應(yīng)用型高校開設(shè)機器人專業(yè)的必要性和初步探索

金鑫　耿娜

摘要：機器人的研究是一個多領(lǐng)域、多學(xué)科交叉的新工科方向，面對國家新工科建設(shè)的需求，機器人的教學(xué)工作應(yīng)該依據(jù)學(xué)校層次體現(xiàn)不同特色，對于應(yīng)用型高校可以開展偏向機器人機械本體結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的設(shè)計，以及機器人集成應(yīng)用、檢測與維修、生產(chǎn)運行與管理等人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型；機器人專業(yè)；探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）04-0158-02

一、引言

東南大學(xué)是第一個正式在本科階段設(shè)立機器人專業(yè)的全國普通高等院校，截止到2017年4月，我國已經(jīng)有402所高校開設(shè)了機器人及相關(guān)專業(yè)，包括清華大學(xué)、東北大學(xué)等傳統(tǒng)工科學(xué)校也正式開設(shè)機器人本科專業(yè)。但大多數(shù)985、211類的高校，通常不設(shè)置機器人專業(yè)，而是將其設(shè)置為自動化大類專業(yè)中的一個學(xué)科方向；大多數(shù)應(yīng)用型本科院校，則突出自身辦學(xué)特色，積極申報了機器人工程專業(yè)，但多以工業(yè)機器為主；而與本科高校不同，不少職業(yè)院校近幾年陸續(xù)開辦了機器人相關(guān)專業(yè)，則主要以工業(yè)機器人的應(yīng)用型教育為主。

二、機器人分類及開設(shè)的必要性

1.機器人專業(yè)的分類。機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類的工作。

我國從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種機器人。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進機器人，包括：服務(wù)機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、機器人化機器等。

在特種機器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務(wù)機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。國際上的機器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機器人，這和中國的分類是一致的。

2.機器人專業(yè)特點。機器人的技術(shù)按照通常的理解分為三個部分，感知、認知和行為控制。感知主要是基于視覺，聽覺及各種傳感器的信息處理；認知部分則負責(zé)更高層的語義處理，如推理、規(guī)劃、記憶、學(xué)習(xí)等；行為控制部分專門對機器人的行為進行控制。所涉及的知識橫跨機械、電子、控制、計算機以及人工智能等多學(xué)科，是一個多領(lǐng)域交叉的綜合性學(xué)科。

僅對于多自由度工業(yè)機器人這一方向來說，所涉及的知識就相當(dāng)廣泛。歸納起來是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合以及機電一體化技術(shù)等等。而當(dāng)今第三代智能工業(yè)機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是和人工智能、控制和計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。

3.國家發(fā)展的需要。根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和當(dāng)前國家推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實施“一帶一路”、“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，為推進新工科的建設(shè)與發(fā)展，機器人和人工智能等跨學(xué)科綜合性技術(shù)，將作為國家中長期發(fā)展的重中之重。

4.國內(nèi)外市場的需要。隨著傳統(tǒng)制造業(yè)的改造提升、人工成本的快速提高，促使企業(yè)不得不考慮用更多的機器人來代替人工，中國已經(jīng)成為全球規(guī)模最大的工業(yè)機器人市場，亟須懂機器人原理，又會維修、維護的技術(shù)人才。開設(shè)工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)。從研究型大學(xué)到應(yīng)用型高校再到高職高專，專業(yè)劃分越來越細致，特色越來越突出，直接反映職業(yè)特色和市場需求。

5.學(xué)生成長的需要。到目前為止，在理工科領(lǐng)域還沒有一個學(xué)科方向能像機器人專業(yè)一樣，技術(shù)綜合程度那么高，學(xué)科領(lǐng)域跨度那么廣。學(xué)生在經(jīng)歷了本科階段學(xué)習(xí)之后，無論從就業(yè)層次的維度，還是從就業(yè)面的廣度也是前所未有的，特別是如果再經(jīng)歷研究生階段的拔高培養(yǎng)，或者去國外深造以后，就業(yè)的前景將更為廣闊。即使學(xué)好其中的部分專業(yè)課或基礎(chǔ)課，學(xué)生所具備的能力也完全能滿足當(dāng)今社會上工科發(fā)展的需求。

