應用型本科高校機器人工程學院跨學科平臺的運作模式研究

王振力

摘 ?要：新一輪科技革命和產業變革快速席卷全球，我國正處于新舊動能轉換的關鍵時期，經濟結構調整與產業轉型升級的現實壓力，均要求加快新工科專業建設進程。作為新工科建設中一項難度大、復雜程度高的關鍵性工作，突破新工科交叉學科專業建設的現實困境，探尋新工科交叉學科專業建設的可持續發展路徑顯得尤為迫切與需要。該文以哈爾濱華德學院機器人工程學院為基礎，深入研究和探索機器人工程學院專業建設、實踐教學平臺建設、師資隊伍建設，以機器人為核心，以智能制造為背景，針對跨學科平臺的運作模式進行研究。

關鍵詞：應用型本科高校 ?機器人工程學院 ?新工科 ?跨學科平臺

中圖分類號：G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）03（a）-0039-03

Research on the Operation Mode of Interdisciplinary Platform of Robotics Engineering College in Application Oriented Universities

WANG Zhenli

（School of Robotics Engineering， Harbin Huade University， Harbin， Heilongjiang Province， 150025 ?China）

Abstract：The new round of science and technology revolution and industrial reform swept the world rapidly. At the same time， China ?is in the critical period of the transformation of old and new energy. With the realistic pressure of economic restructuring and industrial transformation and upgrading， it is required to accelerate the construction of new engineering majors. As a difficult and highly complex key task in the construction of new engineering disciplines， it is particularly urgent and necessary to break through the practical dilemma of the construction of new engineering interdisciplinary specialties and to explore the sustainable development path of the new engineering interdisciplinary professional construction. Based on the school of robot engineering of Harbin Huade University， this paper deeply studies and explores the specialty construction， practical teaching platform construction and teaching staff construction of the college of robotics engineering. Taking robot as the core and intelligent manufacturing as the background， this paper studies the operation mode of interdisciplinary platform.

Key Words： Application oriented universities; School of robotics engineering; New engineering; Interdisciplinary platform

近5年，我國機器人產業規模增速基本保持在20%以上。機器人產業人才需求中，40%為應用型人才（系統集成開發工程師和售前售后技術服務工程師）。目前，機器人應用型人才培養存在參與方單一，參與度不夠，多方協同育人機制體制不健全的問題。機器人產業處于科技革命和產業革命的變革前沿陣地，綜合運用了傳感器、人工智能、大數據、物聯網和新材料等前沿技術。機器人應用型人才培養涉及到控制、機械、電子信息和計算機等多個學科知識。目前，高校一般按學科設立教學學院，學科交叉融合不夠，不能適應機器人應用型人才培養。

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略。2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。

哈爾濱華德學院在“工業4.0”和“中國制造2025”等背景下，順應智能制造對機器人高級應用人才的需求，整合優勢專業，于2017年3月成立機器人工程學院。機器人工程學院下設機器人工程系、電氣工程系和機械電子工程系，共有機器人工程、自動化、電氣工程及其自動化、機械電子工程和智能制造工程5個專業，涉及控制工程、電氣工程和機械工程3個學科，著力開展了跨學科專業群建設、跨學科實踐教學平臺建設和跨學科師資隊伍建設。

1 ?跨學科機器人專業群平臺建設

機器人工程學院專業建設以機器人為特色，以智能制造為背景，建設機器人專業群，發揮機器人工程、自動化、電氣工程及其自動化、機械電子工程和智能制造工程各自專業特色，學科專業交叉，形成合力，最終實現跨學科機器人專業群平臺建設。各專業主要定位與特點如下。

1.1 機器人工程專業

機器人工程專業主要培養學生掌握機器人工程專業理論和機器人機構、機器人控制、機器人編程等應用知識，強化機器人系統集成的相關技能。機器人機構類課程群包含工程制圖、機械設計基礎、工業機器人設計與應用;機器人控制類課程包括控制理論與仿真、機器人傳感器技術、機器視覺技術;機器人系統集成類課程包括工業機器人編程與仿真、可編程控制器原理與應用、工業機器人系統集成。

1.2 自動化專業

自動化專業主要培養學生掌握自動化控制系統設計能力，實現運用微控制器技術實現教育、娛樂、服務機器人設計。主要包括機器人微控制器技術、人機交互技術、機器人運動控制技術、移動機器人技術等課程。

1.3 電氣工程及其自動化專業

機械電子工程專業側重培養學生應用機電技術從事機電一體化產品和系統設計、制造、運行、實驗、研究的能力，注重裝備制造業工業機器人自動生產線設計、編程、調試、維護、運行及管理等。

1.4 機械電子工程專業

電氣工程及其自動化專業側重培養學生電機、電機驅動器、運動控制器等電氣設備的運用能力，注重機器人運動控制系統設計、調試和運行維護等。主要包括工業機器人技術、液壓與氣動技術、機器人末端執行器設計、自動化裝配技術、機電一體化技術等課程。

