工业4.0下关于智能控制课程的探索

叶超　姚文斌　吴雪婷

【摘 要】随着科技的快速发展，工业机器人所应用的领域越来越广泛，作为高新技术的一种，工业机器人对未来的自动化生产起着非常重要的作用。在国内，已经有更多的企业使用工业机器人来代替人工来完成装配以及筛选等工作了，只是相对应的工业机器人的使用人才和维护人才还属于稀缺状态。作为高职院校，并且拥有智能控制专业，紧跟“工业4.0”的步伐为社会培养急需人才。本文通过阐述工业机器人的现状，讨论了工业机器人的发展趋势，根据发展趋势探讨了智能控制专业课程中工业机器人方向开设的必要性，对于课程的建设作出了一定的分析。

【关键词】智能控制；工业机器人；“工业4.0”；课程建设

中图分类号： TG76 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0241-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.113

The Exploration of Intelligent Control Course in Industry 4.0

YE Chao1 YAO Wen-bin1 WU Xue-ting2

（1.Zhejiang Technology Institute of Economics，Hangzhou Zhejiang 310000， China； 3.Hangzhou West Lake Scenic Area National Taxation Bureau，Hangzhou Zhejiang 310000， China）

【Abstract】With the rapid development of science and technology， the field of application of industrial robots is becoming more and more extensive. As a kind of high-tech， industrial robots play an important role in the future of automated production. In China， more companies have used industrial robots instead of labor to complete assembly and screening， but the corresponding use of industrial robots and maintenance personnel are still scarce. As a vocational college， and possessing a smart control specialty， it closely follows the pace of “Industry 4.0” to cultivate talents for the society. This paper discusses the development trend of industrial robots by explaining the status quo of industrial robots， and discusses the necessity of setting direction of industrial robots in the intelligent control specialty course according to the development trend， and makes a certain analysis for the construction of the courses.

【Key words】Intelligent control； Industrial robot； Industry 4.0 Course construction

1 工業机器人的现状与趋势

工业机器人早在20世纪60年代已经出现，但是我国工业机器人化进程很慢，直到本世纪初才开始慢慢普及，与美国、日本等一些工业化发达的国家相比还有很大一段距离。工业机器人凭借其高度的自由化、精密化，能完成检测、规划、管理、操作等一系列动作，并且能实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。就目前国际形势而言，德国于近年提出的“工业4.0”战略影响了全球的工业化进程，发达国家都将“机器人产业”作为发展重点，试图通过数字化、网络化、智能化夺回制造工业的优势。就国内形势而言，技术型蓝领稀缺，新毕业生不愿进工厂，同时环境约束日益趋紧，人口红利逐渐降低，产业转型迫在眉睫。

从全球范围看来，目前汽车行业的工业机器人密度最高。但是近几年，电子电器行业的工业机器人密度也在逐年增加，且增长速度越来越快。另外一方面，科技的进步导致了工业机器人的生产成本正在逐渐降低，而人力成本逐渐升高，导致越来越多的企业都逐步采用了工业机器人。现如今，像国内的天猫超市、京东、苏宁，以及国外的亚马逊和UPS都在其仓库的分拣系统上采用无人化操作，只需要末端安排工人进行装箱即可完成全部的分拣工作。工业机器人代替人工操作，可以使得生产效率提高，错误率逐步降低，长期的费用也逐步降低，因此，将会由跟多的企业会逐步采用工业机器人代替人力。

我国开设工业机器人课程的高职高专院校从2013年的2所增长到2017年的400所，其发展速度非常迅猛。但是目前，我国的机器人教育与西方发达国家相比还处于落后状态，且距离非常大，整体的教育水平也相对落后。面对工业机器人技能型人才的极大需求量，很多高职院校已经明白这个问题的严重性，但是在工业机器人专业建设以及课程建设还处于摸索阶段，并没有一个标准的教育体系。同样，对于我校而言，建设工业机器人课程还是一个任重而道远的问题。

2 我校智能控制专业的现状

在工业4.0大环境下，我校的智能控制专业慢慢发现一个问题，那就是毕业生毕业对口率不高，大部分学生毕业后不愿意进车间做低层的蓝领工人，认为这项工作脏并且工资低，宁愿选择我爱我家等一些不动产买卖的工作。经过对我校智能控制专业的学生的谈话中发现，这些学生在高中时候已经学过大部分大学课程，因此他们的学习积极性很低；其次他们也谈到PLC和单片机等一部分课程的编程部分比较难，不容易吸收该部分的知识，他们更多的意愿是想学习操作以及机械维护等一些脑力劳动相对少一点的工作。在工业4.0的环境下，机械行业逐步向智能方面慢慢转变，从事简单装配的劳动型蓝领人数也会逐步减少，减少的蓝领将会由工业机器人代替。