三、應(yīng)用型本科院校開設(shè)機器人專業(yè)的培養(yǎng)目標

應(yīng)用型本科院校要開設(shè)機器人專業(yè)，其目的就是：培養(yǎng)具有扎實的自然科學(xué)、人文社會科學(xué)和工程技術(shù)基礎(chǔ)，掌握各類機器人機械本體結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)的設(shè)計，以及機器人集成應(yīng)用、檢測與維修、生產(chǎn)運行與管理等專業(yè)知識，受到較強工程實踐和研究能力的訓(xùn)練，能從事機器人工程領(lǐng)域內(nèi)的機器人整機、核心零部件、控制系統(tǒng)設(shè)計，以及機器人系統(tǒng)應(yīng)用等相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用維護及管理工作，具有良好的經(jīng)濟、安全和環(huán)保意識，具有人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感、工程職業(yè)道德及國際視野的機器人工程領(lǐng)域的高級技術(shù)人才，預(yù)期發(fā)展成為所在領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)骨干或管理骨干。

四、目前所做的嘗試

1.開設(shè)全校型選修課。首先，我們在全校范圍內(nèi)包含本科生和研究生，開設(shè)了《機器人與現(xiàn)代生活》、《機器人導(dǎo)論》兩門課程，對機器人的概況進行廣泛的宣傳普及式教育。目前，從最初的每學(xué)年開設(shè)一次，現(xiàn)在發(fā)展到每學(xué)期開設(shè)兩次，可見學(xué)生們對這個專業(yè)的開展有著強烈的愿望，也想通過這些選修課拓寬自己的知識面和豐富自己的知識儲備。

2.相關(guān)專業(yè)資源整合。機器人專業(yè)有著自身的專業(yè)屬性和行業(yè)特點，比如機械自動化專業(yè)、電氣自動化專業(yè)和工業(yè)自動化專業(yè)是目前機器人專業(yè)的主要前身專業(yè)，再輔以人工智能、傳感測控技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機等專業(yè)相關(guān)知識，經(jīng)過校院兩級和校外機器人領(lǐng)域?qū)＜业亩喾秸撟C，在學(xué)校的機電工程系首先形成了一個機器人方向?qū)W生社團。

目前這個社團已經(jīng)代表學(xué)校，參加了全國工程機器人大賽獲得了特等獎冠軍一項、一等獎三項的好成績，而且社團成員就業(yè)非常搶手，學(xué)生在大三暑假就被國內(nèi)知名企業(yè)搶先預(yù)定，并在大四畢業(yè)實習(xí)階段可以在公司帶薪實習(xí)，優(yōu)先提前轉(zhuǎn)正。學(xué)院正準備以機電系為班底，綜合電氣、控制和計算機等相關(guān)專業(yè)的師資力量，重點申報本校的機器人工程專業(yè)。

五、今后的發(fā)展方向

如今機器人發(fā)展的特點可概括為：橫向上，應(yīng)用面越來越寬。由95%的工業(yè)應(yīng)用擴展到更多領(lǐng)域的非工業(yè)應(yīng)用。像做手術(shù)、采摘水果、剪枝、巷道掘進、偵查、排雷，還有空間機器人、潛海機器人，機器人應(yīng)用無限制，只要能想到的，就可以去創(chuàng)造實現(xiàn)；縱向上，機器人的種類會越來越多，像進入人體的微型機器人，已成為一個新方向，可以小到像一個米粒般大??；機器人智能化也得到加強，機器人會更加聰明。

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》、《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)。機器人專業(yè)作為新工科建設(shè)的著力點，必將成為建設(shè)的主力方向，成為今后長期發(fā)展的新型工科專業(yè)。

參考文獻：

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Abstract：Research on robotic is a new multi-filed and multidisciplinary engineering direction.Facing with the country's new demand of engineering construction，robot teaching should reflect different characteristics according to different university levels.Hence，for application-oriented universities，they can carried out the training of talents who tend towards to robot manipulator structure and the design of the control system，the robot integration application，detection and maintenance，operation and management and so on.

Key words：application-oriented universities；major of robotic；explore