1.5 智能制造工程專業

智能制造工程專業側重培養學生智能裝備運用、工業軟件應用、工業大數據和工業互聯網等能力，包括產品數字化設計與工藝仿真、數字化工廠設計與仿真、產品全生命周期數據管理等應用技術。

2 ?跨學科實踐教學平臺建設

為了保障工科人才培養質量，機器人工程學院配備了優質的實踐教學環境，下設電氣工程與自動化、機器人工程、智能制造工程這3個實踐教學中心。注重學科交叉融合，搭建機電結合、強弱電結合的跨學科實踐教學平臺。各實踐教學平臺主要定位與特點如下。

2.1 氣工程與自動化實踐教學中心

電氣工程與自動化實踐教學中心主要側重電類基礎實踐教學，目前包含9間實驗室，包括學生創新實驗室、電工技術實驗室、電子技術實驗室、電子與工藝實訓室、PLC與電氣控制實驗室、自動控制原理實驗室、電氣工程與自動化實訓室、電機與運動控制實驗室、自動化系統實驗室。氣動控制技術實訓項目具有跨學科實踐教學的顯著特點，包含了氣動裝置的機械設計、PLC控制系統的電氣設計和上位機人機交互界面的軟件設計。

2.2 機器人工程實踐教學中心

機器人工程實踐教學中心主要側重機器人類專業課實踐教學，目前包含6間實驗室，包括學生創新實驗室、工業機器人實驗室、工業機要器人系統集成實驗室、移動機器人實驗室、機器人仿真實驗室、娛樂機器人實驗室。工業機器人系統集成實訓項目具有跨學科實踐教學的顯著特點，包含了機器人末端執行器的機械設計、工業機器人控制系統的電氣設計和工業機器人運動點位編程的軟件設計。

2.3 智能制造工程實踐教學中心

智能制造工程實踐教學中心主要側重智能制造類專業課實踐教學，目前包含6間實驗室，包括學生創新實驗室、智能制造裝備實驗室、產品數字化設計與仿真實驗室、數字化工廠設計與仿真實驗室、產品全生命周期數據管理實驗室、智能制造自動化生產線實驗室。智能制造自動化生產線實訓項目具有跨學科實踐教學的顯著特點，包含了自動化生產線治具卡具的機械設計、自動化生產線控制系統的電氣設計和智能制造生產管理系統的軟件設計。

3 ?跨學科教師隊伍建設

機器人系統典型組成結構由三大部分和6個子系統，三大部分包含控制部分、機械部分和傳感部分，其中控制部分由控制子系統和人機交互子系統組成，機械部分由機械子系統和驅動子系統組成，傳感部分由感知子系統和機器人-環境交互子系統組成。機器人相關專業知識體系具有典型的交叉學科特點，需要建設跨學科教師隊伍才能完成機器人專業群人才培養工作。

跨學科教師隊伍建設是應用型本科高校機器人專業群建設的重點和難點，結合機器人工程學院的實際情況，積極拓寬師資隊伍的來源渠道，優化教師隊伍，實行激勵與制約相結合，健全管理機制，致力于建設跨學科的優秀教學團隊。

3.1 跨學科選聘優秀人才

根據智能制造與機器人工程行業背景需求，積極選聘跨學科選聘優秀人才，加強人才培養過程中教學團隊的交叉融合能力。現在已建成包含機械、電氣、電子、控制、計算機、檢測等學術背景教師組成的跨學科教師隊伍。

3.2 加強多方協同共建教學團隊

加強產教融合和校企合作，實現多方協同共建優秀教學團隊機制。積極邀請企事業單位專家學者為教師開展專題培訓，開拓教師學術視野，了解機器人工程多學科交叉融合的應用型人才培養發展趨勢。鼓勵教師到校企合作單位參觀學習，到高校和科研院所所交流訪問，強化教師工程實踐能力和科研能力。制定兼職教師聘任管理辦法，選聘企業和科研院所中實踐能力強的專業技術人員和高技能人才擔任兼職教師，建立一支優秀的企業、科研院所兼職教師隊伍。

4 ?結語

在新工科背景下，在人才培養和教學實踐中，探索自動化、電氣工程及其自動化和機械電子工程專業如何適應新工科要求，研究智能制造工程和機器人工程專業如何適應新工科的要求，如何適應產業多應用型人才的需求，如何適應產業化學院建設要求，克服老專業建設經驗的束縛，突破學科等界限，主動適應新工科要求，向新工科轉型，建設適應機器人產業需求的轉型專業。以智能制造產業需求為背景，以機器人類專業群為切入點，應用型本科高校機器人工程學院跨學科平臺的運作模式，在人才培養方案、教師培訓和實踐教學條件建設過程中，提高新工科建設的經驗。通過該校機器人工程專業群3年的實踐，該文所列跨學科平臺的運作模式取得了較好的效果。

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