工业机器人课程是一门涉及学科很多，并且操作性很强的课程，它的前沿学科包括了PLC、单片机、机械设计、设备维护等课程，比较我校智能控制专业课程，这些前沿学科我校全部拥有，因此开设工业机器人课程对我校智能控制专业具有非常大的优势。同时我校物流技术学院已经具有一定的工业机器人设备，但是由于长期的放置，导致部分结构发生损坏，需要进行维修即可以使用。但是这只能够勉强使用，如果需要把学生的能力提高的话，还需要购买更多更完整的设备，因为设备不足的情况下，培养出来的学生不会掌握操控工业机器人的技术，也不会掌握如何去正确的进行维护以及维修。

但是只是学校学习的话有一定的弊端，那就是理论性强，实际操作性不一定能跟上，本文的观点是在强调理论基础学习的情况下，辅以校企结合。这里的企业指的是工业机器人生产企业或者集成企业，这类企业对于工业机器人的生产、售前和售后都十分了解，这回在学校和用人单位之间起到桥梁的作用。学校可以和企业讨论在校期间课程的开设，而企业可以根据学校的要求安排学生进行实习。

3 我校工业机器人课程的探索

高校培养的工业机器人人才是面向研发型的，而高职院校培养的是具有一定理论的技能型人才，是能进行基本操作与保养维护的技术工人。然而通过一门工业机器人课程的学习并不能让学生掌握使用和维护工业机器人的全部技能，因此需要根据培养需求进行设计。

3.1 基础课程

基础课程主要在于机械原理、机械制图、液压与气动等等。通过这几门课的学习，可以培养学生在机械方面的基础技能以及基础知识；同时学习识图能力，掌握公差与配合的知识 ；最后需要学习液压与气动，掌握机械手的气动结构与原理。通过这几门基础课的学习，最终使学生掌握工业机器人的机械部分的结构以及工作原理。

3.2 提升课程

提升课程在基础知识上进行提高的部分专业课，比如有PLC、传感器、电工电子学、C语言等等。通过这几门课的学习，可以培养学生掌握PLC编程与硬件搭配知识；其次培养学生掌握传感器的基本知识和应用；接着培养学生掌握电路原理，可以分析电路图；最后就是C语言编程，C语言编程可以作为学习工业机器人编程的基础。通过这几门课的学习，最终使学生掌握工业机器人的运行的电路以及基础的C语言编程。

3.3 工业机器人专业课程

在掌握基础课程和提升后开始学习工业机器人最简单的操作，从工业机器人的基础知识开始学习。从工业机器人的结构以及原理，再到工业机器人如何运作，然后学习工业机器人的维护以及维修，最后学习工业机器人的编程。高职院校在工业机器人课程上重点强调维护与保养这两项技能，同时辅以安装技术和编程技术，针对高职院校面向的职业需求。

在校期间安排学生理论与实践相结合，对于工业机器人专业课程不仅仅需要理论教学，应该要把更多的课时放在实践操作上，并且学校可以与企业合作建立足够的训练机构，由企业安排工程师进行指导技能训练。

3.4 工业机器人教师素质的要求

学校教学质量的好坏，与师资力量有很大的关系，师资力量是培养人才的重要组成部分。教师的能力越高，相对应的教学能力就越高，所以提高我校教师的工业机器人方面的教学水平是迫在眉睫的事情。我校现在严重缺乏工业机器人教师，继续引进工业机器人的高层次人才与实践性人才，同时安排我校智能控制专业教师多去参加工业机器人的培训和学习，增强自身的能力，同时也提高教学能力。

4 总结

在不久的将来，将会有越来越多的企业用工业机器人来代替昂贵的人力，届时会工业机器人相关的企业将会急需拥有工业机器人相关技术的安装人员、保养人员和维修人员。未雨绸缪，我校就智能控制专业在工业机器人方向的课程进行深入的探讨，并制定了相关性的课程改变。

工业机器人专业是一门有深度且有广度的学科，并且已经有很多衍生性的学科和各类行业，因而对于高职院校有很大的发展空间，对于我校智能控制專业方向也可以结合工业机器人课程，结合企业进行校企合作，缩短学校理论知识学习的时间，更多的时间安排学生进入企业实习。我们培养学生的就职能力为主，让学生更快的适应技能职业岗位的技术水平，能在接下来的职业生涯中解决各类挑战和困难，更好的去适应社会。

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