重構工業機器人技術專業理論體系研究

文/深圳信息職業技術學院 郭 婷 盧 鑫

一、引言

機器人產業集群是我國重點戰略性全力發展的方向，近幾年機器人產業集群的發展促進了機器人專業集群的發展。機器人專業集群的發展進一步優化了機器人產業結構布局,培育壯大了一批具有核心競爭力的優質企業，推動了整個機器人產業專業化、差異化發展。機器人專業集群的發展將進一步帶動機器人產業集群向特色化、專業化、精細化和技術化方向發展。這樣就要求工業機器人技術專業能夠適應機器人專業集群的發展，工業機器人與機器人專業集群的融合會越來越緊密。為了使工業機器人技術專業適應機器人專業集群的發展需求，就必須重構工業機器人技術專業的理論體系。本文對工業機器人技術專業在新的環境中的理論體系進行了研究。

二、工業機器人技術專業理論體系的現狀

據國際機器人聯盟(International Federation of Robotics,IFR)的調查研究，在新冠疫情期間全球的工業機器人產業正在快速發展，從基礎工業到各個高端制造業都將工業機器人的發展作為一個戰略布局。從發達國家到發展中國家都在大力投資工業機器人領域，將工業機器人作為國家高端制造業、智能制造業的一部分。全球工業機器人技術起源于20世紀中期，在21世紀由于計算機技術和智能化制造的要求使得工業機器人得到了快速發展。

我國的工業機器人技術從20世紀80年代開始起步，工業機器人主要應用在數控機床的生產與控制、精密機械零部件的加工等領域。通過幾十年的發展，我國已經初步形成了機器人產業集群。在這個產業集群中涵蓋了機器人產業所需的芯片、控制器、伺服、感知、機器人本體、機器人配套系統。目前我國的高端制造業、國防領域、軍工產品、汽車行業、民生服務等領域都離不開機器人產業集群。根據麥肯錫全球研究院的預測，到2025年，全球機器人應用每年將產生1.70萬億至4.50萬億美元的經濟產業。隨著工業機器人行業的快速發展和工業機器人市場的不斷擴容，各行各業對工業機器人的要求也越來越高，其中對工業機器人的人才需求已經呈跳躍式的增長。市場需要更多的能夠掌握工業機器人最新技術的專業人才。傳統的工業機器人的專業理論體系已經不能適應行業的發展需求。市場的發展，需要我們對工業機器人技術專業的理論體系進行調整與更新，以適應特色化、專業化、精細化和技術化工業機器人的發展。重構工業機器人人才所需的理論體系才能適應機器人專業集群的需求，培養出行業需求的應用型工業機器人才。

三、重構工業機器人技術專業理論體系

工業機器人通過編程和軟件實現設計人員需求的在多自由度上的自動運行，這種運行具有從初級到高級的視覺和力覺的感知功能，通過感知功能對工作對象實現判斷和指揮力覺系統進行工作。工業機器人可以有效地減少人工勞動量，幫助人們完成各類繁重、重復和有害環境下的體力勞動，如焊接、機械加工、搬運、裝配、分揀等生產環節，提高勞動生產效率和提高產品質量。工業機器人在不斷的快速進步和擴張，其專業理論體系應符合機器人產業集群的需求。工業機器人技術專業的理論體系包括了基礎理論模塊、專業理論模塊、專業技能模塊、機器人專業鏈拓展模塊。在構建工業機器人技術專業理論體系的基礎上，可以構建新的課程體系和人才培養目標。

(一)基礎理論模塊

工業機器人技術專業的理論模塊是工業機器人理論體系的一個基礎內容，包含必修理論和選修理論。選修理論根據學生的發展方向進行選擇，選修理論主要培養學生在工業機器人方面的個性化發展。通過基礎理論課教學讓學生掌握工業機器人技術專業所需的理論、人文、社會和心理等基本理論。工業機器人技術專業的基礎理論模塊有六個內容，這六個內容是：工業機器人的機械技能、工業機器人的電氣技能、工業機器人的操作技能、工業機器人的維護技能、工業機器人的設計安裝技能、勞動價值與可持續發展能力。工業機器人基礎理論體系見表1。

表1 工業機器人基礎理論體系

(二)專業理論模塊

專業理論模塊首先要滿足工業機器人技術專業的需要，還應適應機器人專業集群的要求，專業理論模塊要根據學生在機器人產業集群就業崗位所需的理論知識進行定位。根據工業機器人畢業生的就業崗位對知識的需求確定專業理論模塊。表2為工業機器人企業就業主要崗位類型及所需的技能。

表2 工業機器人企業就業崗位類型

根據表2工業機器人企業就業崗位類型的所需專業理論模塊知識，可以將專業理論模塊分為通用專業理論模塊和專項專業理論模塊，見表3。

表3 專業理論模塊分類

(三)專業技能模塊

專業技能模塊是學生在學習理論知識的同時，學會工業機器人的專業技能，提高學生實際動手能力，將理論知識運用到工程實際中。專業技能模塊要對接企業的實際崗位，使培養的學生能夠與機器人產業集群對接、專業內容與行業標準對接、教學知識與生產流程對接、技能證書與行業證書對接，提高培養的學生與行業崗位的符合度、學生所學知識與行業目標需求的符合度。工業機器人技術專業技能模塊又可以分為常用技能模塊和專項技能模塊見表4。

表4 專業技能模塊分類

(四)機器人專業鏈拓展模塊

機器人專業鏈拓展模塊是在培養學生掌握工業機器人基本知識和技能的基礎上，提供給學生學習更多機器人專業產業鏈知識的一個學習空間，滿足學生對機器人專業集群理論的興趣和探索，見表5。由于每個學生的追求和愛好不一樣，所以每個學生對機器人專業集群中的不同細分知識需求不一樣，不同層次學生的發展要求也不一樣。機器人專業鏈拓展模塊要適應學生的個性發展，就要建立將專業鏈拓展模塊進行分類、分級。

表5 機器人專業鏈拓展模塊分類

按照機器人類型，可以將工業機器人分為多關節機器人、平面多關節機器人、坐標機器人、圓柱坐標機器人、并聯機器人等拓展模塊。專業鏈拓展模塊一般應該通過學分制教學進行教學和管理，加強學生的分類指導，課內課外相結合，采用個性化和信息化教學方式，提高學生自主學習能力，為學生在工業機器人的個性化發展提供條件。

四、結束語

為了滿足工業機器人技術專業的快速發展，應重構工業機器人技術專業的理論體系。工業機器人技術專業的理論體系應滿足機器人產業集群在新技術、新工藝，新領域的發展。工業機器人的理論體系包括了基礎理論模塊、專業理論模塊、專業技能模塊、機器人專業鏈拓展模塊。在構建工業機器人技術專業理論體系的基礎上，可以構建新的課程體系和人才培養目標。