高职工业机器人技术专业建设探讨

牛志斌

（山西机电职业技术学院　山西　长治　046011）

高职工业机器人技术专业建设探讨

牛志斌

（山西机电职业技术学院山西长治046011）

介绍了工业机器人的发展状况、人才需求，对国内高职院校工业机器人技术专业设置、培养目标及课程设置进行了说明。

工业机器人；工业机器人技术专业；专业设置；课程体系

工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，是技术发展最成熟、应用领域最多的一类机器人。高档数控机床和机器人被列入《中国制造2025》十大领域之一，工信部《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》提出，2020年我国将形成较为完善的工业机器人产业体系，机器人密度将达到100以上，工业机器人装机量将达到100万台。当前，我国工业机器人人才需求旺盛，全国很多高职院校均已开始工业机器人技术专业招生。

一、工业机器人发展状况

工业机器人主要应用于焊接、搬运、装配、喷涂和机床上下料等工业自动化领域。目前，国内使用的工业机器人主要分为日系和欧系两种，具体可分为“四大（市场占比约50%）”和“四小”两个阵营：“四大”即为瑞典ABB、日本FANUC及YASKAWA（安川）、德国KUKA，“四小”为日本OTC、PANASONIC、NACHI及KAWASAKI。国内工业机器人（市场占比约20%）生产厂商主要有沈阳新松、南京艾斯顿和广州数控等。

全球工业机器人年装机量如图1所示，2014年全球工业机器人密度如图2所示，国内工业机器人保有量如下页图3所示，我国工业机器人不同领域的需求情况如下页图4所示。

精密减速机、交流伺服电机和控制器是机器人的关键核心部件。我国工业机器人与世界水平相比，高精度机器人减速机基本依赖进口，伺服电机和驱动器大多需要进口，机器人控制器性能与国外差距较大。未来工业机器人总体应用趋势为：重载、高速、高精度；智能化；信息化和网络化。

图1　全球工业机器人年装机量示意图

图2　2014年全球工业机器人密度示意图

图3　国内工业机器人保有量示意图

图4　我国工业机器人不同领域需求示意图

二、工业机器人的人才需求

近年来，我国机器人产业发展迅猛，销量以年均25%的速度增长，2014年以来，我国连续两年成为全球第一大工业机器人市场，2015年国内工业机器人保有量更是达到23.5万台。我国已成为全球机器人产业最受瞩目的市场之一，人才缺口巨大。

从2011年开始，我国已经超过美国成为全球制造业产出第一大国，但随着我国人口老龄化趋势加剧，工作年龄人口开始逐年下降。综合多种因素，我国制造业的未来，急需发展工业机器人产业，急需大量的机器人专业人才。据机械工业信息研究院的统计数据，2013年我国数控机床和机器人专业毕业生为20.8万人，年度缺口20万人，到2020年大概需要20万工业机器人应用人才。广发证券发展研究中心对我国2015—2020年工业机器人应用专业人才需求情况的预测如图5所示。

由于机器人及智能装备产业迅猛发展，对机器人专业人才的需求越来越大，工业机器人的广泛应用，将成为“中国制造”向“中国创造”转变的关键。因此，紧跟技术进步和社会需求，为企业培养急需的工业机器人高端技术技能型人才，是高职院校当前的重要任务之一。

图5　工业机器人应用人才需求情况预测图（单位：万人）

三、工业机器人技术专业设置情况

据教育部专业备案平台统计，全国高职院校开设工业机器人技术专业的情况是：2013年有2所，2014年有9所，2015年有45所 （其中江苏省有10所），2016年可望达到100所，具体如图6所示。

图6　　工业机器人技术专业开设院校数示意图

目前，在国内高职院校中，工业机器人技术专业人才培养刚刚起步，多数院校都是在2013年后开始该专业招生工作。由此可见，构建合理有效、适应企业岗位人才需求的工业机器人技术人才培养模式，加强该专业课程体系建设、实训室建设和师资队伍建设，成为高职院校工业机器人技术相关专业建设的当务之急。

四、工业机器人技术专业人才培养目标定位分析

（一）工业机器人产业链分析

由下页图7可知，在工业机器人产业链中，从事工程安装调试、项目设计集成以及后续服务的下游产业是适应高职院校工业机器人技术专业人才培养目标需求的。

（二）在职人员、中职中专、高职高专及应用型本科工业机器人技术专业人才培养目标

工业机器人技术专业人才培养目标是：培养机器人研发（博士/硕士）、工程设计（本科）、机器人及生产线安装、调试、维护、运行、系统集成与故障诊断（高职/技师）等高端技能型专门人才。

图7　工业机器人产业链图

高职院校工业机器人技术专业应面向制造类、应用类等企业，培养从事工业机器人安装、调试、运行、维修和维护保养等工作的技术技能型人才。该专业毕业生应掌握机械设计装调、PLC、智能传感、伺服变频、机器人仿真与编程和自动化控制系统集成等知识和技能要求，需要具备电气与机械方面的综合应用能力。具体如图8所示。

