谷明信

摘要：機器人教育對機器人工程人才的培養(yǎng)、機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。本文在分析我校開展機器人教育背景的基礎(chǔ)上，討論了應用型本科院校與傳統(tǒng)重點本科院校、高職院校對機器人工程人才培養(yǎng)的區(qū)別。簡述了我校在機器人理論教學、實踐教學、實訓平臺建設(shè)、機器人學科競賽等方面的情況，最后提出了機器人方向機器人教學的改進意見。

關(guān)鍵詞：機器人教育；機器人教學；應用型本科院校；機器人競賽

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）31-0121-02

一、引言

隨著我國勞動力成本快速上漲，人口紅利逐漸消失，生產(chǎn)方式向柔性、智能、精細轉(zhuǎn)變，構(gòu)建以智能制造為根本特征的新型制造體系迫在眉睫。機器人作為先進制造業(yè)的關(guān)鍵支撐裝備，在改善人類生活方式中起著重要作用。無論是在制造環(huán)境下的工業(yè)機器人，還是在非制造環(huán)境下的服務機器人，其研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用是衡量一個國家科技創(chuàng)新、高端制造發(fā)展水平的重要標志。大力發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)，對于推動我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快制造強國建設(shè)，改善人民生活水平具有重要意義。

2010年以來，中國機器人市場以年均36%的速度增長。2013年中國成為全球第一大工業(yè)機器人市場。然而，我國機器人市場多為國外品牌占領(lǐng)，整體機器人產(chǎn)業(yè)科研水平滯后，缺乏關(guān)鍵零部件，國產(chǎn)品牌機器人在機械加工和裝配等方面精度不夠，機器人工程人才缺少，這些都嚴重制約著機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國家和地方層面也出臺大量政策或規(guī)劃促進機器人產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開機器人工程人才的培養(yǎng)，高校是人才培養(yǎng)的重要基地。應用型本科院校本著融入地方經(jīng)濟、服務地方產(chǎn)業(yè)的原則，開展機器人教育為機器人產(chǎn)業(yè)提供人才。

在國外，機器人教育從基礎(chǔ)教育階段就已經(jīng)開始普及，機器人教育從幼兒園的啟蒙階段一直延續(xù)到高等教育階段。在國內(nèi)，東北大學趙姝穎提出以DIY理念推動教育機器人的研發(fā)和應用，將機器人教育內(nèi)容化整為零，充分發(fā)揮機器人教育的后發(fā)優(yōu)勢。佛山職業(yè)技術(shù)學院提出校企合作、項目引領(lǐng)、課崗融通的人才培養(yǎng)模式，依托佛山市機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，從事工業(yè)機器人生產(chǎn)及應用，培養(yǎng)從事工業(yè)機器人安裝、編程、調(diào)試、運行維護、銷售等工作的復合型高端技能人才。機器人教育是最近幾年新興的教育領(lǐng)域，國內(nèi)各高校爭相開展機器人教育。

重慶文理學院作為應用型本科院校，面向重慶市汽車摩托車及裝備制造等支柱產(chǎn)業(yè)和機器人、數(shù)控車床等高端智能裝備戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，立足永川區(qū)機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)基地，開展機器人教育進行機器人工程人才的培養(yǎng)具有重要意義。

二、應用型本科院校機器人工程人才培養(yǎng)區(qū)別

應用型本科院校對機器人工程人才的培養(yǎng)既有別于高職高專院校培養(yǎng)的技能型人才，又要區(qū)別于傳統(tǒng)研究型本科院校培養(yǎng)的學術(shù)型人才（見表1）。目前高職高專的機器人人才培養(yǎng)，主要是從事工業(yè)機器人及配套設(shè)備的基本應用、安裝調(diào)試、運行維護、售前售后的技術(shù)服務。如重慶電子工程職業(yè)學院、無錫職業(yè)技術(shù)學院，黃岡職業(yè)技術(shù)學院等。研究型本科院校，如東南大學2016年設(shè)立了全國首個機器人工程本科專業(yè)，培養(yǎng)懂設(shè)計和研發(fā)的系統(tǒng)工程師。多數(shù)重點大學機器人人才培養(yǎng)是在研究生階段作為一個研究方向。如哈爾濱工業(yè)大學依托機器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室開展碩士、博士研究生的培養(yǎng)。應用型本科院校應根據(jù)地方產(chǎn)業(yè)需求，培養(yǎng)分層遞進式機器人集成應用工程師。

