工業(yè)機器人技術(shù)在模塊化教學(xué)中的應(yīng)用探討

工業(yè)機器人技術(shù)在模塊化教學(xué)中的應(yīng)用探討摘要：工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展日新月異，企業(yè)和社會對于高素質(zhì)技術(shù)人才的需求愈加強烈，所以在教學(xué)中必須不斷地與時俱進(jìn)，教育教學(xué)方式也要進(jìn)行不斷改革，在工業(yè)機器人技術(shù)課程的教學(xué)中不斷完善課程體系的建設(shè)，充分運用模塊化教學(xué)理念，使工業(yè)機器人技術(shù)課程得到有效地開展，以提高學(xué)生的全面素質(zhì)與職業(yè)能力，為國家和社會培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會和企業(yè)需要的高素質(zhì)綜合型人才。本文主要分析工業(yè)機器人技術(shù)在模塊化教學(xué)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人；模塊化；課程體系引言隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷改革與發(fā)展，我國工業(yè)制造業(yè)依托著科技的進(jìn)步也在穩(wěn)步向前，尤其是工業(yè)機器人的發(fā)展尤為迅速，但與發(fā)達(dá)國家相比，我國在技術(shù)型人才的培養(yǎng)上仍具有很大的差距，所以開展工業(yè)機器人課程對于專業(yè)型人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義，但由于我國傳統(tǒng)的教育模式根深蒂固，加上工業(yè)機器人課程內(nèi)容晦澀難懂，使得教師在進(jìn)行工業(yè)機器人課程教學(xué)的過程中受到很大的阻力，所以教師在教學(xué)中必須采用多樣的教學(xué)方式，不斷地完善課程體系建設(shè)，通過模塊化教學(xué)不斷提高教學(xué)質(zhì)量，完善傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，優(yōu)化教學(xué)機制。1、實訓(xùn)平臺組成工業(yè)機器人模塊化綜合實訓(xùn)平臺組成，由埃夫特ER3B-C30六自由度工業(yè)機器人、實訓(xùn)平臺框架、觸摸屏、PLC、快換工具、軌跡繪畫模塊、RFID裝配分揀模塊、變位焊接模塊、皮帶線上料碼垛模塊、視覺檢測模塊、對射光幕裝置、多功能夾具單元及設(shè)備資源包組成?？梢酝瓿晒I(yè)機器人夾具選擇、軌跡規(guī)劃、分揀、焊接、打磨、碼垛、視覺檢測等典型應(yīng)用。各模塊基座采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，模塊集成電路與氣路航插可在定位基座上實現(xiàn)快速更換，后續(xù)根據(jù)新的技術(shù)的學(xué)習(xí)要求也可以方便地方便地增加新的模塊。本套設(shè)備可以在有限的機器人運動臂展范圍內(nèi)實現(xiàn)更多功能的訓(xùn)練。2、工業(yè)機器人專業(yè)課程體系構(gòu)建現(xiàn)象目前，多數(shù)院校已經(jīng)開設(shè)了機器人專業(yè)課程體系，但基本上都是從原來機電一體化技術(shù)、電氣自動化技術(shù)專業(yè)發(fā)展而來的，其課程也基本上是從原來的專業(yè)照搬而來。在這種背景下，工業(yè)機器人課程體系構(gòu)建中也暴露出諸多問題。具體來說，集中體現(xiàn)在以下幾個方面。2.1課程體系分類不夠恰當(dāng)當(dāng)前，院校工業(yè)機器人專業(yè)培養(yǎng)方案中，基本上都是按照公共基礎(chǔ)課、專業(yè)課設(shè)置教學(xué)目標(biāo)。這種分類方式雖然有助于學(xué)校設(shè)置課時、安排課程學(xué)習(xí)、明確教學(xué)重點。但在具體的分類方式上，依然存在一些問題。在公共基礎(chǔ)課的分類中，常常將電工基礎(chǔ)、電機控制線路、機械制圖這幾門課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，且在專業(yè)課的劃分中也存在一定的問題。由于這些課程分類不夠明確，在具體的教學(xué)實踐中，極容易導(dǎo)致機器人專業(yè)教學(xué)安排、教學(xué)課時的分配上出現(xiàn)不夠恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，致使整個教學(xué)環(huán)節(jié)銜接不夠緊密，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。2.2實訓(xùn)安排不夠合理基于工業(yè)機器人專業(yè)的特點，對學(xué)生的實踐能力要求比較高，學(xué)生不僅要具備相關(guān)的理論知識，還應(yīng)具備極強的動手操作能力、問題分析和解決問題的能力等。但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在具體的人才培養(yǎng)中，實訓(xùn)實習(xí)環(huán)節(jié)依然存在諸多問題：部分學(xué)校只安排了焊工實訓(xùn)的項目，但具體實訓(xùn)過程中僅僅只有焊工技術(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以滿足學(xué)生的實訓(xùn)要求；針對工業(yè)機器人實訓(xùn)安排時，針對車床、銑床、磨床等技術(shù)操作點，學(xué)校雖然已經(jīng)準(zhǔn)備了相關(guān)的實訓(xùn)操作設(shè)備，但并未安排相關(guān)的實訓(xùn)內(nèi)容。另外，針對工業(yè)機器人中所需要的電器元件識別、電路板焊接、導(dǎo)線布置等多方面內(nèi)容實訓(xùn)比較少。