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工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在模塊化教學(xué)中的應(yīng)用探討摘要:工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展日新月異,企業(yè)和社會(huì)對(duì)于高素質(zhì)技術(shù)人才的需求愈加強(qiáng)烈,所以在教學(xué)中必須不斷地與時(shí)俱進(jìn),教育教學(xué)方式也要進(jìn)行不斷改革,在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程的教學(xué)中不斷完善課程體系的建設(shè),充分運(yùn)用模塊化教學(xué)理念,使工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程得到有效地開(kāi)展,以提高學(xué)生的全面素質(zhì)與職業(yè)能力,為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會(huì)和企業(yè)需要的高素質(zhì)綜合型人才。本文主要分析工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在模塊化教學(xué)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:工業(yè)機(jī)器人;模塊化;課程體系引言隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷改革與發(fā)展,我國(guó)工業(yè)制造業(yè)依托著科技的進(jìn)步也在穩(wěn)步向前,尤其是工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展尤為迅速,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)在技術(shù)型人才的培養(yǎng)上仍具有很大的差距,所以開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人課程對(duì)于專(zhuān)業(yè)型人才的培養(yǎng)具有十分重要的意義,但由于我國(guó)傳統(tǒng)的教育模式根深蒂固,加上工業(yè)機(jī)器人課程內(nèi)容晦澀難懂,使得教師在進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)的過(guò)程中受到很大的阻力,所以教師在教學(xué)中必須采用多樣的教學(xué)方式,不斷地完善課程體系建設(shè),通過(guò)模塊化教學(xué)不斷提高教學(xué)質(zhì)量,完善傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足,優(yōu)化教學(xué)機(jī)制。1、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)組成工業(yè)機(jī)器人模塊化綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)組成,由埃夫特ER3B-C30六自由度工業(yè)機(jī)器人、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)框架、觸摸屏、PLC、快換工具、軌跡繪畫(huà)模塊、RFID裝配分揀模塊、變位焊接模塊、皮帶線上料碼垛模塊、視覺(jué)檢測(cè)模塊、對(duì)射光幕裝置、多功能夾具單元及設(shè)備資源包組成??梢酝瓿晒I(yè)機(jī)器人夾具選擇、軌跡規(guī)劃、分揀、焊接、打磨、碼垛、視覺(jué)檢測(cè)等典型應(yīng)用。各模塊基座采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),模塊集成電路與氣路航插可在定位基座上實(shí)現(xiàn)快速更換,后續(xù)根據(jù)新的技術(shù)的學(xué)習(xí)要求也可以方便地方便地增加新的模塊。本套設(shè)備可以在有限的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)臂展范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多功能的訓(xùn)練。2、工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)課程體系構(gòu)建現(xiàn)象目前,多數(shù)院校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了機(jī)器人專(zhuān)業(yè)課程體系,但基本上都是從原來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)發(fā)展而來(lái)的,其課程也基本上是從原來(lái)的專(zhuān)業(yè)照搬而來(lái)。在這種背景下,工業(yè)機(jī)器人課程體系構(gòu)建中也暴露出諸多問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō),集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.1課程體系分類(lèi)不夠恰當(dāng)當(dāng)前,院校工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中,基本上都是按照公共基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課設(shè)置教學(xué)目標(biāo)。這種分類(lèi)方式雖然有助于學(xué)校設(shè)置課時(shí)、安排課程學(xué)習(xí)、明確教學(xué)重點(diǎn)。但在具體的分類(lèi)方式上,依然存在一些問(wèn)題。在公共基礎(chǔ)課的分類(lèi)中,常常將電工基礎(chǔ)、電機(jī)控制線路、機(jī)械制圖這幾門(mén)課程作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,且在專(zhuān)業(yè)課的劃分中也存在一定的問(wèn)題。由于這些課程分類(lèi)不夠明確,在具體的教學(xué)實(shí)踐中,極容易導(dǎo)致機(jī)器人專(zhuān)業(yè)教學(xué)安排、教學(xué)課時(shí)的分配上出現(xiàn)不夠恰當(dāng)?shù)默F(xiàn)象,致使整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)銜接不夠緊密,難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。2.2實(shí)訓(xùn)安排不夠合理基于工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力要求比較高,學(xué)生不僅要具備相關(guān)的理論知識(shí),還應(yīng)具備極強(qiáng)的動(dòng)手操作能力、問(wèn)題分析和解決問(wèn)題的能力等。但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),在具體的人才培養(yǎng)中,實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)依然存在諸多問(wèn)題:部分學(xué)校只安排了焊工實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目,但具體實(shí)訓(xùn)過(guò)程中僅僅只有焊工技術(shù),遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以滿(mǎn)足學(xué)生的實(shí)訓(xùn)要求;針對(duì)工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)安排時(shí),針對(duì)車(chē)床、銑床、磨床等技術(shù)操作點(diǎn),學(xué)校雖然已經(jīng)準(zhǔn)備了相關(guān)的實(shí)訓(xùn)操作設(shè)備,但并未安排相關(guān)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。