工业机器人技术课程实践教学方法研究

孙丽

摘 要：随着自动化、智能化技术的应用，工业机器人技术已经成为当今社会发展的趋势，为满足中国制造2025战略人才发展的需要，实现培养新人才的目标，满足人才培养要求，根据新工科发展的理念，结合应用型本科的实际情况，对课程教学内容、教学方法和实践环节等方面进行一系列改革和探索，提高教学效果，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新思维，提高学生的综合素质。

关键词：工业机器人;教学改革;方法

引言

近年来，由于劳动力成本的增高，许多企业为减少人力成本和管理成本，逐渐引进工业机器人。工业机器人不仅代替人从事重复性、机械性和危险性工作，还可以进一步提高生产效率和产品质量，从而提高产品的市场竞争力。截至目前，工业机器人被广泛应用于各行各业。在电子产品制造行业中，工业机器人可用于流水线上焊接元器件、组装各类零部件等工作;在汽车制造业中，可用于汽车表面的喷漆和汽车的搬运工作，避免人类从事环境恶劣和体力过重的工作;在医疗行业，工业机器人精确的定位可用来进行精密的手术，避免人为因素对手术的影响;甚至在食品行业中，也出现了工业机器人“批量分解猪腿”的画面。

1工业机器人技术的性质与地位

工业将机器人技术是机械制造及其自动化专业的一门专业课，该课程是学生职业方向的接口课，通过本课程的学习让学生了解工业机器人工作的原理和方法，通过工业中的应用实例，掌握工业机器人的控制系统。培养学生的专业思维能力，使其具有初步的工业机器人故障诊断与分析能力，培养学生的动手能力，为今后从事本行业工作打下一定的基础。学生在学完本课程之后，要求掌握机器人的发展历程、相关部分的技术参数以及机器人轨迹规划问题和关节插补问题，并要求学生掌握工业机器人编程的特点及方法。另外，在进行应用时要求学生有位姿分析和运动分析的概念，掌握相关的运动学和动力学概念，能对机器人的整体运动做规划。

2工业机器人技术课程改革的基本思路与探索

2.1学校和企业联合评估教学质量

有效科学的教学质量评估在人才培养中占据着举足轻重的地位，有利于找到专业建设中的不足，制定出完善的人才培养方案。以重庆工商职业学院工业机器人技术专业为例，我们学校专业教师会首先对校企合作人才培养做出全面评估，再和企业师傅、企业管理人员、人力资源专家联合对教学质量做出评估，找到人才培养过程中出现的问题，和企业一起对人才培养方案做出修订，培养出理论知识扎实，实践能力突出，企业和社会认可的技能型人才。

2.2打破传统的教学模式，采用信息化手段提升课堂效果

在教学方法上，工科类专业不如文理科类方式多样，在传统理论课堂教学时，一般以老师讲、学生听为主，课堂的教学模式大多还处于“填鸭式”教学。学生与老师之间交流略少，课堂气氛不活跃，加上高职院校学生学习意识薄弱、自控力较差，注意力不集中、容易游离于课堂之外，教学效果较差。目前，工业机器人技术相关课程在理论教学环节中侧重调动学生的积极性，集中学生的注意力，因此课堂多采用视频、图片、动画等直观方式授课，并增加讨论环节，让学生积极参与课程学习，加深知识的理解。虽然这种做法在一定程度上可以提高学生的学习热情，但课程的知识点较杂、内容广泛，许多学生容易失去兴趣，积极性不高，不利于课堂的开展。以《机器人应用基础》课程为例，该课程运动学分析这一知识点涉及数学推导、矩阵和线性代数相关知识，学生未有矩阵和线性代数相关概念，数学基础薄弱，学起来吃力，自信心不足，遇到难题容易放弃。另外，在机械结构这一章节中，工业机器人传动装置是重点内容，需要详细学习轴承、丝杠、齿轮、RV减速器和谐波减速器等各类传动装置的结构、特点及工作原理，知识点零碎，涉及面较广，学生在学习过程中容易丧失耐心而影响课堂效果。因此，仅仅采用视频及动态图片形式的授课已不能满足工业机器人相关课程的需要，教师在教学过程中还应结合机器人技术相关课程特点，以学生为主体，采用信息化技术的手段，探索不同的授课方式。

2.3引进新的教学方法和教学手段，改变传统的教学模式

工业机器人技术实践性很强，有很多内容要求学生理解记忆，传统的教学方式以教师讲授为主，缺少与学生的互动环节，学生的课堂参与度不高，导致学生学习兴趣的缺乏。在新的教学理论和教学方法逐步成熟的今天，需要任課教师加大与学生互动的力度，多学习先进的教学方式。在新工科教学的背景下，更应该尝试使用一些新的教学方法，如慕课、翻转课堂等的应用。由于本课程较强的实践性，新的教学方法能增强学生的参与性，让学生在学到知识的基础上增强课程的学习兴趣，一举两得。

2.4完善教学实训设备，提高设备利用效率

工业机器人属于大型设备，在引进前需要调研论证等过程，引进周期长，并不能保证相关课程开展前就能供教学实验课堂用，即使顺利引进的设备，安装、调试和培训以及建立规范的实训室也需一定时间，因此教研室成立之初，有一些基础课程不得不侧重于理论学习。比如，《机器人应用基础》这门课程既是专业核心课也是基础课，比其余核心课较早开设，极有可能设备尚未完全投入使用，但出于安全考虑，引进的工业机器人暂不会对师生开放使用，学生不能进行基本的机器人实体结构的认知学习和简单的机器人动作参观学习，只能在理论课堂上通过动态画面和相关视频了解工业机器人的结构和动作模式。很显然，课堂效果并不理想。工业机器人的相关课程具备较强的实践性，包括机器人的装配、编程、调试和故障诊断，都需要工业机器人设备来实践教学，机器人实验环节对于锻炼学生的实际操作能力很重要，即便后期开课时设备已准备好，由于设备投入使用时间不长，实验和理论教师未能熟练操作仪器，在开展实验课时，未能最大化地发挥设备的价值，导致设备利用不充分。

结语

综上所述，应用型本科院校工业机器人技术课程的改革需要根据现行教育体制，顺应新工科发展背景，突出对应用型人才的培养。通过对教学内容、教学方法、以及师资力量等多方面的改革来提高教学质量，培养出理论知识扎实，实践能力突出的应用技能型人才。

参考文献

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