高職高專工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)實訓基地建設(shè)方案的探討

李梅竹 王勝

摘要：工業(yè)機器人實訓基地的建設(shè)水平直接關(guān)系到工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量。首先介紹了工業(yè)機器人實訓基地的基本情況及建設(shè)原則，接著重點闡述了實訓基地建設(shè)規(guī)劃方案，包括基礎(chǔ)教學實訓室、離線編程仿真實訓室和綜合應(yīng)用實訓室三部分。最后總結(jié)工業(yè)機器人實訓基地建設(shè)的重要意義及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；實訓基地；高職高專

中圖分類號：TP242.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）23-0151-03

工業(yè)機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體生產(chǎn)設(shè)備，在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的工業(yè)機器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量、改善勞動環(huán)境、減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約原材料消耗、降低生產(chǎn)成本以及加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時對促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和工業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要意義。

近年來，我國不斷出臺新的政策支持工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2015年5月，國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》，戰(zhàn)略任務(wù)和重點中提出大力推進重點領(lǐng)域突破發(fā)展，確定發(fā)展高檔數(shù)控機床和機器人；2015年9月，國家制造強國戰(zhàn)略咨詢委員會正式發(fā)布《中國制造2025重點領(lǐng)域技術(shù)線路圖》，高檔數(shù)控機床和機器人被確定為未來十年十大重點發(fā)展領(lǐng)域之一，力爭到2025年從制造大國邁入制造強國行列。

高職教育要實現(xiàn)高質(zhì)量的人才培養(yǎng)目標，必須重視實訓基地的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展。本文旨在以服務(wù)高職高專工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標為核心，研究探討高職高專工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)實訓基地的建設(shè)方案，指導實訓基地建設(shè)沿著規(guī)范、高效的方向發(fā)展，為提高專業(yè)教育質(zhì)量提供有力保障。

1 工業(yè)機器人實訓基地簡介

高等職業(yè)教育是培養(yǎng)職業(yè)人的搖籃，因此從某種意義上說工業(yè)機器人實訓基地的建設(shè)水平直接關(guān)系到制造類人才培養(yǎng)的質(zhì)量。目前工業(yè)機器人實訓基地的主要功能是教學、培訓和科研，承擔實踐教學和學生職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)、開展職業(yè)技能培訓、鑒定和職業(yè)資格認證等。工業(yè)機器人實訓基地將企業(yè)實際生產(chǎn)任務(wù)搬到實訓基地作為任務(wù)，讓學生提前感受工作的實際壓力，在壓力的驅(qū)動下，培養(yǎng)學生的責任感、社會使命感和成就感，提前融入社會。

實訓基地是保證實訓教學過程得以實現(xiàn)，用于在校學生通過工學結(jié)合學習實踐技能的場所，實訓基地一般可分為校內(nèi)實訓基地和校外實訓基地兩種形式。本文的研究面向校內(nèi)實訓基地。工業(yè)機器人校內(nèi)實訓基地主要承擔我校工業(yè)機器人專業(yè)的專業(yè)技能課程的實訓教學任務(wù)?？梢蚤_展工業(yè)機器人原理、構(gòu)成相關(guān)知識 、操作工業(yè)機器人運動 、進行現(xiàn)場在線示教編程、進行工業(yè)機器人離線編程、相關(guān)器件的維護技能、結(jié)合工業(yè)機器人實現(xiàn)綜合應(yīng)用等實訓內(nèi)容。

2 實訓基地建設(shè)原則

（1）“技能培訓與技能鑒定相結(jié)合”的原則

我國的職業(yè)教育實行學歷證書與職業(yè)資格證書并重的制度，是按照國家制定的職業(yè)技能標準或任職資格條件，對接受職業(yè)教育的學生開展職業(yè)技能鑒定，使學生畢業(yè)時能同時獲得相應(yīng)的學歷證書和職業(yè)資格證書，在職業(yè)教育院校開展職業(yè)技能鑒定工作，是職業(yè)教育主動適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展和勞動就業(yè)準入制度的需要，也是學生求職就業(yè)的迫切要求。所以實訓基地的建設(shè)必須考慮此原則。

