高校机器人实验室建设探析

郑 博

（中原工学院 机电学院，郑州 450000）

随着机器人技术的不断成熟和进步，机器人的应用范围越来越广，机器人销售量也在持续增加，国家和社会对于机器人技术人才的需求也随之增加。因此，不少高校开始开设相关课程，设立相关实验室，为解决机器人技术人才短缺问题贡献了力量。然而，由于机器人涉及计算机、机械、通信等多方面的专业知识和技能，对机器人理论知识和相关技能要求较高，高校在建设机器人实验室时应综合考虑各方面因素，建设更为科学先进的机器人实验室，才能够推进实验室充分发挥其应有的价值和作用。因此，探索高校机器人实验建设的具体策略和有效方法十分必要。

1 开展高校机器人实验室建设的重要意义

机器人技术是一种综合多种学科知识和技术的新兴产物，目前在国际和国内都备受瞩目。机器人技术最初只广泛应用在电子、汽车、纺织等工业领域，现在已经逐步向教育、娱乐等服务领域发展[1]。同时，机器人技术的发展不仅改变了众多行业的生产方式，还给人们的生活带了很大便利，机器人技术在一定程度上代表了一个国家的经济和科技发展水平。现如今，机器人已逐渐演变成新型劳动力，能够完成很多行业内人工操作无法完成的工作，并且大大提高了生产效率，降低了生产成本，这一新型劳动力推动了很多行业内部发生结构变化和升级。因此，大力推动机器人技术的进步是国家和社会发展的必然要求，也是提升国家综合实力的有效手段。

由于机器人是一种高新技术，在设计、安装、调试等多方面都需要大量专业人才，目前社会对于这类人才的需求十分迫切。培养机器人专业技术人才的重要途径是通过相关科研机构和各大院校，这对此类机构提出了更高的要求和挑战，而且高校是培养机器人技术人才的重要基地，担负着比其他机构更重要的培养相关人才的责任[2]。机器人技术中涉及众多学科知识和技能，单纯依靠理论讲授很难准确掌握相关技能，在这种形势下，建设机器人实验室成为了高校机器人专业发展的必要趋势。高校建设机器人实验室，不仅能够使学生通过利用实验室学习机器人设计、组装、调试、加工等方面的知识和技能，更能在学习过程中锻炼学生的知识应用能力和工程实践能力。同时，学生可以利用机器人实验室开展多种实验实训和创新设计，这是相关专业学生不断提升自身能力的重 要平台。

目前，我国不少高校已经建立了机器人实验室，并在不断改进和完善实验室的装备和设施，推动了实验室更好地为学生提供服务[3-4]。一些高校不仅在国内组织了机器人竞赛，以此推动机器人技术的交流和进步，更在国际机器人竞赛中取得了良好的成绩，展示了我国机器人专业人才的风采。在这一过程中，机器人实验室为大学生开展创新活动、创新实践提供了必要的技术支持，同时为各类机器人技术竞赛提供了重要的保障，从而提升了高校的教育质量和核心竞争力。另外，机器人实验室对于扩大高校学生就业范围、提高学生就业竞争力具有显著优势。然而，当今社会就业市场竞争激烈，就业压力不断加剧，而且由机器操作代替人工操作的趋势日益明显，这给高校学生就业带来了不少阻力和压力[5]。针对这种情况，高校应积极研究社会对人才的需求方向，培养更多具备机器人技术的专业人才，同时建设机器人实验室培养相关专业学生的技能，才能使相关专业的学生在就业市场有更广的就业范围和更强的竞争力。

2 建设高校机器人实验室的具体策略

2.1 采取校企合作等多种建设途径，提高建设效率

高校建设机器人实验室需要投入大量的资金、设备和配套设施等，这对于部分高校是极大的负担，在较短时间内无法顺利完成。在这种情况下，高校可以积极与当地企业进行沟通、合作，以争取其他渠道对实验室建设的支持和帮助。同时，高校可以寻求与机器人专业厂家进行合作，共同建设机器人实验室。高校在建设机器人实验室时可能受到资金等多方面的制约，实验室规模和设备具有一定的局限性，通过和专业机器人厂家合作能改善这一现状，使实验室建设脚步大大加快，进一步实现规模化教学。高校通过与相关厂家进行合作，能够使学生在实验教学中及时了解机器人最新知识和动态，更能够推动校企间的交流合作，使学生有更多专业学习和实习的机会，而且对推动国内机器人市场的进一步发展有积极意义。另外，高校还应根据实际市场需求和教学目标等不断完善机器人实验室的配套设施，通过寻求主管部门、政府部门、专业协会等组织的帮助，为建设实验室筹措更多的经费，以充分满足实验室的建设需求，从而进一步提升实验室的建设质量和效率，为实验室顺利使用奠定坚实基础。

