關(guān)于工業(yè)機器人專業(yè)應(yīng)用型人才教學(xué)研究

陳浩

（吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130012）

0 引言

伴隨著當今時代科學(xué)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，工業(yè)機器人的應(yīng)用也更加的廣泛，并對企業(yè)的經(jīng)濟增長起到了關(guān)鍵性作用。有效實現(xiàn)機器人的自動化，與專用人才的培養(yǎng)是分不開的，很多高校在進行工業(yè)機器人培養(yǎng)時缺乏實踐性教學(xué)，需要不斷進行教學(xué)改革，實行校企合作，有效實現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

1 工業(yè)機器人概述

工業(yè)機器人指的是在工業(yè)生產(chǎn)中，可以通過自身的控制來進行作業(yè)，從而完成企業(yè)的自動化生產(chǎn)任務(wù)，這種多關(guān)節(jié)的機械裝置被稱為工業(yè)機器人。在工業(yè)機器人自動化工作前，需要機器人工程師進行預(yù)編程，將工業(yè)機器人按照相應(yīng)的工藝進行動作編程，然后通過相關(guān)的PLC指令使其不斷重復(fù)進行動作，從而完成工業(yè)生產(chǎn)的自動化要求。目前為止，世界上有很多中工業(yè)機器人，最出名的有四種，分別是來自德國的庫卡機器人，來自瑞士的ABB機器人，來自日本的發(fā)那科機器人和安川機器人[1]。

2 工業(yè)機器人專業(yè)應(yīng)用型人才的現(xiàn)狀分析

2.1 工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)機器人這個概念自從戴沃爾于1954年首次提出之后，經(jīng)過幾代工業(yè)機器人手臂式機構(gòu)創(chuàng)新性的研究和設(shè)計，增加了plc控制技術(shù)、裝配工藝技術(shù)、以及工程系統(tǒng)?，F(xiàn)階段，工業(yè)機器人被普遍應(yīng)用于各個地區(qū)和國家的制造業(yè)中。同時，工業(yè)用的機器人由于它們具有安全、生產(chǎn)效率高等特點，也受到了許多企業(yè)的認可。特別是在汽車和零部件制造業(yè)、電子產(chǎn)品制造行業(yè)以及物流服務(wù)行業(yè)中，工業(yè)機器人的利用率己經(jīng)成為了評價一個企業(yè)是否擁有智能化水平的重要標準。由于2020年已經(jīng)基本完成了我國的工業(yè)機器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與建設(shè)，這就說明我國的工業(yè)機器人將會繼續(xù)實現(xiàn)可觀的快速發(fā)展。也就是說，將來我國會隨之缺乏工業(yè)機器人相關(guān)的專門技術(shù)人才。

2.2 工業(yè)機器人專業(yè)人才缺乏問題

目前的工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)的人才主要包括各種工業(yè)機器人技術(shù)系統(tǒng)的模擬仿真、集成設(shè)計、編程、調(diào)試、運行、操縱、營銷，以及在智能化和自動化生產(chǎn)中的各種操縱、維護、改造和管理等高素質(zhì)技術(shù)型人才?？墒牵覈鄶?shù)高校雖然在專業(yè)課程上已經(jīng)提供了與工業(yè)機器人相關(guān)的課程，但僅將其作為研究和運用工業(yè)與自動化領(lǐng)域的一個重要學(xué)科和研究方向，從而并沒有培養(yǎng)學(xué)生在研究和運用工業(yè)機器人方面的能力，使得工業(yè)機器人的人才無法做到人崗相匹配。

首先，制造業(yè)的人才短缺。工業(yè)機器人由控制器、伺服驅(qū)動電機、減速器三大基礎(chǔ)和核心零部件組成，成本比例超過工業(yè)機器人的7%，也是當前制約中國工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。例如像減速機、控制器等新型產(chǎn)品，國內(nèi)研究還與發(fā)達國家之間存在著較大的距離，相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才雖然是非常稀缺的。其次，系統(tǒng)中的集成技術(shù)存在人才短缺。一般而言，一個認為是合格的高校大學(xué)畢業(yè)生，要經(jīng)歷了工業(yè)設(shè)備的加工、制造等全過程中的深層次積累，才能夠可以基本達到這種新型工業(yè)機器人的系統(tǒng)集成中所需要的技術(shù)水平，才能夠有效地解決該類系統(tǒng)在整個應(yīng)用中所遇到的問題。

3 工業(yè)機器人專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)策略

3.1 打造“雙師型”教師隊伍

工業(yè)機器人是我國高職高專院校中的主要專業(yè)之一，通過對專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，能夠為我國工業(yè)自動化生產(chǎn)輸送大量人才。此專業(yè)的實踐操作性特別強，很多學(xué)校的教師在教學(xué)時只能夠教授學(xué)生理論知識，學(xué)生的理論都學(xué)習(xí)得非常透徹，可是在畢業(yè)工作時卻手忙腳亂，不知道該如何進行工業(yè)機器人的操作。因此，學(xué)校應(yīng)該不斷加強教師的實踐操作能力，打造“雙師型”教師隊伍，這樣才能夠讓教師在教學(xué)的過程中將自身的實踐經(jīng)驗傳授給學(xué)生，從而提高學(xué)生的實踐操作能力[2]。

3.2 夯實學(xué)生工業(yè)機器人基礎(chǔ)

