机器人实训室项目建设调研报告

机器人实训室项目建设调研报告机器人实训室项目建设调研报告一、机器人实验室建设意义和必要性1、机器人技术介绍机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完毕多个作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制技术、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用状况,是一种国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简朴意义上替代人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,现有人对环境状态的快速反映和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机器人领域发展近几年有以下几个趋势:1．工业机器人性能不停提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修),而单机价格不停下降,平均单机价格从10.3万美元降至年的1万美元,可见其门槛减少之快,足以遇见其应用推广速度。 2．机械构造向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化;由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;已有模块化妆配机器人产品问市。3．机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展,便于原则化、网络化;器件集成度提高,控制方式日见小巧,且采用模块化构造;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。4．机器人中的传感器作用日益重要,除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外,装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器,而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配备技术在产品化系统中已有成熟应用。5．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制,如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 6．机器人化机械开始兴起。从美国开发出”虚拟轴机床”以来,这种新型装置已成为国际研究的热点之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域。中国的工业机器人从80年代”七五”科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过”七五”、”八五”科技攻关,目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人核心元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家公司的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用,弧焊机器人已广泛应用在汽车制造厂的焊装线上。 根据国内外机器人发展的经验、现状及近几年的动态,结合目前国内经济发展的具体状况,国家”十二五”期间机器人技术重点开展智能服务机器人、机器人化机械及其有关技术的开发及应用;开展以机器人为基础的重组装配系统及其有关技术的开发研究及加强多传感器融合及决策、控制一体化技术及应用的研究。重点解决中国已研制应用数年的示教再现型工业机器人的产业化前期核心技术,大力推动其产业化进程,力求在”十二五”末期实现喷涂、焊接、装配等大负载机器人的产业化。从以上机器人介绍我们懂得,我们国家的机器人水平与国外尚有一定的差距,因此对学生进行机器人技术培养,让学生掌握机器人,理解机器人,乃至最后设计开发研究机器人都有重要的意义。随着中国制造业的不停发展,对自动化水平的规定不停提高,机器人作为典型的自动化妆备,已经在各生产制造领域,特别是汽车制造、自动化、电子等行业得到了广泛的应用,并且增加异常迅猛,从销售量上更是充足阐明了这个不争的事实。年国内机器人销售总量为380台,到年增加到3493台,4年间增加了819%,翻了3翻还多。在中国市场上份额居第一位的ABB公司年在中国销售工业机器人600台,而该公司在过去9年中一共才在中国大陆市场销售了台机器人。