2.2 明确机器人实验室的教学科研内容，优化机器人实验室的教学效果

机器人实验室在高校培养相关技术人才方面扮演着重要的角色，同时承担着教学、科研、竞赛等方面的重要任务，这就要求高校应该明确机器人实验室的教学科研内容和任务，根据教学目标、学生发展情况等多方面制定系统化的学习计划，并针对机器人实验室教学内容编写相关教材。同时，教材编写人员应根据教学目标规划出清晰的教学思路，充分结合学生的认知水平和实际学习情况进行编写，还应结合学校的实验室设备采取由浅入深、由理论到实践的方式让学生循序渐进掌握相关知识和技能。另外，教师可以选择优秀机器人教学案例供学生参考学习，使学生在实践中不断学习先进技术，逐渐掌握机器人专业知识和操作技能，保证实验室教学质量。机器人技术学习内容包括电子技术、计算机控制技术、传感器技术等多种的学科专业性知识，并且这些学科知识的融合性很强，这就要求学生在利用机器人实验室进行学习时，不仅要学会验证调试程序，更要学会制作机器人的机体，设计控制板，实现独立开发新的机器人，从而使学生以更高的热情投入到机器人的设计、开发、制作中。相关院校在开展机器人实验室教学时，应明确学生应该掌握的机器人设计技巧和方案，使学生能够通过造型软件自主设计机器人机体部分，并利用专业加工机械进行制作，从而更熟练地掌握机器人技术的相关技能。

2.3 重视机器人实验室的实用性，充分发挥实验室的价值

高校在建设机器人实验室时，不应过度关注建设实验室带来的荣誉，更应重点关注实验室是否符合学生的学习需求，是否具有通用性和实用性。高校在着手建设实验室之前，应明确建设实验目的，并积极学习类似高校建设实验室的优秀经验和案例，综合了解机器人的发展趋势和需求，尽量选择与社会主流机器人类似的产品，以确保学生学习的相关知识和技能满足专业需求。另外，在建设机器人实验室时，高校科研和教学等部门应给予高度关注，重视机器人实验室与学科教学的充分融合，充分借助机器人实验室的优势来提高实验教学质量。同时，相关部门和教师应充分考虑实验教学任务和学科学习目标，合理设计机器人实验室项目，并结合实际情况对机器人实验室设备进行补充、改造，以促使机器人实验室更符合教学需求。因此，虽然机器人实验主体设备是不变的，但是在实际教学中可以利用新的辅助设备来实现教学发展需求，从而使机器人实验项目更丰富、实验效率更高，同时能够使实验设备的使用效率更高，充分发挥机器人实验室建设的最大价值。在此基础上，高校还应及时淘汰落后的实验室设备，引进先进机器人产品，使学生接触更多最新知识和专业技能，避免机器人产品落后无法发挥其应有的学习作用。此外，高校还应关注机器人实验室的使用情况，鼓励学生对机器人进行拆卸、操作、组装等实践工作，避免实验室成为摆设，使学生能够从实践操作中掌握相关原理和操作技能，从而真正发挥机器人实验室的价值。

2.4 建立完善的机器人实验室规章制度，确保实验室使用的安全性和合理性

高校建立机器人实验室，首先应保障实验室使用的安全性和合理性，这就要求高校制定切实可行的规章制度，以确保实验室按照规范进行使用。高校机器人实验室的使用对象多数是广大学生群体，他们具有强烈的好奇心和求知欲，对机器人具有充分浓厚的学习兴趣，但也缺乏相关的机器人实验室操作经验和知识，若机器人实验室运行故障或者人为操作失误很容易给学生带来伤害，从而给学生的安全使用带来一定风险。针对这种情况，高校应把学生的安全放到第一位，在学生进入实验室前开展安全教育并详细说明实验室使用方式，要求学生严格按照相关规章制度进行操作，避免出现不必要的安全事故。因此，高校应制定科学详细的机器人实验室规章制度、保障措施和操作规程等，利用完善的制度体系保障实验室的安全使用。高校在制定相应制度时，不能直接照搬机器人生产中的相关保障措施和操作流程，这不适用于没有操作经验的高校学生，而是应结合学生的实际情况制定相应规章制度和操作流程。

2.5 保障机器人实验室的开放程度，充分发挥实验室建设和发展的潜力

机器人实验室开放程度与实验室作用的发挥息息相关，也直接关系实验室建设和发展的潜力能否被充分激发。只有保证机器人实验室充分合理开放，才能为学生创造更多自主设计、自主实验的条件，才能促使学生利用实验不断创新，提升学生的综合能力。机器人实验室开放过程中，学生可以形成合作小组共同参与实验，这不仅有利于实验的高效进行，也利于提高学生的合作能力和创新意识。

3 结语

高校建设机器人实验室需要投入大量的资金和人工成本，因此在建设时可以选择校企合作的方式推动实验室的建设。同时，高校应严格管理实验室的开发、使用以及相关规章制度，并加强对相关师资力量的投资，以保障机器人实验室的实效性，这样才能通过高校机器人实验室培养学生的专业技能和综合能力，才能进一步提升学校的核心竞争力，为高校的长远发展增光添彩。