李公文 余春

[摘? ? ? ? ? ?要]? 結(jié)合真實(shí)的學(xué)校建設(shè)方案，提煉出一套符合職業(yè)院校特點(diǎn)的機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)方案，方案根據(jù)學(xué)生能力培養(yǎng)過程，設(shè)置實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，由基礎(chǔ)到復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)循序漸進(jìn)式的培養(yǎng)。通過深度融合工業(yè)場(chǎng)景的再現(xiàn)式教育模式，一方面可充分訓(xùn)練學(xué)生的上機(jī)動(dòng)手能力，熟悉真實(shí)工業(yè)環(huán)境，另一方面也可作為青年教師教研、教改課題的支撐。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 產(chǎn)教融合;工業(yè)機(jī)器人;實(shí)訓(xùn)中心

[中圖分類號(hào)]? G717? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）11-0242-02

一、引言

2015年5月8日，國務(wù)院正式發(fā)布了《中國制造2025》，對(duì)我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越發(fā)展作出了整體部署，《中國制造2025》所提出的十大重點(diǎn)領(lǐng)域就包括機(jī)器人。2016年3月，工信部、財(cái)政部、發(fā)改委三部委聯(lián)合發(fā)布的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》中明確指出要組織實(shí)施機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃，加強(qiáng)大專院校機(jī)器人相關(guān)專業(yè)學(xué)科建設(shè)，加大機(jī)器人職業(yè)培訓(xùn)教育力度，加快培養(yǎng)機(jī)器人行業(yè)急需的高層次技術(shù)研發(fā)、管理、操作、維修等各類人才。

工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備，也是國家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國目前開設(shè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的中、高職院校達(dá)300所，重點(diǎn)培養(yǎng)機(jī)器人操作、維修等應(yīng)用型人才。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)作為職業(yè)教育的重要一環(huán)，機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)是職業(yè)教育培養(yǎng)高技能人才的重要保障，是教學(xué)、科研、培訓(xùn)、生產(chǎn)等多功能的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所，如何建設(shè)一個(gè)符合職業(yè)教育規(guī)律、適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程、全方位提升技術(shù)技能水平的一流專業(yè)實(shí)訓(xùn)中心將是一個(gè)值得探討的問題。

二、建設(shè)原則與規(guī)劃思路

（一）堅(jiān)持實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)與技能鑒定相結(jié)合

按照我國職業(yè)教育學(xué)歷證書與職業(yè)資格證書并重的制度，在安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)時(shí)，對(duì)照相應(yīng)的職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)或任職資格條件，對(duì)接受職業(yè)教育的學(xué)生開展職業(yè)技能鑒定，使學(xué)生畢業(yè)獲得畢業(yè)證書時(shí)，同時(shí)取得相應(yīng)的職業(yè)資格證書，所以實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)必須考慮此原則。

（二）堅(jiān)持基于工作過程的理、虛、實(shí)一體化架構(gòu)

建成“理、虛、實(shí)”一體化系統(tǒng)，“理”是指按教學(xué)大綱要求進(jìn)行相應(yīng)的理論教學(xué)，以教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)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(shí)技術(shù)開發(fā)的工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件?！皩?shí)”是指工業(yè)機(jī)器人及其典型應(yīng)用案例的實(shí)物實(shí)訓(xùn)裝備。采用虛擬仿真軟件，在理論教學(xué)和實(shí)物實(shí)訓(xùn)之間搭建一個(gè)過渡的“橋梁”，從而有效解決理論教學(xué)與實(shí)物實(shí)訓(xùn)難以有效融合的問題，使“理實(shí)一體化”教學(xué)與實(shí)訓(xùn)理念得以有效貫徹。

（三）堅(jiān)持以學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律和能力形成過程開設(shè)實(shí)訓(xùn)科目

依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律和能力形成過程，以技能操作作為實(shí)訓(xùn)手段，培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用操作、維修、保養(yǎng)、市場(chǎng)推廣等方面的應(yīng)用型人才;以科目為單元組織教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)造基礎(chǔ)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái);構(gòu)造功能可方便重組、內(nèi)容可調(diào)整、可擴(kuò)充的機(jī)器人典型應(yīng)用工作站;構(gòu)建具有可靈活轉(zhuǎn)換工業(yè)生產(chǎn)線特征的實(shí)訓(xùn)實(shí)景環(huán)境，增強(qiáng)訓(xùn)練針對(duì)性和趣味性。