据不完全统计到年终中国机器人拥有量已超10万台,比专家预计的多十倍。预计到,市场容量将达几十几万台(套),重要以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压、注塑、点胶等为主。中国机器人产业迎来了历史性的高峰。但随之也带来了教育、培训等一系列与实际应用有关的急需解决的问题。机器人作为一种高技术含量的设备,在使用过程中其设计、制造、安装、调试、操作、维护等工作需要大量的专业技术人员,随着机器人应用的日益广泛和装机容量的直线上升,对这类技术人员的需求也变得越来越迫切。过去中国机器人的研究重要集中在有限的大专院校和科研单位,并且重要以科学研究为主,工业现场严重缺少该类人才,这已经成为制约机器人应用和推广的瓶颈问题之一,对这些人员的理论教育、操作和维护实践培训等需求变得极为迫切。二、机器人技术教育的必要性和建议1、开展机器人技术教育必要性机器人技术是一种国家科技发展水平和国民经济当代化、信息化的重要标志。据理解美国、日本等某些发达国家已经看好机器人教育对将来高科技社会的作用和影响,她们在高职类院校乃至中小学信息技术教育中都不同程度地对学生进行机器人教育。为了与国际接轨,为了迎接即将到来的机器人时代,我们必须大力发展机器人教育。目前,国内高等学府及职业类院校先后开展了机器人教育。随着机器人技术的进一步发展,机器人将会走进越来越多的学校,越来越多的学生将与机器人成为伙伴。面对机器人技术的快速发展,如果中职校不及时采用方法,不在有关技术教育专业的师生中开展机器人教育,那么必将会出现机器人人才及教师队伍严重缺少的状况。机器人作为高科技的产物,涉及工业设计、机械、电子、传感器、计算机软件、硬件、人机交互、人工智能等多门学科。它的出现在教学上极大的丰富了教育内容。要开展机器人教育,规定教师掌握机器人所涉及学科的有关内容,但实际状况是诸多教师并不含有这些知识,因此,新建机器人实训室是迫在眉睫。2、开展机器人技术教学的作用开展机器人技术教学,能够扩大学生的知识面,提高专业知识水平,掌握机器人所涉及的机械、电子、传感器、计算机软件硬件和人工智能等学科的有关内容。在中专阶段,给有关专业的学生开设专门的课程,系统地讲授机器人的知识,能够为她们后来从事机器人有关工作奠定良好的基础。中国技术教育规定教师含有较高的技术素养,有一定的实践能力和创新精神。而目前职校的教学大多重视基本知识和基本技能的传授,对学生信息素养、创新精神和实践能力的培养并不到位。在机器人课程中,通过学习为智能机器人编写程序,能够提高学生分析问题和解决问题的能力;通过学习扩展、组装机器人,能够增强学生的创新意识,锻炼动手能力;通过以小组合作的形式完毕机器人项目,能够培养学生们的协作能力和团体精神。另外,机器人课程含有创新性、综合性、开放性、发展性、实践性和探究性等六大特性。在教学过程中,教师会运用多个教学办法,讲授通过整合的内容,采用灵活的评价方式,使学生进一步掌握先进的当代技术和科学的分析办法。这对她们后来的工作大有裨益。三、开展机器人技术教学的几点建议机器人技术的教学目的在于使学生掌握机器人的有关知识,理解机器人的基本特性及操作办法,培养她们的信息素养、创新精神和实践能力,为她们后来成功地开展机器人有关工作奠定基础。在具体教学过程中,建议注意下列几点:1、营造良好学习环境和学习氛围开展机器人教育首先要选择某种教育机器人。目前市场上的教育机器人重要有两种:一种是厂家己经组装成形的机器人,它能够实现一定的功效,也能够根据需要进行拆卸、重装和扩展来完毕更复杂的功效,属于高端机器人类型。另一种是厂家只提供主板和零件,完全由学生根据不同的功效自己组装,属于低端教育机器人。学校能够根据教学目的、学生的实际状况、学生重要就业地区的机器人教育状况等来选择某种教育机器人。尽量让学生感觉到所学的东西有趣并且有用。由于机器人课程的特殊性,教学评价必须以教学目的为根据,本着对培养学生创新精神和实践能力有利的原则进行。重视教学效果的及时反馈,评价的方式要灵活多样,要鼓励学生创新,重要采用考察学生实际操作或评价学生作品的方式。在上第一节学时,就应当告诉学生评价原则,进一步调动学生的学习主动性,让其摆脱考试压力,营造一种良好的学习氛围。2.3.2采用多个教学办法,以小组为单位完毕学习任务为了进一步提高教学效果,对于不同的教学内容需要采用不同的教学办法。如:对机器人基本理论知识的教学,采用讲授法;对机器人编程的教学,采用实验法、任务驱动法等;对机器人哲学内容的教学采用讨论法;对机器人应用内容的教学,采用参观法、演示-8-法;对于机器人设计和制作,则采用研究性学习的办法。为了有效地培养学生的协作能力和团体精神,在开课之初就要将学生根据实际状况,按照”组内异质,组间同质”的原则,分成若干学习小组,每组尽量控制在2到3名同窗。