高職院校《焊接機(jī)器人》課程改革與實(shí)踐

許芙蓉

摘要：根據(jù)《焊接機(jī)器人》課程特點(diǎn)，結(jié)合高職院校辦學(xué)定位，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課程學(xué)習(xí)評價(jià)等方面提出了《焊接機(jī)器人》課程建設(shè)和教學(xué)改革的設(shè)想，使學(xué)生熟練掌握焊接機(jī)器人技術(shù)，以達(dá)到促進(jìn)職業(yè)教育改革與智能制造技術(shù)相融合的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人;教學(xué)改革;實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G712.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1578（2019）01-0258-01

前言：智能制造最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)過程、制造過程和制造裝備智能化”，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的數(shù)字化，制造過程中的傳感信息化和網(wǎng)絡(luò)化，制造裝備的數(shù)字化和智能化。其中，制造裝備的智能化是實(shí)現(xiàn)整體制造智能化的前提和基礎(chǔ)。在所有的智能化制造裝備中，機(jī)器人無疑是柔性制造自動(dòng)化的集中體現(xiàn)[1]。

隨著智能制造計(jì)劃的推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)飛速發(fā)展。截止到2015年底，我國焊接機(jī)器人保有量83081臺(tái)，其中弧焊機(jī)器人占80%以上[2-4]。預(yù)計(jì)未來十年，我國焊接機(jī)器人的裝機(jī)量將保持兩位數(shù)以上的增長，這就意味著將來會(huì)有越來越多的焊接工人被焊接機(jī)器人取代。焊接機(jī)器人的大量應(yīng)用不僅將焊接工人從勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)條件惡劣的工作中解脫出來，而且可以大大提高焊接效率，保證焊接質(zhì)量。所以，面對焊接智能化新的發(fā)展需求，定位于培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的高層次技術(shù)應(yīng)用型人才的高職院校必須加大焊接機(jī)器人技能型人才的培養(yǎng)力度。

1.教學(xué)模式

根據(jù)焊接智能化新的發(fā)展需要，結(jié)合學(xué)院的實(shí)踐條件，在《焊接機(jī)器人》課程教學(xué)過程中采用“項(xiàng)目式”教學(xué)模式，重新編排教學(xué)內(nèi)容，并開發(fā)焊接機(jī)器人任務(wù)書、收集典型焊接機(jī)器人應(yīng)用視頻、增加焊接機(jī)器人應(yīng)用案例教學(xué)等。在《焊接機(jī)器人》課程教學(xué)改革過程中，通過任務(wù)發(fā)布，結(jié)合焊接機(jī)器人應(yīng)用視頻，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和積極性，最終完成任務(wù)。通過具體學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生在完成任務(wù)過程中理解焊接機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí);掌握利用焊接機(jī)器人示教器進(jìn)行編程，使學(xué)生從軟件、硬件兩方面均掌握焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)，以促進(jìn)《焊接機(jī)器人》課程的教學(xué)改革。

2.教學(xué)內(nèi)容

從嚴(yán)格意義上講，焊接機(jī)器人是一個(gè)焊接機(jī)器人系統(tǒng)或工作站，通常包括機(jī)器人本體、機(jī)器人控制柜、焊機(jī)系統(tǒng)及送絲單元、變位機(jī)、工裝夾具等部件。在生產(chǎn)應(yīng)用中，焊接機(jī)器人與變位機(jī)、弧焊電源等周邊設(shè)備實(shí)現(xiàn)柔性化集成，才能發(fā)揮其作用。焊縫存在有平焊、橫焊、立焊、仰焊等焊接位置，若能協(xié)調(diào)控制變位機(jī)，使工件被焊處總處于水平的焊接位置，將會(huì)大大提高焊接質(zhì)量。弧焊電源和工裝夾具等也要在機(jī)器人統(tǒng)一控制下做相應(yīng)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，才能保證整個(gè)系統(tǒng)高效率、高質(zhì)量地工作[5]。因此首先要讓學(xué)生熟練操作焊接機(jī)器人系統(tǒng)，使學(xué)生對焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)硬件方面有全面的認(rèn)識(shí)和理解。

