技工院校服务机器人应用与维护专业建设研究

元军伟 元志利

江苏省交通技师学院 江苏镇江 212028

一、服务机器人行业发展与人才需求

服务机器人市场需求潜力巨大，随着人口老龄化趋势加快，以及医疗、教育需求的持续旺盛，我国服务机器人存在巨大市场潜力和发展空间。2019年我国服务机器人市场规模达到22亿美元，同比增长约33.1%，高于全球服务机器人市场增速。其中，我国家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模分别为10.5亿美元、6.2亿美元和5.3亿美元。随着停车机器人、超市机器人等新兴应用场景机器人的快速发展，机器人人才供不应求，据2017年政府发布的《制造业人才发展规划指南》显示，2025年我国人才缺口将扩大到450万。而人才缺口的产生，并不是因为我国没有充足数量的机器人专业人才，而是人才都集中到了理论研发领域，但我国企业更需要的是机器人应用型人才和服务型人才。

二、服务机器人产业体系与专业建设目标

表1 服务机器人产业体系

为适应经济社会发展、科技进步和产业结构调整要求，体现技工院校办学方向和技能人才培养特点，2020年4月，人力资源和社会保障部公布《全国技工院校专业目录(2018年修订)》，2020年度增补专业包括服务机器人应用与维护，专业代码为0219，属电工电子大类(02)。2021年4月，人力资源和社会保障部会同相关部门向社会发布服务机器人应用技术员这一新职业信息，对这一新职业进行了定义并指定了主要工作任务。

建立“服务机器人应用与维护”专业方向，将时下关注度极高的人工智能技术与机器人技术相结合的服务机器人专业引入人才培养，打造与市场对接的领先特色专业方向，通过服务机器人应用与维护专业建设，培养出更多机器人应用型人才和服务型人才，提升学校的招生吸引力，提升毕业学生的就业竞争力。

三、服务机器人应用与维护专业人才培养方案(以高级工为例)

(一)服务机器人应用与维护专业职业面向

表2

(二)服务机器人应用与维护专业培养目标

本专业培养的高素质复合型人才应该适应国际科技前沿和国家战略发展需求，符合社会和行业发展需要，掌握人工智能与服务机器人科技的基础理论和专业知识，具有从事人工智能和服务机器人领域的工作专业技术，具有创新精神和实践能力以及较强国际沟通能力。

本专业毕业生能够胜任人工智能与服务机器人相关领域工程设计、技术开发、系统运行与维护和工程应用等方面的工作；能够胜任企业或事业单位各类管理工作；通过更高层次的人才培养，能够胜任高校、科研院所科学研究工作。

(三)服务机器人应用与维护专业就业领域、岗位及从事的工作

服务机器人应用与维护专业面向的主要就业领域：服务机器人制造商；服务机器人系统集成商；服务机器人终端用户企业；物流、家政、酒店、银行、餐厅等应用服务机器人服务行业。

服务机器人应用与维护专业面向的主要就业岗位：服务机器人设计、研发、生产、测试、销售、部署、维护等环节对应岗位；电子设备制造业、嵌入式及电子信息企业设计、研发、检测、调试、运行管理工作岗位(群)。

服务机器人应用与维护专业就业岗位从事的主要工作：服务机器人的设计、研发、编程、调试、维护、运行和管理等方面的工作；服务机器人系统集成应用的设计、开发、调试、运行维护、管理等工作；服务机器人及系统的售前、销售以及生产管理等工作；银行、酒店、家政、餐饮、商店等行业的服务机器人部署、运营、维护、管理等工作。

(四)服务机器人应用与维护专业课程体系

表3 服务机器人应用与维护专业课程体系(高级工)

四、服务机器人应用与维护专业实训室建设方案

(一)总体建设方案

表4 服务机器人应用与维护专业实训室总体建设方案

(二)基础电工电子实训室概况

基础电工电子实训室，涵盖通用电子实验教学虚拟仪器平台、电路原理课程实验套件、模拟电子技术课程实验套件和数字电子技术课程实验套件四种类型教学载体，并配备工作台、电脑和常用电工基本训练技能设备，万能接线板等，可完成电工基本技能实训。

主要实训项目：电路基础知识、直流电路、磁场与电磁感应、正弦交流电路、半导体器件、放大与振荡电路、直流稳压电源、数字电路、电子产品的工作环境和可靠性要求，电子产品的防护，电子产品元器件的布局与装配，印制电路板的设计、制作与检测，电子产品整机的装配与调试，电子产品的质量管理与检验。

