意見總結。這樣的學習過程，可以鍛煉學生自主解決問題的能力，學生提出問題的同時也在思考問題，這也大大提高了學生們的思考能力。在實踐中，學生不僅掌握了相關知識技能，又鍛煉了個人的實踐與創新能力。除了課堂常規教學外，老師可以適當布置一些課外的機器人設計任務，提高學生的學習興趣，激發他們的學習熱情，老師們也應當加入學生的學習過程中，給予學生更多交流的機會，這樣更容易了解學生在學習設計過程中會遇到的各種各樣的問題。

4 結語

工業機器人是一個有深度發展潛力的學科，并且衍生出許多與之相對應各行業，因而技校學生在其中有巨大的發展空間。技校機電一體化專業要開設工業機器人方向的課程體系，必須緊密聯系機器人應用的崗位需求。我們采用培養學生就職能力方面為主的教學方式，讓學生更能適應技能職業崗位的技術應用水平，能在以后的工作中面對各種挑戰，提高了學生的崗位適應能力，開拓不同領域資源為他們創造更多優質的就業機會。

參考文獻

[1] 陳偉華.獨立學院《機器人技術及其應用》教學探討[J].中國科技信息，2012（7）：196.

[2] 唐洪濤.技工院校工業機器人專業人才培養模式探索[J].中國科教創新導刊，2013（29）：180.

[3] 梁曉明.淺談高職工業機器人專業一體化設置[J].中國科教創新導刊，2013（34）：150.