三、人才培養(yǎng)課程體系構(gòu)思

圍繞培養(yǎng)目標(biāo)，經(jīng)調(diào)研，了解到工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用崗位主要有機(jī)器人操作與維修、機(jī)器人售后、機(jī)器人作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理、工業(yè)機(jī)器人裝配調(diào)試、本體系統(tǒng)開發(fā)、銷售服務(wù)、工業(yè)機(jī)器人集成項(xiàng)目經(jīng)理等崗位。對(duì)這些崗位信息進(jìn)行工作任務(wù)分析，從機(jī)械識(shí)圖、儀器儀表使用、電路識(shí)圖等基礎(chǔ)能力，到現(xiàn)場(chǎng)編程、PLC編程、人機(jī)界面開發(fā)、上位機(jī)開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行等專項(xiàng)能力，再到故障診斷、單工作站及產(chǎn)線維護(hù)等綜合能力，構(gòu)建“任務(wù)驅(qū)動(dòng)，能力遞進(jìn)”專業(yè)課程體系，除了一些專業(yè)基礎(chǔ)課程之外，還開設(shè)了與本專業(yè)直接關(guān)聯(lián)的課程，如工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人離線編程及仿真、工業(yè)機(jī)器人操作及編程、工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)、工業(yè)機(jī)器人工作站系統(tǒng)集成等。而這些課程無一例外都需要相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備來支持，所以職業(yè)院校所建立的實(shí)訓(xùn)中心首先要能為這些課程服務(wù)。

四、機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)方案

工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心是根據(jù)蕪湖安普機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院依據(jù)企業(yè)實(shí)際工作任務(wù)，結(jié)合學(xué)校教學(xué)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)、歸納總結(jié)得出的，機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心在建設(shè)過程中需秉持“做結(jié)合，邊學(xué)邊做，以練為主;仿真與實(shí)操結(jié)合，以應(yīng)用為主”的教學(xué)理念?？傮w分為機(jī)器人基礎(chǔ)編程實(shí)訓(xùn)室、機(jī)器人裝調(diào)與維修實(shí)訓(xùn)室、機(jī)器人典型應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室及交流討論區(qū)等。

（一）機(jī)器人基礎(chǔ)編程實(shí)訓(xùn)區(qū)

配置一定數(shù)量的機(jī)器人半實(shí)物仿真平臺(tái)、相應(yīng)匹配的實(shí)物綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，充分實(shí)現(xiàn)“理—實(shí)—虛”一體化教學(xué)，半實(shí)物仿真平臺(tái)可以配備公司自主研發(fā)仿真軟件，可以對(duì)國際品牌ABB機(jī)器人、國內(nèi)自主品牌埃夫特機(jī)器人進(jìn)行仿真編程，由于是半實(shí)物虛擬設(shè)備且性價(jià)比較高，采用半實(shí)物仿真平臺(tái)不僅降低了學(xué)生操作機(jī)器人安全性問題，同時(shí)兼顧機(jī)器人品牌多樣性問題，更有效地解決了設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足的問題。配置若干套工業(yè)機(jī)器人綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，分別選用ABB機(jī)器人、埃夫特機(jī)器人，學(xué)生可以通過半實(shí)物平臺(tái)仿真的程序?qū)С隹梢灾苯佑糜谡鎸?shí)機(jī)器人運(yùn)行，同時(shí)配套相應(yīng)教材，可有效訓(xùn)練學(xué)生對(duì)機(jī)器人編程的掌握，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人“虛—實(shí)”雙向編程應(yīng)用，增加學(xué)生的編程實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

（二）機(jī)器人裝調(diào)與維修實(shí)訓(xùn)區(qū)

配置一定數(shù)量的機(jī)器人裝調(diào)與維修設(shè)備，讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手拆裝機(jī)器人，熟練掌握機(jī)器人結(jié)構(gòu)，針對(duì)本拆裝的零部件要求學(xué)生進(jìn)行手工測(cè)繪，逆向畫出三維修圖、畫裝配圖，配合機(jī)器人拆裝3D軟件及拆裝教程，讓學(xué)生快速掌握機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)。針對(duì)控制系統(tǒng)的拆裝，要求學(xué)生在給出原理圖、接線圖的情況下可以熟練完成機(jī)器人控制系統(tǒng)的裝配，使學(xué)生可以快速查找、定位機(jī)器人控制系統(tǒng)的故障。