另外,針對(duì)工業(yè)機(jī)器人中所需要的電器元件識(shí)別、電路板焊接、導(dǎo)線布置等多方面內(nèi)容實(shí)訓(xùn)比較少。如此,嚴(yán)重制約了人才培養(yǎng)質(zhì)量。3、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在教學(xué)中的模塊化教學(xué)3.1加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)操能力為對(duì)工業(yè)機(jī)器人課程進(jìn)行有質(zhì)量的教學(xué),必須在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行模塊化教學(xué),其中重要的環(huán)節(jié)就是在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),從而不斷地提高學(xué)生的實(shí)際操作的能力。在教育教學(xué)過(guò)程中要改變重理論輕實(shí)踐的教學(xué)方式,將實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)作為整個(gè)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)的一個(gè)模塊,有效利用學(xué)校中以及企業(yè)中的現(xiàn)有資源,建設(shè)一個(gè)能夠?yàn)楦咝<夹g(shù)人才提供實(shí)踐的教學(xué)基地,或者通過(guò)有效的校企合作使學(xué)生能夠得到充足的實(shí)踐操作,使學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中,同時(shí)能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的學(xué)習(xí)熱情與積極性,提高自主學(xué)習(xí)的能力,并且將過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題與收獲及時(shí)對(duì)教師進(jìn)行反饋,從而提高教師教學(xué)質(zhì)量,提高課堂教學(xué)效率。通過(guò)該實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)由淺入深、循序漸進(jìn),將工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)的多種技術(shù)進(jìn)行了綜合應(yīng)用,并采用了新工科背景下的實(shí)例項(xiàng)目設(shè)計(jì)教學(xué)模式,把繁雜的實(shí)訓(xùn)過(guò)程變得清晰有序,學(xué)生通過(guò)不同工作過(guò)程的訓(xùn)練,能夠融會(huì)貫通,掌握常見(jiàn)的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的裝調(diào)方法和基本維護(hù)知識(shí)。3.2采用問(wèn)題學(xué)習(xí)法,提高教學(xué)質(zhì)量工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課程模塊化教學(xué)的有效開(kāi)展,必須提高學(xué)生探索問(wèn)題的能力。教師在教學(xué)中需要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地去發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)課程中存在的問(wèn)題,并通過(guò)問(wèn)題的提出,引導(dǎo)學(xué)生以自己的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行解決,遇到解決不了的,再由教師進(jìn)行記錄總結(jié),將學(xué)生的所有問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一講解,不僅可以提高學(xué)生對(duì)于課程的認(rèn)識(shí),而且能夠提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,教師在此過(guò)程中也可以充分了解每一位同學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)度與對(duì)于工業(yè)機(jī)器人課程的理解程度,從而有針對(duì)性地改進(jìn)教學(xué)模式,進(jìn)一步提高教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量。3.3科學(xué)設(shè)計(jì)課程體系針對(duì)當(dāng)前院校工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)不夠科學(xué)、合理的現(xiàn)狀,應(yīng)按照不同課程的類(lèi)別,對(duì)其專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化,最終提升課堂教學(xué)效果。針對(duì)專(zhuān)業(yè)課程來(lái)說(shuō),應(yīng)結(jié)合工業(yè)機(jī)器人工作類(lèi)型,開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)編程、安裝與調(diào)試、后期維修等課程,旨在提升相關(guān)人才能夠完成工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)和離線編程設(shè)計(jì)任務(wù),適當(dāng)調(diào)試機(jī)器人整體運(yùn)行狀況,對(duì)工業(yè)機(jī)器人本體狀況進(jìn)行跟蹤和維護(hù)等;針對(duì)核心課程來(lái)說(shuō),應(yīng)開(kāi)設(shè)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)三維建模課程,使學(xué)生具備極強(qiáng)的系統(tǒng)集成能力,能夠很好地控制外圍設(shè)備;還應(yīng)積極開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)、可編程控制技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線與組態(tài)控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)相關(guān)課程;開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)拓展課程:針對(duì)工業(yè)機(jī)器人集成系統(tǒng)而言,由于其引入了機(jī)電一體化的技術(shù),還應(yīng)開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、液壓氣動(dòng)、工裝夾具等相關(guān)課程,以便于學(xué)生在日后更好地開(kāi)展工作[2]。另一方面,在優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)課程體系構(gòu)建時(shí),還應(yīng)立足于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的現(xiàn)狀,由于其物理知識(shí)比較淺薄,工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)則是電學(xué)和基礎(chǔ)力學(xué)。學(xué)生已有的專(zhuān)業(yè)知識(shí),難以滿(mǎn)足工業(yè)機(jī)器人教學(xué)的要求。面對(duì)這一現(xiàn)狀,在優(yōu)化課程體系構(gòu)建時(shí),應(yīng)針對(duì)學(xué)生物理基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的現(xiàn)狀,設(shè)置機(jī)電方向的物理課程,以便于學(xué)生更好地進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)。