3D打印技術(shù)在《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》課程教學(xué)中的應(yīng)用分析

鄭凱強(qiáng) 李愿 廖春麗

摘 要 《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，這門課程的掌握程度對學(xué)生整個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。隨著技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式過于老化，無法保證良好的學(xué)習(xí)效果。隨著3D打印技術(shù)的迅猛發(fā)展與普及，許多高校已經(jīng)將3D打印技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際課程教學(xué)中，更有甚者將3D打印技術(shù)作為理工科類的必修課程。研究如何將3D打印技術(shù)應(yīng)用到《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》課程教學(xué)中，旨在利用3D打印技術(shù)來創(chuàng)新課程教學(xué)模式、提高教學(xué)效果，并從課程特點(diǎn)、3D打印介紹、3D打印教學(xué)模式創(chuàng)新等方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞 3D打印;教學(xué)模式;工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試

引言

《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》作為一門專業(yè)核心課程，其教學(xué)方式的改革一直是該專業(yè)教師的研究熱點(diǎn)之一。這門課程的學(xué)習(xí)效果直接影響著學(xué)生的整體專業(yè)水平，并且這門課程涉及的專業(yè)基礎(chǔ)知識較多，對學(xué)生基礎(chǔ)要求較高且有極強(qiáng)的實(shí)踐性。通過將3D打印技術(shù)運(yùn)用到該課程的實(shí)際教學(xué)中，大膽地進(jìn)行教學(xué)過程與教學(xué)模式的創(chuàng)新，獲得了學(xué)生的高度支持與好評，取得了良好的教學(xué)效果。

1《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》課程屬性

《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》的主要理論授課內(nèi)容為工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電氣結(jié)構(gòu)等相關(guān)知識以及其拆裝方法;涉及較多的機(jī)械電氣基礎(chǔ)知識。但是這門課程的教學(xué)重點(diǎn)在于學(xué)生的動手拆裝，通過拆裝過程完成相關(guān)知識點(diǎn)的掌握，提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力、解決問題的能力;使得學(xué)生在畢業(yè)之后能夠更快的勝任自己工作崗位上的工作內(nèi)容[1]。

2《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》課程教學(xué)主要存在的問題分析

由于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式越來越多。由之前分析可知該門課程如果想要達(dá)到良好的教學(xué)效果需要學(xué)生動手拆裝工業(yè)機(jī)器人，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)的教學(xué)過程會暴露出一系列問題：缺乏相關(guān)拆裝設(shè)備，導(dǎo)致該課程的教學(xué)主要為理論教學(xué)，學(xué)生無法動手拆裝工業(yè)機(jī)器人，無法深刻的理解知識點(diǎn)也無法達(dá)到該課程的培養(yǎng)目標(biāo);拆裝設(shè)備數(shù)量不足，無法達(dá)到每組學(xué)生一套設(shè)備，在有限的設(shè)備數(shù)量情況下，學(xué)生只有排隊(duì)進(jìn)行操作（其他學(xué)生將無事可做），課堂教學(xué)不易組織，教學(xué)進(jìn)度不易掌控;拆裝設(shè)備種類單一，僅有一兩種工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式，無法使學(xué)生對工業(yè)機(jī)器人的所有常用結(jié)構(gòu)具有系統(tǒng)的認(rèn)知，不利于學(xué)生適應(yīng)更寬泛的工作崗位;學(xué)生通過專業(yè)拆裝站進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以深刻理解知識點(diǎn)與提升實(shí)踐能力，但是專業(yè)拆裝站都是標(biāo)準(zhǔn)件，學(xué)生無法體驗(yàn)零件有誤差時(shí)的修配操作，不能很好地解決實(shí)際生產(chǎn)裝配問題[2]。

