重構工業(yè)機器人技術專業(yè)理論體系研究

郭婷 盧鑫

一、引言

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

二、工業(yè)機器人技術專業(yè)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(yè)機器人產業(yè)正在快速發(fā)展，從基礎工業(yè)到各個高端制造業(yè)都將工業(yè)機器人的發(fā)展作為一個戰(zhàn)略布局。從發(fā)達國家到發(fā)展中國家都在大力投資工業(yè)機器人領域，將工業(yè)機器人作為國家高端制造業(yè)、智能制造業(yè)的一部分。全球工業(yè)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(yè)機器人得到了快速發(fā)展。

我國的工業(yè)機器人技術從20世紀80年代開始起步，工業(yè)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(fā)展，我國已經初步形成了機器人產業(yè)集群。在這個產業(yè)集群中涵蓋了機器人產業(yè)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(yè)、國防領域、軍工產品、汽車行業(yè)、民生服務等領域都離不開機器人產業(yè)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(yè)。隨著工業(yè)機器人行業(yè)的快速發(fā)展和工業(yè)機器人市場的不斷擴容，各行各業(yè)對工業(yè)機器人的要求也越來越高，其中對工業(yè)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(yè)機器人最新技術的專業(yè)人才。傳統的工業(yè)機器人的專業(yè)理論體系已經不能適應行業(yè)的發(fā)展需求。市場的發(fā)展，需要我們對工業(yè)機器人技術專業(yè)的理論體系進行調整與更新，以適應特色化、專業(yè)化、精細化和技術化工業(yè)機器人的發(fā)展。重構工業(yè)機器人人才所需的理論體系才能適應機器人專業(yè)集群的需求，培養(yǎng)出行業(yè)需求的應用型工業(yè)機器人才。

三、重構工業(yè)機器人技術專業(yè)理論體系

工業(yè)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(yè)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(huán)境下的體力勞動，如焊接、機械加工、搬運、裝配、分揀等生產環(huán)節(jié)，提高勞動生產效率和提高產品質量。工業(yè)機器人在不斷的快速進步和擴張，其專業(yè)理論體系應符合機器人產業(yè)集群的需求。工業(yè)機器人技術專業(yè)的理論體系包括了基礎理論模塊、專業(yè)理論模塊、專業(yè)技能模塊、機器人專業(yè)鏈拓展模塊。在構建工業(yè)機器人技術專業(yè)理論體系的基礎上，可以構建新的課程體系和人才培養(yǎng)目標。

（一）基礎理論模塊

工業(yè)機器人技術專業(yè)的理論模塊是工業(yè)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(fā)展方向進行選擇，選修理論主要培養(yǎng)學生在工業(yè)機器人方面的個性化發(fā)展。通過基礎理論課教學讓學生掌握工業(yè)機器人技術專業(yè)所需的理論、人文、社會和心理等基本理論。工業(yè)機器人技術專業(yè)的基礎理論模塊有六個內容，這六個內容是：工業(yè)機器人的機械技能、工業(yè)機器人的電氣技能、工業(yè)機器人的操作技能、工業(yè)機器人的維護技能、工業(yè)機器人的設計安裝技能、勞動價值與可持續(xù)發(fā)展能力。工業(yè)機器人基礎理論體系見表1。

（二）專業(yè)理論模塊

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

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

（三）專業(yè)技能模塊

專業(yè)技能模塊是學生在學習理論知識的同時，學會工業(yè)機器人的專業(yè)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(yè)技能模塊要對接企業(yè)的實際崗位，使培養(yǎng)的學生能夠與機器人產業(yè)集群對接、專業(yè)內容與行業(yè)標準對接、教學知識與生產流程對接、技能證書與行業(yè)證書對接，提高培養(yǎng)的學生與行業(yè)崗位的符合度、學生所學知識與行業(yè)目標需求的符合度。工業(yè)機器人技術專業(yè)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。

（四）機器人專業(yè)鏈拓展模塊

機器人專業(yè)鏈拓展模塊是在培養(yǎng)學生掌握工業(yè)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(yè)產業(yè)鏈知識的一個學習空間，滿足學生對機器人專業(yè)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(yè)集群中的不同細分知識需求不一樣，不同層次學生的發(fā)展要求也不一樣。機器人專業(yè)鏈拓展模塊要適應學生的個性發(fā)展，就要建立將專業(yè)鏈拓展模塊進行分類、分級。

按照機器人類型，可以將工業(yè)機器人分為多關節(jié)機器人、平面多關節(jié)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(yè)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(yè)機器人的個性化發(fā)展提供條件。

四、結束語

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

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[基金項目：深圳信息職業(yè)技術學院2021年校級教育教學改革研究與實踐項目“以教育部工業(yè)機器人開放式公共實訓基地為載體的‘三位一體人才培養(yǎng)模式的實踐研究”（2021jgyb40）。]

責任編輯 朱守鋰07D24E9D-111D-4409-B3F6-37FE1D3B63FE