（三）機(jī)器人典型應(yīng)用實(shí)訓(xùn)區(qū)

工業(yè)機(jī)器人一般應(yīng)用于可重復(fù)性且勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境惡劣的環(huán)境，為此在規(guī)劃工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心時(shí)有必要根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)置貼近真實(shí)工業(yè)場(chǎng)景教學(xué)環(huán)境，主要通過工業(yè)機(jī)器人多種典型的工作任務(wù)，如分揀、碼垛、上下料、焊接、裝配和噴涂等的基礎(chǔ)應(yīng)用單元的學(xué)習(xí)，配套相應(yīng)周邊外圍設(shè)備，包含機(jī)器人本體以外的外設(shè)機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用與維護(hù)。

在工作站中，要求學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人本體與控制器的安裝接線、工業(yè)機(jī)器人初始化與參數(shù)恢復(fù)、工業(yè)機(jī)器人與PLC的IO通訊、工業(yè)機(jī)器人的IO接線、工業(yè)機(jī)器人常見應(yīng)用程序的編寫與調(diào)試及工業(yè)機(jī)器人控制末端的選擇等操作與基本應(yīng)用技術(shù)，讓學(xué)生快速具備機(jī)器人單工作站系統(tǒng)集成能力。

（四）機(jī)器人綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)區(qū)

該實(shí)訓(xùn)區(qū)中，模擬真實(shí)工業(yè)場(chǎng)景的智能制造生產(chǎn)線中的各個(gè)機(jī)器人，可聯(lián)動(dòng)操作，也可單獨(dú)控制。在單獨(dú)控制中可以解決工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)過程中涉及的教學(xué)點(diǎn)和技能點(diǎn)，可同時(shí)容納更多的學(xué)生同步操作，配合上述單工作站的應(yīng)用，進(jìn)一步提升設(shè)備利用率;而聯(lián)動(dòng)控制，則可以將學(xué)生前面所學(xué)的各種基礎(chǔ)知識(shí)，如機(jī)械、電氣控制、PLC、傳感、氣動(dòng)等與工業(yè)機(jī)器人結(jié)合綜合應(yīng)用，有助于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的集成應(yīng)用，完善技術(shù)操作技能，滿足多層次個(gè)性化教學(xué)需求，同時(shí)也可以作為青年教師教研、教改的支撐基地。

五、管理制度建設(shè)

實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)不僅要加強(qiáng)專業(yè)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的配置和結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍建設(shè)，還要具有完善的管理制度。通過科學(xué)的管理，能夠有效提升工作效率和質(zhì)量。目前，我國高職院校的實(shí)訓(xùn)中心有學(xué)校統(tǒng)一管理的公共實(shí)訓(xùn)中心、校外實(shí)訓(xùn)基地、各個(gè)系分別管理的實(shí)訓(xùn)基地等模式。

職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)中心制度建設(shè)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）管理制度建設(shè)，明確實(shí)訓(xùn)基地的功能、定位、服務(wù)方向、運(yùn)行模式，使各種資源得以整合與優(yōu)化利用;（2）實(shí)訓(xùn)教師管理制度建設(shè)，包括教師理論知識(shí)、教學(xué)組織能力、實(shí)踐操作能力等方面;（3）實(shí)訓(xùn)學(xué)生管理制度建設(shè)，包括在保障學(xué)生正常的實(shí)訓(xùn)、人身安全、取得良好的實(shí)訓(xùn)效果的前提下明確學(xué)生應(yīng)該做哪些工作和不能夠做哪些工作;（4）實(shí)訓(xùn)室教學(xué)管理制度，包括實(shí)訓(xùn)教學(xué)的計(jì)劃、基本環(huán)節(jié)、成績(jī)的考核等。

六、結(jié)論

工業(yè)機(jī)器人是未來制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，作為制造業(yè)大國，我們應(yīng)抓住《中國制造2025》機(jī)遇與挑戰(zhàn)，期望本文有助于機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)的想法能夠得到更多職業(yè)院校的廣泛認(rèn)同并得到切實(shí)應(yīng)用，為我國職業(yè)院校的機(jī)器人領(lǐng)域人才培養(yǎng)工作起到添磚加瓦的作用，為國家和地方培養(yǎng)更優(yōu)秀的高素質(zhì)、高技能型人才。

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編輯 馮永霞