如此，嚴(yán)重制約了人才培養(yǎng)質(zhì)量。3、工業(yè)機器人技術(shù)在教學(xué)中的模塊化教學(xué)3.1加強實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實操能力為對工業(yè)機器人課程進(jìn)行有質(zhì)量的教學(xué)，必須在教學(xué)過程中進(jìn)行模塊化教學(xué)，其中重要的環(huán)節(jié)就是在教學(xué)過程中加強實驗教學(xué)，從而不斷地提高學(xué)生的實際操作的能力。在教育教學(xué)過程中要改變重理論輕實踐的教學(xué)方式，將實驗的教學(xué)環(huán)節(jié)作為整個工業(yè)機器人技術(shù)課程教學(xué)的一個模塊，有效利用學(xué)校中以及企業(yè)中的現(xiàn)有資源，建設(shè)一個能夠為高校技術(shù)人才提供實踐的教學(xué)基地，或者通過有效的校企合作使學(xué)生能夠得到充足的實踐操作，使學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實踐中，同時能夠充分調(diào)動學(xué)生對于工業(yè)機器人技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情與積極性，提高自主學(xué)習(xí)的能力，并且將過程中產(chǎn)生的問題與收獲及時對教師進(jìn)行反饋，從而提高教師教學(xué)質(zhì)量，提高課堂教學(xué)效率。通過該實訓(xùn)教學(xué)設(shè)計由淺入深、循序漸進(jìn)，將工業(yè)機器人專業(yè)的多種技術(shù)進(jìn)行了綜合應(yīng)用，并采用了新工科背景下的實例項目設(shè)計教學(xué)模式，把繁雜的實訓(xùn)過程變得清晰有序，學(xué)生通過不同工作過程的訓(xùn)練，能夠融會貫通，掌握常見的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)的裝調(diào)方法和基本維護(hù)知識。3.2采用問題學(xué)習(xí)法，提高教學(xué)質(zhì)量工業(yè)機器人技術(shù)課程模塊化教學(xué)的有效開展，必須提高學(xué)生探索問題的能力。教師在教學(xué)中需要引導(dǎo)學(xué)生主動地去發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)課程中存在的問題，并通過問題的提出，引導(dǎo)學(xué)生以自己的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行解決，遇到解決不了的，再由教師進(jìn)行記錄總結(jié)，將學(xué)生的所有問題進(jìn)行統(tǒng)一講解，不僅可以提高學(xué)生對于課程的認(rèn)識，而且能夠提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，教師在此過程中也可以充分了解每一位同學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)度與對于工業(yè)機器人課程的理解程度，從而有針對性地改進(jìn)教學(xué)模式，進(jìn)一步提高教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量。3.3科學(xué)設(shè)計課程體系針對當(dāng)前院校工業(yè)機器人專業(yè)課程設(shè)計不夠科學(xué)、合理的現(xiàn)狀，應(yīng)按照不同課程的類別，對其專業(yè)課程進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，最終提升課堂教學(xué)效果。針對專業(yè)課程來說，應(yīng)結(jié)合工業(yè)機器人工作類型，開設(shè)計算機編程、安裝與調(diào)試、后期維修等課程，旨在提升相關(guān)人才能夠完成工業(yè)機器人現(xiàn)場和離線編程設(shè)計任務(wù)，適當(dāng)調(diào)試機器人整體運行狀況，對工業(yè)機器人本體狀況進(jìn)行跟蹤和維護(hù)等；針對核心課程來說，應(yīng)開設(shè)工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)三維建模課程，使學(xué)生具備極強的系統(tǒng)集成能力，能夠很好地控制外圍設(shè)備；還應(yīng)積極開展工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術(shù)、可編程控制技術(shù)、現(xiàn)場總線與組態(tài)控制技術(shù)、工業(yè)機器人系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)相關(guān)課程；開設(shè)專業(yè)拓展課程：針對工業(yè)機器人集成系統(tǒng)而言，由于其引入了機電一體化的技術(shù)，還應(yīng)開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、液壓氣動、工裝夾具等相關(guān)課程，以便于學(xué)生在日后更好地開展工作[2]。另一方面，在優(yōu)化工業(yè)機器人專業(yè)課程體系構(gòu)建時，還應(yīng)立足于學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱的現(xiàn)狀，由于其物理知識比較淺薄，工業(yè)機器人專業(yè)基礎(chǔ)知識則是電學(xué)和基礎(chǔ)力學(xué)。學(xué)生已有的專業(yè)知識，難以滿足工業(yè)機器人教學(xué)的要求。面對這一現(xiàn)狀，在優(yōu)化課程體系構(gòu)建時，應(yīng)針對學(xué)生物理基礎(chǔ)知識薄弱的現(xiàn)狀，設(shè)置機電方向的物理課程，以便于學(xué)生更好地進(jìn)行工業(yè)機器人專業(yè)學(xué)習(xí)。