图8　不同类型职业院校工业机器人技术专业人才培养目标（ABB公司技术资料）示意图

五、高职工业机器人技术专业课程设置范例

（一）工业机器人技术专业课程体系

某高职院校工业机器人技术专业课程体系如图9所示。根据当地工业机器人技术人才需求市场调研，确定了该校工业机器人技术专业人才的目标定位，是面向制造类、应用类、集成类企业，培养工业机器人的编程、维护、集成能力，主要从事的工作是：工业机器人的现场编程、离线编程、系统维护及故障诊断维修；工业机器人集成系统的安装与调试；工业机器人销售和售后服务工作。该专业主要就业岗位为：中小型企业技术研发、产品升级设计与制造、系统集成应用及经营管理等工作的项目主管及工程师；在国家大中型企业自动化生产线机器人工位从事安装、调试、运行、维修和维护保养等技术工作的机电维修工。

图9　工业机器人技术专业课程体系图

（二）实训条件建设

工业机器人技术专业实训条件建设投资巨大，可以充分利用现有实验、实训设备，逐步逐年进行规划、完善，建设的基本原则是：总体规划、分步实施。实训室建设依次分为基础、仿真、工作站、简单系统和复杂系统等，具体由机器人技术基础实训室、机器人技术仿真实训室、机器人编程与操作实训室、机器人系统集成实训室及机器人智能制造综合实训室等组成。

1.机器人技术基础实训室

配置全开放的教学机器人平台，学习工业机器人技术基础知识，掌握机器人典型机械结构、控制架构和软件操作方法，设备注重开放性及可参与性，学生可亲自动手对机器人进行拆装组合，锻炼学生的识图能力、工具使用能力和装配工艺能力。其承担的主要实训项目有：工业机器人基本认识，电机选型与性能测试，机电设备典型传动与元器件选型，机器人机电系统拆装与联接，减速器减速原理与安装，工业机器人构形与应用，机电设备安装与调试，PLC与人机界面编程与通讯，气动元器件选型与管路连接，典型传感器安装与应用及机电设备故障诊断与处理等。

2.机器人技术仿真实训室

配置数字模型仿真、半实物仿真和实物验证系统，学习机器人系统参数对性能的影响，模拟操作机器人、搭建典型机器人工作站和生产线等，可实现模拟仿真作业。通过实际机器人工作站验证仿真效果，降低教学和实训成本，提高安全性。其承担的主要实训项目有：机器人编程与操作，CAD建模与导入，仿真过程操作，机器人作业应用仿真和虚拟仿真操作机器人等。

3.机器人编程与操作实训室

配置各种典型的工业机器人和简单的作业工具，学习操作单独的机器人，熟练掌握工业机器人的编程操作。其承担的主要实训项目有：工业机器人示教器编程操作，工业机器人示教指令和参数设定，机器人坐标系的建立，工业机器人I/O控制应用，工业机器人简单外设，简单轨迹运行编程与示教，工业机器人搬运、装配、焊接、码垛编程与示教及并联机器人分拣作业编程等。

4.机器人系统集成实训室

配置各种典型的工业机器人工作站，学习工业机器人的系统成站技术、各种典型的作业工艺、典型的外设和通信接口技术等。其承担的主要实训项目有：工业机器人初始化与参数设置，工业机器人I/O分配与接线，工业机器人与PLC的I/O通讯，工业机器人安装与接线，工业机器人编程与调试，工业机器人上下料、焊接、打磨、喷涂工作站安装与接线，工业机器人上下料、焊接、打磨、喷涂工作站编程与调试，工业机器人上下料、焊接、打磨、喷涂工作站夹具选择与设计及工业机器人维修保养等。

5.机器人智能制造综合实训室

配置典型多工业机器人工作站及常用外围设备，学习工业机器人系统成线技术，掌握智能生产管理、PLC主控、总线与网络通信、人机交互（HMI）、作业流程优化等核心技术，提高大系统掌控能力。其承担的主要实训项目有：生产线综合维护，复杂自动化系统安装，HMI编程，工业机器人安装与调试，PLC编程与网络通讯技术，系统故障诊断与维护等。

［1］兰虎.工业机器人技术及其应用［M］.北京：机械工业出版社，2015.

［2］徐扬生，阎镜予.机器人技术的新进展［J］.集成技术，2012（1）：8-12.

［3］王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略［J］.机械工程学报，2014（9）：1-13.

［4］谭民，王硕.机器人技术研究进展［J］.自动化学报，2013（7）：33-42.

［5］孙英飞，罗爱华.我国工业机器人发展研究［J］.科学技术与工程，2012（12）：144-150.

（责任编辑：王恒）

Construction and Discussion of Industrial Robot Technical Specialty in Higher Vocational Colleges

NIU Zhi-bin
（Shaanxi Institute ofMechanical&Electrical Engineering，Changzhi Shaanxi046011，China）

This paper introduces the development status and talent demand of the industrial robot and expounds the specialty construction，training goal and curriculum of industrial robot technology in higher vocational colleges.

industrial robot；industrial robot technology specialty；specialty construction；curriculum system

G718

A

1672-5727（2016）10-0033-04

牛志斌（1971—），男，硕士，山西机电职业技术学院教授，研究方向为数控机床维修、数控技术教学。