3.4多樣化教學(xué)模式工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的知識(shí)抽象復(fù)雜,更過(guò)于專(zhuān)業(yè)性,也因這種復(fù)雜與專(zhuān)業(yè)性特征的存在使得學(xué)生無(wú)法全面了解理論知識(shí)要點(diǎn),甚至還會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,降低學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,從而影響工業(yè)機(jī)器人課程的理論知識(shí)教學(xué)質(zhì)量研究。在實(shí)際教學(xué)中,建議專(zhuān)業(yè)教師采取多樣化的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué),進(jìn)而要求專(zhuān)業(yè)教師在這個(gè)過(guò)程中需要充分使用教學(xué)一體機(jī)、移動(dòng)終端設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)室設(shè)備等,運(yùn)用視頻展示、微課、機(jī)器人工作站實(shí)訓(xùn)操作教學(xué)等方式,讓學(xué)生能夠充分理解機(jī)器人理論知識(shí),將機(jī)器人理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái),真正了解機(jī)器人專(zhuān)業(yè)課程的魅力。多樣化的教學(xué)模式也更加能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力,讓學(xué)生始終對(duì)這一門(mén)課程保持良好的熱情以及正確的認(rèn)識(shí),借助現(xiàn)代設(shè)備給學(xué)生講解工業(yè)機(jī)器人的理論知識(shí),讓學(xué)生參與實(shí)踐學(xué)習(xí)中。3.5機(jī)器人操作及維護(hù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)施為期二周。該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目的主要是使學(xué)生基本了解編程系統(tǒng)和基本操作指令。(1)工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)操作。安裝工業(yè)機(jī)器人編程調(diào)試軟件,認(rèn)識(shí)機(jī)器人示教器,掌握機(jī)器人示教器按鍵功能,學(xué)習(xí)示教器的操作,了解示教界面顯示功能。(2)工業(yè)機(jī)器人編程。學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的I/O分配,結(jié)合PLC相關(guān)知識(shí)點(diǎn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程,包括:快換夾具的編寫(xiě),工業(yè)機(jī)器人平面軌跡運(yùn)行的編寫(xiě),工業(yè)機(jī)器人垂直軌跡運(yùn)行的編寫(xiě),涂膠、碼垛運(yùn)行的編寫(xiě)。(3)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。能夠按照機(jī)器人操作規(guī)程對(duì)機(jī)器人進(jìn)行安全檢查,根據(jù)系統(tǒng)的異常、機(jī)械故障進(jìn)行簡(jiǎn)單的維修和保養(yǎng),工業(yè)機(jī)器人的日、周、月檢查與維護(hù)。通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)器人基本操作和與外圍設(shè)備建立通訊連接、編寫(xiě)程序,讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)軌跡功能,為綜合實(shí)訓(xùn)奠定基礎(chǔ)。在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中,運(yùn)動(dòng)軌跡可編程操作是工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用的基礎(chǔ),通過(guò)實(shí)物學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)、設(shè)備和實(shí)用技能,是提高工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用能力的有效手段。通過(guò)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化編程思想,提升學(xué)生對(duì)工業(yè)機(jī)器人軟硬件資源的應(yīng)用能力。結(jié)束語(yǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前世界先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要的裝備和手段,已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志。我國(guó)制造業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要時(shí)期,人工成本的上升以及環(huán)境問(wèn)題的制約不斷的沖擊著傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)展,而工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的引進(jìn)應(yīng)用正是破解這些沖擊的有力手段。因此近年來(lái)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)持續(xù)表現(xiàn)強(qiáng)勁,市場(chǎng)容量不斷擴(kuò)大,國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園不斷新建。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展急需大量高素質(zhì)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用技能型專(zhuān)業(yè)人才,因此國(guó)內(nèi)各大專(zhuān)院校都陸續(xù)的開(kāi)設(shè)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)專(zhuān)業(yè),而理論必須綜合實(shí)踐應(yīng)用才能培養(yǎng)出優(yōu)秀技能扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)人才,使得相關(guān)學(xué)校急需結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于教學(xué)、功能齊全、性?xún)r(jià)比高的工業(yè)機(jī)器人培訓(xùn)設(shè)備。參考文獻(xiàn):虞嘉丞.工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備開(kāi)發(fā)探究[J].河北農(nóng)機(jī),2020(12):74-75.葉輝.多功能工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)設(shè)置的設(shè)計(jì)[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2018(3):41-43.李公文,黃福建,余春.工業(yè)機(jī)器人教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)
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