雖然工業(yè)機器人這門專業(yè)是實踐型課程，但是學(xué)校不能夠忽視理論方面的教學(xué)。只有知道相關(guān)原理才能夠具有更深層次的鉆研，對自身的技術(shù)能夠有更好地深造。很多學(xué)生在工作中對機器人的操作很熟悉，但是卻不明白它工作的原理，出現(xiàn)問題時也不知如何進行修復(fù)，這樣會在很大程度上限制了機器人工程師的專業(yè)程度。

3.3 建立校企合作教學(xué)模式

工業(yè)機器人的教學(xué)不能只停留在課堂的理論學(xué)習(xí)中，學(xué)校應(yīng)該積極與相關(guān)企業(yè)展開校企合作，能夠讓學(xué)生在校期間就可以進入相關(guān)企業(yè)進行學(xué)習(xí)，學(xué)生還能夠熟悉工業(yè)機器人的基本操作，將理論與實踐相結(jié)合，讓學(xué)生對工業(yè)機器人所實現(xiàn)的工藝更加了解。當學(xué)生在工作現(xiàn)場中實習(xí)時，一定會跟著一位經(jīng)驗豐富的機器人工程師實習(xí)，學(xué)生可以學(xué)習(xí)非常多的實踐技術(shù)。當機器人在正常工作中發(fā)生故障時，學(xué)生可以觀看機器人工程師是如何解決故障問題的，并且學(xué)著進行操作，對學(xué)生專業(yè)能力的增長具有重要意義[3]。

4 以庫卡機器人為例進行教學(xué)分析

4.1 庫卡機器人結(jié)構(gòu)知識

從圖1我們可以看到，庫卡機器人大概由三個部分組成，從左到右分別是機器人控制柜、機械手以及編程器。除此之外，根據(jù)機器人的不同工藝還需要裝在一些操作工具、傳感器、傳動裝置、保護裝置等。而機械手是由多個關(guān)節(jié)產(chǎn)生的，從下到上，每個關(guān)節(jié)分別稱為一軸A1、二軸A2、三軸A3、四軸A4、五軸A5、六軸A6。而庫卡機器人的六軸也被稱為法蘭，主要是用于連接各種工具的。圖中③為編程器又被稱為smartPAD，編程器在機器人編程、調(diào)試的過程中具有非常重要的作用，是實現(xiàn)人機交互的主要界面。

圖1 庫卡機器人

因此，學(xué)生若想提高自身實踐能力，需要對編程器的各種功能進行了解。從圖2中我們可以看到，當圖中顯示的①按鈕被按下，能夠?qū)⒕庉嬈髋c機器人控制柜之間的連線拔出，這樣操作可以防止線體發(fā)生急停，避免對整條生產(chǎn)線產(chǎn)生影響。圖中的②是管理開關(guān)，能夠調(diào)節(jié)機器人的模式，機器人模式包括手動模式和自動模式。圖中③是急停鍵，能夠起到制停的作用。圖中⑤從上到下分別對機器人機械手的六個軸進行移動操作。圖中⑥可以用來調(diào)節(jié)機器人的自動生產(chǎn)速度，而圖中⑦可以調(diào)節(jié)機器人手動移動速度。

圖2 smartPAD

4.2 庫卡機器人信號知識

在機器人編程的過程中，信號知識的學(xué)習(xí)是十分重要的。機器人中的信號一共有四種，分別為E信號、A信號、F信號和M信號，其中E信號是指機器人接收PLC的信號，而A信號是機器人發(fā)出的信號，F(xiàn)信號叫做標識器，而M信號叫做狀態(tài)寄存器。不同的信號代表不同的含義，我們以M信號為例，M信號在編程時一般需要寫在程序MAKRO50中，M信號可以用E信號來進行表示，從而代表不同的含義。一般M1代表傳感器可以檢測到件，M2代表傳感器沒有檢測到件，通過信號的書寫能夠讓機器人判斷自身抓手工具上是否有件，然后再去執(zhí)行相應(yīng)的命令。如果缺乏相應(yīng)的信號判斷，會發(fā)生碰撞或板件掉落的危險[4]。

4.3 庫卡機器人實踐教學(xué)

在進行機器人的學(xué)習(xí)中，實踐教學(xué)非常重要。在學(xué)生進行操作機器人前，教師需要將注意事項對學(xué)生說明。機器人手動速度可以從0-100分成不同的檔位，檔位越高機器人移動的速度越快。學(xué)生剛開始進行操作時，不了解機器人速度如何，所以需要從低速開始移動，一般可以調(diào)節(jié)5-10的速度進行操作訓(xùn)練?，F(xiàn)訓(xùn)練學(xué)生對各個軸的移動，對相關(guān)的方向進行確認，并不斷加強練習(xí)，達到熟練的程度。當學(xué)生對機器人移動方向熟悉后，再進行相關(guān)工藝的練習(xí)，比如機器人抓手的開合、焊槍的開合等，循序漸進去完成實踐訓(xùn)練[5-6]。

5 結(jié)語

綜上所述，在企業(yè)自動化生產(chǎn)的過程中，工業(yè)機器人具有非常重要的作用。為了能夠讓工業(yè)機器人實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，需要機器人調(diào)試工程師進行編程、調(diào)試，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)機器人的各種功能。需要加強校企合作，促進人才培養(yǎng)，從而可以不斷加強對專業(yè)人才的培養(yǎng)。