3.4多樣化教學(xué)模式工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)的知識抽象復(fù)雜，更過于專業(yè)性，也因這種復(fù)雜與專業(yè)性特征的存在使得學(xué)生無法全面了解理論知識要點，甚至還會打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，降低學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，從而影響工業(yè)機器人課程的理論知識教學(xué)質(zhì)量研究。在實際教學(xué)中，建議專業(yè)教師采取多樣化的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，進(jìn)而要求專業(yè)教師在這個過程中需要充分使用教學(xué)一體機、移動終端設(shè)備、工業(yè)機器人實訓(xùn)室設(shè)備等，運用視頻展示、微課、機器人工作站實訓(xùn)操作教學(xué)等方式，讓學(xué)生能夠充分理解機器人理論知識，將機器人理論知識與實踐相結(jié)合起來，真正了解機器人專業(yè)課程的魅力。多樣化的教學(xué)模式也更加能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，讓學(xué)生始終對這一門課程保持良好的熱情以及正確的認(rèn)識，借助現(xiàn)代設(shè)備給學(xué)生講解工業(yè)機器人的理論知識，讓學(xué)生參與實踐學(xué)習(xí)中。3.5機器人操作及維護(hù)項目設(shè)計項目實施為期二周。該實訓(xùn)項目的設(shè)計目的主要是使學(xué)生基本了解編程系統(tǒng)和基本操作指令。（1）工業(yè)機器人的基礎(chǔ)操作。安裝工業(yè)機器人編程調(diào)試軟件，認(rèn)識機器人示教器，掌握機器人示教器按鍵功能，學(xué)習(xí)示教器的操作，了解示教界面顯示功能。（2）工業(yè)機器人編程。學(xué)習(xí)簡單的I/O分配，結(jié)合PLC相關(guān)知識點對工業(yè)機器人進(jìn)行簡單的編程，包括：快換夾具的編寫，工業(yè)機器人平面軌跡運行的編寫，工業(yè)機器人垂直軌跡運行的編寫，涂膠、碼垛運行的編寫。（3）設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。能夠按照機器人操作規(guī)程對機器人進(jìn)行安全檢查，根據(jù)系統(tǒng)的異常、機械故障進(jìn)行簡單的維修和保養(yǎng)，工業(yè)機器人的日、周、月檢查與維護(hù)。通過學(xué)習(xí)機器人基本操作和與外圍設(shè)備建立通訊連接、編寫程序，讓機器人實現(xiàn)預(yù)定運動軌跡功能，為綜合實訓(xùn)奠定基礎(chǔ)。在實訓(xùn)項目中，運動軌跡可編程操作是工業(yè)機器人綜合應(yīng)用的基礎(chǔ)，通過實物學(xué)習(xí)工業(yè)機器人相關(guān)知識、設(shè)備和實用技能，是提高工業(yè)機器人應(yīng)用能力的有效手段。通過實訓(xùn)項目可以引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化編程思想，提升學(xué)生對工業(yè)機器人軟硬件資源的應(yīng)用能力。結(jié)束語工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前世界先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要的裝備和手段，已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志。我國制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級的重要時期，人工成本的上升以及環(huán)境問題的制約不斷的沖擊著傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展，而工業(yè)機器人技術(shù)的引進(jìn)應(yīng)用正是破解這些沖擊的有力手段。因此近年來中國工業(yè)機器人市場持續(xù)表現(xiàn)強勁，市場容量不斷擴(kuò)大，國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)園不斷新建。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展急需大量高素質(zhì)的工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用技能型專業(yè)人才，因此國內(nèi)各大專院校都陸續(xù)的開設(shè)了工業(yè)機器人技術(shù)的相關(guān)專業(yè)，而理論必須綜合實踐應(yīng)用才能培養(yǎng)出優(yōu)秀技能扎實的專業(yè)人才，使得相關(guān)學(xué)校急需結(jié)構(gòu)簡單、便于教學(xué)、功能齊全、性價比高的工業(yè)機器人培訓(xùn)設(shè)備。參考文獻(xiàn)：虞嘉丞.工業(yè)機器人基礎(chǔ)教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備開發(fā)探究[J].河北農(nóng)機，2020（12）：74-75.葉輝.多功能工業(yè)機器人實訓(xùn)設(shè)置的設(shè)計[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用，2018（3）：41-43.李公文，黃福建，余春.工業(yè)機器人教學(xué)實訓(xùn)設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)