实训课程：“电工电子技术基础”“模拟电子技术”“数字电路与逻辑设计”“简单电子线路装调”。

(三)服务机器人感知实训室概述

服务机器人感知实训室，涵盖基于STM32平台综合实验箱、传感器教学实验平台教学载体，并配备工作台、电脑和配套常用工具设备等，可完成服务机器人感知技能实训。

主要实训项目：C语言概述、单片机基础、基本数据类型与简单程序设计、STM32的I/O应用、串口通信技术、中断系统、定时器与计数器、单片机接口技术、传感技术及传感器基础、距离与位姿传感器、温度与湿度传感器、磁场与光电传感器、数字传感器、传感器与检测系统。

实训课程：“传感器技术与应用”“单片机技术与应用”。

(四)服务机器人运动控制实训室概述

服务机器人运动控制实训室，涵盖基于STM32平台综合实验箱、运动控制教学实验平台、服务机器人底盘教学实训平台教学载体，并配备工作台、电脑和配套常用工具设备等，可完成服务机器人运动控制实训。

主要实训项目：机器人控制基础、机器人传感器；两轮差速、三轮欧米轮、四轮麦克纳姆轮、四轮欧米轮的机器人移动机构拆装、控制及应用、机器人导航工作空间的创建及配置、同步定位与地图构建、地图构建算法的应用、机器人路径规划功能包安装、机器人自适应定位、机器人导航算法的配置及应用。

实训课程：“单片机技术与应用”“运动控制技术”“服务机器人移动机构装调”。

(五)服务机器人机器视觉实训室概述

服务机器人机器视觉实训室，涵盖深度摄像头套件教学载体，并配备工作台、电脑和配套常用工具设备等，可完成服务机器人机器视觉实训。

主要实训项目：计算机视觉基础、使用OpenCV处理图像、使用OpenCV处理视频、图像颜色检测、人体特征检测识别、物体的检测识别、基于深度学习的物体识别、QR码和AR码。

实训课程：“服务机器人系统操作”“机器人视觉应用技术”。

(六)服务机器人智能语音实训室概述

服务机器人智能语音实训室，涵盖智能语音交互套件教学载体，并配备工作台和配套常用工具设备等，可完成服务机器人智能语音实训。

主要实训项目：音频技术及音频设备、语音唤醒功能的实现、语音识别功能的实现、语音分析功能的实现、语义理解功能的实现、语音合成功能的实现、智能语音交互技术综合应用。

实训课程：“服务机器人系统操作”“智能语音交互技术”。

(七)服务机器人综合技术实训室概述

服务机器人核心技术实训室配备计算机、Castle-X服务机器人通用教学实训平台、Castle-X智能服务机器人实训场地、桌面型人工智能服务机器人学习平台、智能迎宾机器人、服务机器人人工智能应用平台，满足专业课程教学实训需求。此外，学生还能在实验室内进行人工智能及服务机器人相关的创新实验开发、课程设计、毕业设计等创新项目开发，全面提升我校机器人专业的实验条件。

主要实训项目：服务机器人多点巡逻、语音导航、QR码和AR码信息的获取、骨骼跟随应用的实现、物体识别与人脸识别、机械臂控制及物品抓取、语音控制机械臂抓取物体、智能物流的应用、服务机器人的软硬件组成、机械硬件部件的装调、感知系统的装调、电气的装调；服务机器人控制与维护；服务机器人的故障检测与排除。

实训课程：“服务机器人装调技术”“服务机器人操作系统基础”“智能语音交互技术基础”“服务机器人移动机构控制基础”“服务机器人导航技术”“服务机器人装调与维护技能综合实训”。

(八)“服务机器人+X情景”实训室概述

通过建设“服务机器人+X情景”的实训内容，以当地服务机器人应用行业使用设备为标准，以行业专家专业性建设方案为指导思路，构建属于自身学院特色的“服务机器人应用与维护”专业，打造国内领先甚至首个“服务机器人+X情景”方向的实训基地。可以是服务机器人无人餐厅场景、服务机器人智慧家庭场景、服务机器人医疗健康场景、服务机器人物流配送场景、服务机器人智能零售场景、服务机器人工业巡检机器人等。