（2） “基于工作過程的理、虛、實一體化架構(gòu)”的原則

建成“理、虛、實”一體化系統(tǒng)，“理”是指圍繞典型應(yīng)用案例（稱為貫穿案例）及其工作過程構(gòu)建的、以教學資源和實驗指導資料為核心的課程資源包?！疤摗笔侵覆捎檬澜珙I(lǐng)先的虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的工業(yè)機器人虛擬仿真實訓軟件。“實”是指工業(yè)機器人及其典型應(yīng)用案例的實物實訓裝備。采用虛擬仿真軟件，在理論教學和實物實訓之間搭建起一個過渡的“橋梁”， 從而有效地解決理論教學與實物實訓難以有效融合的問題，使“理實一體”的教學與實訓理念得以有效貫徹。

圖1所示的理、虛、實一體化實訓中心主要由兩個功能區(qū)域構(gòu)成：一是教學仿真區(qū)，承擔理論教學與虛擬仿真實訓，主要由計算機、PAD、投影儀及配套教學辦公設(shè)備組成。二是實物實訓區(qū)，承擔工業(yè)機器人實物操作訓練，由工業(yè)機器人實物及綜合實訓項目裝備組成。另外，在兩個區(qū)域均布置展板、觸摸液晶屏等。條件允許的情況下，可將理論教學（含虛擬仿真實訓）與實物實訓規(guī)劃在同一個區(qū)域內(nèi)。教學示范、虛擬實訓、實物實訓的同步實施，實現(xiàn)“理、虛、實”的高度融合。

“理、虛、實”一體化系統(tǒng)是職業(yè)學校專業(yè)教學中探索創(chuàng)新出來的一種新型的教學模式，突破了以往理論與實踐相脫節(jié)的現(xiàn)象，教學環(huán)節(jié)相對集中。它強調(diào)充分發(fā)揮學生的自主能力，通過教師設(shè)定教學任務(wù)和教學目標，讓師生雙方邊教、邊學、邊做，全程構(gòu)建素質(zhì)和技能培養(yǎng)框架，豐富理論教學和實踐教學環(huán)節(jié)，提高教學質(zhì)量。

工業(yè)機器人實訓基地建設(shè)以“工業(yè)4.0”為背景，緊貼“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略，結(jié)合當前最前沿的工業(yè)機器人技術(shù)，以智慧工廠和智能制造為主題，搭建一個培養(yǎng)工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用人才的平臺。實訓基地建設(shè)以工業(yè)機器人專業(yè)課程體系為主線，配套所需的軟硬件，實現(xiàn)專業(yè)人才的培養(yǎng)。根據(jù)不同功能，分為工業(yè)機器人基礎(chǔ)教學實訓室、工業(yè)機器人離線編程仿真實訓室和工業(yè)機器人綜合應(yīng)用實訓室三部分。圖 2 工業(yè)機器人實訓基地建設(shè)方案布局圖。

3 實訓基地建設(shè)規(guī)劃

（1）工業(yè)機器人基礎(chǔ)教學實訓室

工業(yè)機器人基礎(chǔ)教學實訓室以《工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)》和《工業(yè)機器人現(xiàn)場編程》兩門專業(yè)核心課程為主線，配套工業(yè)機器人多功能教學工作站為實踐硬件平臺，包含豐富的教學資源和實驗指導資料。該實訓室以培養(yǎng)工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用人才為目標，可以提供工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)認知、關(guān)鍵部件組成、基本設(shè)置及操作、在線示教編程、簡單軌跡規(guī)劃、工作站結(jié)構(gòu)了解及搭建、工業(yè)機器人模擬工藝應(yīng)用實踐等內(nèi)容的教學工作，面對對象主要包括在校工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)及機械類、電氣控制類等專業(yè)的學生?？梢赃M行基礎(chǔ)教學和知識技能的培訓。圖3為工業(yè)機器人基礎(chǔ)教學工作站效果圖。