33D打印技術(shù)介紹及發(fā)展趨勢

3D打印技術(shù)也稱三維增材制造技術(shù)，建立在數(shù)字模型基礎(chǔ)上，目前廣泛普及與應(yīng)用的技術(shù)主要是光固化液態(tài)樹脂以及絲狀塑料，通過逐層疊加打印的方式來直接制造出所需的產(chǎn)品。在整個(gè)制造過程中，該技術(shù)不需要任何切削加工或者模具成型，只需要計(jì)算機(jī)繪制出相應(yīng)產(chǎn)品，再通過專業(yè)軟件進(jìn)行模型處理，就可以直接利用3D打印機(jī)器制作出成品。相對于傳統(tǒng)的機(jī)械加工，它具有研發(fā)周期短、產(chǎn)品精度高、制造門檻低、材料浪費(fèi)少等優(yōu)勢，尤其適合運(yùn)用于新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)。目前，3D打印技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到機(jī)械、建筑、航空航天、醫(yī)療等諸多行業(yè)，并帶來了很大效益。《中國制造2025》文件中提到3D 打印技術(shù)，很多高校已經(jīng)建立3D 打印實(shí)訓(xùn)基地和研究室，甚至很多中小學(xué)都已經(jīng)將3D 打印納入到課堂教學(xué)。南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院審時(shí)度勢，組建了3D 打印實(shí)訓(xùn)室，成立了研究團(tuán)隊(duì)，并申報(bào)了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[3]。

4在《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》課程教學(xué)中開展3D打印教學(xué)的具體做法

在理論教學(xué)時(shí)加入3D打印相關(guān)知識點(diǎn)，使學(xué)生對3D打印技術(shù)有一定的掌握。在實(shí)訓(xùn)操作時(shí)將學(xué)生分為兩個(gè)部分，一部分操作專業(yè)拆裝站，一部分操作3D打印機(jī)。學(xué)院擁有工業(yè)機(jī)器人機(jī)械拆裝站2套，電控拆裝站1套，桌面級FDM打印機(jī)10臺，工業(yè)級光固化SLA打印機(jī)1臺，完全滿足實(shí)訓(xùn)時(shí)每組分配一套設(shè)備的需求。教師提供給學(xué)生多種類型的機(jī)械臂圖紙與必備的零件，學(xué)生自行選擇并且通過3D打印技術(shù)制作零件，最終打磨裝配成機(jī)器人本體[4]。

5開展3D打印教學(xué)的優(yōu)勢分析

通過3D打印技術(shù)讓學(xué)生根據(jù)圖紙自行加工零件并最終裝配成一個(gè)整體，可以提升學(xué)生的知識整合能力，是對學(xué)生綜合能力的一個(gè)提升與鍛煉。由于模型機(jī)械臂多采用電子設(shè)備而非電氣設(shè)備，所以制作成本低，制作過程安全可靠，并且學(xué)生完成整體組裝后可以利用所學(xué)的單片機(jī)、C語言等知識對機(jī)械臂進(jìn)行編程控制研究，實(shí)現(xiàn)了課程與學(xué)科之間的交叉互補(bǔ)，提升了學(xué)生的自學(xué)能力與分析研究解決問題的能力。并且學(xué)生制作的機(jī)械臂可以作為學(xué)生的作品讓學(xué)生自行帶走，學(xué)生有成就感學(xué)習(xí)積極性就高[5]。

6結(jié)束語

在《工業(yè)機(jī)器人裝配與調(diào)試》課程教學(xué)中開展3D打印教學(xué)能夠使教學(xué)質(zhì)量得到質(zhì)的提高，對教學(xué)改革創(chuàng)新有著深遠(yuǎn)影響。作為教師，要積極研究、探索3D打印技術(shù)，構(gòu)建體系完整的教學(xué)模式，積極創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容和改善教學(xué)手段;作為學(xué)校，要積極組建3D打印課程創(chuàng)客教師團(tuán)隊(duì)，加大對3D打印教學(xué)的投入，建立完善的3D打印實(shí)踐基地，積極鼓勵教師對3D打印教學(xué)的研究和運(yùn)用，為提高課程教學(xué)質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)

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