三、機器人教育的具體實踐

機器人教育以機器人為教學研究平臺，從課堂教學、實驗實訓教學、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、學科競賽、第二課堂、校企合作等方面進行“分層遞進”模式機器人工程人才培養(yǎng)。

1.機器人理論教學。我校在機械工程專業(yè)中設(shè)置了工業(yè)機器人方向，為本科生開設(shè)了《機器人導論》、《機器人使用與維護實訓》、《機器人控制技術(shù)實訓》、《機器人創(chuàng)新設(shè)計與制作》課程等?！稒C器人導論》主要學習機器人基本概念、性質(zhì)、組成、應用，機器人運動學、運動正反解、空間坐標變換、機器人動力學、機器人控制、機器人傳感檢測技術(shù)等，使學生對機器人控制及運動形式有個初步了解。《機器人創(chuàng)新設(shè)計與制作》主要依托模塊化機器人平臺開展各種不同構(gòu)型的機器人設(shè)計，使學生綜合運用各種工程和技能來實現(xiàn)一個機器人項目，從而得到工程應用和創(chuàng)新創(chuàng)意訓練。

2.機器人實踐教學。機器人實踐教學依托機器人實驗實訓平臺，需要機械結(jié)構(gòu)建模設(shè)計、軌跡規(guī)劃、伺服驅(qū)動與控制、傳感器與檢測等多學科融合。機器人實踐教學過程中建立從簡單到復雜，從低級到高級，從單一基本技能到綜合技能再到創(chuàng)新設(shè)計技能，能力進階的系列化實驗實訓項目化教學體系。逐步建立機器人實踐教學數(shù)據(jù)庫，使學生在學校受到機器人工程師完整的訓練，形成可以推廣的教學成果與經(jīng)驗。

3.機器人課外教學。機器人教學的第二課堂包括機器人創(chuàng)新設(shè)計與制作-暑假優(yōu)秀工程師、機器人相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計、機器人學科競賽、學生科研、學生社團等。暑假優(yōu)秀工程師是利用假期兩周的時間，組織學生以項目制工程應用為目標的實訓。自2013年重慶文理學院機電工程學院成立以來，積極組織學生參加各類機器人大賽，包括重慶市移動機器人大賽、中國機器人大賽暨Robocup公開賽、尚和杯中國機器人大賽、挑戰(zhàn)杯等。獲得國家級獎項8次，省部級獎項20余次。

4.機器人實驗實訓平臺建設(shè)。為提高學生在機器人工程應用能力，必須讓學生走出課堂走進實驗實訓室，因此需要構(gòu)建機器人實驗實訓平臺-工業(yè)機器人實訓平臺和智能教育機器人實訓平臺。目前已建有模塊化機器人創(chuàng)新設(shè)計實訓室、工業(yè)機器人及智能視覺實訓室、OTC焊接機器人實訓室、機器人設(shè)計與仿真實驗室、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成實訓室、機電液傳動控制實驗室、PLC原理及應用實驗室、工業(yè)自動控制實驗室、3D打印設(shè)計實訓室等，為機器人工程人才培養(yǎng)提供堅實基礎(chǔ)。

四、機器人教育思考及建議

1.雖然已開展機器人工程人才的教學，但機器人課程體系并不完善，尚未形成學科專業(yè)。機器人實驗實訓平臺應與機器人課程配套，完善機器人實驗課程的內(nèi)容。機器人配套教育資源要逐漸自主化、系統(tǒng)化，建立機器人理論教學、實驗教學數(shù)據(jù)庫。

2.需進一步整合學校資源，加大師資投入。使更多的教師、學生從事機器人科學研究、學科競賽，進一步與機器人制造商、機器人系統(tǒng)集成商、機器人應用企業(yè)合作辦學，開展項目研究。

參考文獻：

[1]趙姝穎，張云洲，余建德，張渡.機器人在教育領(lǐng)域應用的探索與實踐[J].機器人技術(shù)與應用，2016，（1）.

[2]羅庚興，李大成.基于產(chǎn)業(yè)需求的高職工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)研究-以佛山市為例[J].職業(yè)教育研究，2016，（8）.

[3]王劍，馬宏緒，黃茜薇，劉建平.關(guān)于本科教育機器人教學的思考[J].電氣電子教學學報，2011，（4）.