焊接機(jī)器人焊接質(zhì)量的好壞直接決定了其在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用水平的高低，在機(jī)器人焊接中影響焊縫成形質(zhì)量的因素主要有起收弧穩(wěn)定性、起收弧位置、焊接電流、電壓、焊接速度、焊槍擺動(dòng)幅度及頻率、焊槍擺動(dòng)左右停留時(shí)間、干伸長、熔滴過渡形式、保護(hù)氣體流量等，這些因素的控制得當(dāng)與否直接決定了焊縫成形質(zhì)量的好壞。這是一個(gè)典型的多輸入、多輸出的非線性時(shí)變系統(tǒng)，控制難度極大。學(xué)生必須掌握影響焊縫成形的因素，并在實(shí)踐焊接過程中實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)，才能編定正確的機(jī)器人焊接程序，獲得高質(zhì)量焊縫[6]。

根據(jù)知識(shí)和技能由簡至難遞增的規(guī)律，采用“項(xiàng)目式”教學(xué)，開設(shè)3mm不銹鋼板對接焊縫機(jī)器人編程與焊接，騎座式低碳鋼管一板垂直俯位機(jī)器人編程與焊接等具體實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行訓(xùn)練。學(xué)生通過完成具體項(xiàng)目任務(wù)，既能熟練掌握機(jī)器人示教操作能力，還能學(xué)會(huì)設(shè)置和修改示教點(diǎn)的插補(bǔ)方式、示教速度、空走點(diǎn)和焊接點(diǎn)等重要知識(shí)點(diǎn)。

3.課程考核評價(jià)體系

考核評價(jià)是檢驗(yàn)教學(xué)方法在教學(xué)體系中是否可行、能否作為以后考核標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)一步優(yōu)化的一種方式，運(yùn)用合理的考核評價(jià)對學(xué)生的努力給予肯定，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也能準(zhǔn)確反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，使其能夠從中發(fā)現(xiàn)不足之處，解決問題，形成從理論到實(shí)踐再到理論的學(xué)習(xí)方法，具有良好的學(xué)習(xí)效果。

在引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)的同時(shí)，建立以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為核心的評價(jià)體系，將原有以“結(jié)果”為標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)方法改變?yōu)檎麄€(gè)任務(wù)完成的“過程”。在完成過程中，以所涉及到的知識(shí)點(diǎn)作為評價(jià)準(zhǔn)則，形成動(dòng)態(tài)化的考核方式，進(jìn)一步了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過各個(gè)環(huán)節(jié)的指標(biāo)加權(quán)對學(xué)生做出科學(xué)評定。

將以往以單一教師評價(jià)為主的評價(jià)方式，擴(kuò)展到教師評價(jià)、學(xué)生小組互評、學(xué)生自評相結(jié)合的評價(jià)模式，保證了評價(jià)的客觀性、專業(yè)性和準(zhǔn)確性，以進(jìn)一步增強(qiáng)教師教學(xué)主體意識(shí)、提高學(xué)生的自身操作能力。

4.結(jié)語

本文結(jié)合焊接機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀以及高職院校的辦學(xué)定位，探索出適宜高職院校的焊接機(jī)器人課程教學(xué)模式，提出了課程教學(xué)改革方法。課程的教學(xué)改革，豐富了教學(xué)內(nèi)容，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，使學(xué)生獲得焊接機(jī)器人相關(guān)專業(yè)知識(shí)，掌握了焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)和操作技能，增強(qiáng)了個(gè)人就業(yè)優(yōu)勢，達(dá)到了預(yù)期的改革目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]路浩，呂安松.焊接機(jī)器人及其在高速列車智能制造中的應(yīng)用[J].焊接設(shè)備及材料，2015（11）53-55.

[2]梁文麗.全球機(jī)器人市場統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2016（1）：44-48.

[3]桂仲成，吳建東.全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀趨勢研究及中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展預(yù)測[J].東方電氣評論，2014（12）：4-10，

[4]梁文麗.快速增長的中國機(jī)器人市場[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2014（3）：2-7.

[5]陳丙森.計(jì)算機(jī)輔助焊接技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[6]王會(huì)方，馮月貴，胡靜波，等.弧焊機(jī)器人焊接質(zhì)量控制研究綜述[J].現(xiàn)代焊接，2013（3）：12-17.