（2）工業(yè)機器人離線編程仿真實訓室

工業(yè)機器人離線編程仿真實訓室以《工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)及應(yīng)用》這門專業(yè)核心課程為主線，配套工業(yè)機器人離線編程仿真實訓工作站為實踐硬件平臺。該實訓室以培養(yǎng)工業(yè)機器人技術(shù)高級應(yīng)用人才為目標，以工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)為核心，可以提供工業(yè)機器人虛擬教學、離線編程仿真及應(yīng)用等內(nèi)容的教學工作，面對對象主要包括具有較高學習能力和技能水平的在校學生，使其深入學習工業(yè)機器人離線編程仿真技術(shù)，利用離線編程軟件配合工業(yè)機器人基礎(chǔ)教學實訓室中的硬件設(shè)備完成應(yīng)用實踐，充分了解離線編程相對于在線示教編程的優(yōu)勢，掌握工業(yè)機器人高級應(yīng)用中的復雜軌跡編程仿真方法。圖 4為工業(yè)機器人離線編程仿真實訓資源包。

（3）工業(yè)機器人綜合應(yīng)用實訓室

工業(yè)機器人綜合應(yīng)用實訓室以機床加工上下料實訓工作站、工業(yè)機器人碼垛工作站和組合式柔性生產(chǎn)線等為實踐硬件平臺。該實訓室以培養(yǎng)工業(yè)機器人系統(tǒng)集成及應(yīng)用人才為目標，可以提供工業(yè)機器人系統(tǒng)構(gòu)成、工藝實現(xiàn)方式、工作站設(shè)計方法、多站配合調(diào)試等內(nèi)容的教學工作，面對對象主要包括在校具有工業(yè)機器人基本操作和編程能力的學生。

機床加工上下料實訓工作站可承擔多種零件（如軸、盤類零件）的數(shù)控車、銑自動化協(xié)同加工任務(wù)。機器人除進行上下料工作外，還通過轉(zhuǎn)料盤進行工序間的零件傳送。更進一步地，還可承擔單臺機器人或兩臺機器人聯(lián)動的零件裝配項目實訓。教學及實訓內(nèi)容包括：項目設(shè)備、工裝、夾具認知，柔性制造任務(wù)的設(shè)計與實施方案，機器人抓取、上料裝夾、搬運、單機裝配、雙機協(xié)同裝配編程，編制接收、發(fā)出IO的程序，編制末端工具動作的程序，編制控制工件轉(zhuǎn)料盤等相關(guān)設(shè)備的邏輯與動作的程序。

組合式柔性生產(chǎn)線以數(shù)控車、數(shù)控銑兩個基本生產(chǎn)工位為核心，三臺機器人與機床、生產(chǎn)線裝備（如轉(zhuǎn)料盤、傳送線等）協(xié)同工作，完成各種零件的自動化加工任務(wù)，構(gòu)成靈活多變的綜合應(yīng)用實訓項目。生產(chǎn)線規(guī)劃了預留加工區(qū)域，可靈活配置其他加工工序，如焊接等。

4 總結(jié)

把工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的實訓基地建設(shè)成為實訓、教學體系合理、開放共享、特色鮮明、培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重要平臺。學生可了解常用工業(yè)機器人的組成部分和特性，掌握其使用方法，掌握多種機器人在不同行業(yè)的應(yīng)用需求并掌握其使用技巧，為畢業(yè)生進入系統(tǒng)集成企業(yè)并快速為企業(yè)和社會帶來價值提供了必要的條件。

目前工業(yè)機器人實訓基地的主要功能是完成校內(nèi)的教學、培訓和科研。而工業(yè)機器人實訓基地承擔社會小規(guī)模生產(chǎn)任務(wù)正是今后努力規(guī)劃的一項新功能，實訓基地的創(chuàng)收也可以用于實訓基地的再建設(shè)。

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【通聯(lián)編輯：王力】