在整个学习过程中,各个小构组员必须互相合作,共同完毕每个任务。2.3.3重视教学能力和创新精神的培养为了使将来的信息技术教师能够成功地开展机器人教学活动,在教学过程中,特别注重学生教学能力的培养。如:在课堂中引人了许多优秀的机器人教学案例,有文本形式的教案,也有视频形式的课堂实况。结合案例,向学生介绍主体性教育理论、发现学习理论、多元智能理论等先进的教育理论,解说支架法、抛锚法和随机进人法等教学办法,并规定学生编写一种简朴的教案。在学生做机器人实验提高本身能力时,引导她们结合自己的切身体会去思考如何才干更加好地增进学生综合能力的提高。在教学时,要告诉学生如何抓住教育时机及时开展多个教育。在整个教学过程中,我们都激励学生充足发挥想像力,大胆创新。规定每个小组在学期末完毕一种含有创新意义的实验,作为期末考核的重要指标。事实证明这样做既调动了学生的主动性,又锻炼了学生分析间题、解决问题的能力,还培养了学生的创新意识。机器人教育在中国刚刚兴起,作为一项极其故意义教育事业,它的健康发展至关重要,否则,就不能体现智能机器人所含有的教育价值,甚至会影响孩子们的茁壮成长。在将来的信息技术中开展机器人教育是中国机器人教育健康发展的重要确保。我们真诚地但愿更多的师范院校能够开展智能机器人教育,更多的有识之士能与我们共同关注教学机器人的发展。通过考察理解,博实机器人公司生产机器人产品的同时,更重视机器人对高职院校的教学效果,通过过年的发展,已经与长春工程学院、广州机电高级技工学校等多所高职院校建立”双师”合作机制,在产品开发的同时,邀请学校老师参加设计调试过程,并针对各专业技术邀请哈工大专家进行培训,获得了明显效果,”双师”教学就是院校邀请公司全程参加设备教学过程。博实公司同时还组织邀请有关教师到公司考察和学习,理解机器人教学需要的知识技能状况,公司重要技术及管理人员到学校理解教学特点。以挂职锻炼、顶-9-岗锻炼、科技服务等方式,建立与学校合作培养”双师”队伍的长效机制。通过”双师”素质教师培养、员工培训、学生职业能力的养成、科技开发与服务等领域逐步获得明显成效,达成校企互动,共同培养高技能人才的目的。3、国内电气机电行业人才需求分析机电类专业为社会培养机电类方面的生产、管理、使用维护的第一线的高等技术应用型人才。加入WTO后,中国机电行业等制造业迅猛发展,产业构造大幅度调节,社会对机电类人才需求发生很大变化。随着科学技术的不停进步,机械与电子电气已变得密不可分,特别是电脑信息技术的广泛应用和对各领域的渗入,机械设计、制造有了全新的理念,懂得电的如果不懂机械或者说懂得机械的不懂电将是一件很不可思议的事。机电设备、自动化设施、多个自动化生产线都需要既懂得电又懂得机的专业人才去使用和维护。21世纪是电信息时代,人们的生活与电脑密不可分,电子技术已渗入到机械制造的各个方面。在近几年绍兴市的用工市场中的信息可知,机电一体化的专业人才十分迫切,其工资待遇甚至超出了本科生、硕士生,特别是对懂得机器人技术、PLC、变频技术、数控技术的专业人才的需求量很大。每一种单位都需要有机电一体化的维护和修理的专业人员。随着工业生产水平的不停进步和人民生活水平的不停改善,大量的更为先进的机电设备的投入已经成为事实,靠单个外出培训已不能满足实际需要。产业的发展必然带来对人才需求的增加,技术的进步必然规定人员素质的提高。许多公司首先为了提高人员效率而精简缺少专业技能的冗余人员,另首先又大量引入急需的专业技术人员。从近几年毕业生的就业状况看,各个行业中,机电行业的毕业生就业率始终处在前列。岗位人才需求状况在综合沿海地区以及本地的机电等机电行业的发展的信息我们发现用人单位急需以下岗位人才:(1)机电产品的制造加工,人员需求增加16.4%;-10-(2)机电产品的组装、调试,人员需求增加12.8%;(3)机电设备的操作、维护,人员需求增加6.4%;(4)机电产品的销售、技术服务、检查与管理,人员需求增加5.2%;(5)自动化生产线的调试维护等,人员需求增加9.3%;;(6)生产现场工艺技术人员,人员需求增加5%;(7)数控机床的操作、编程、维护维修人才,人员需求增加11.3%;(8)模具工艺设计,人员需求增加15.4%。上述岗位在原有传统行业中融进了高新技术。有些机电产品和大型生产线应用了微机、软件、PLC,微电子、激光技术,并采用多个新型的传感器来检测和控制,其产品的制造手段也不停更新,如激光加工、数控加工等等。根据以上所掌握的状况结合学生的基本素质,学生无论在基础课程的学习上还是课程以外的实习上都含有了满足人才市场基本需求的能力。例如:以单纯机械类专业为主的数控、以及模具专业,从目前的状况来看,市场对模具设计及数控加工人才需求重要集中在四大方面:经济效益较好的军工公司、国家重大装备制造公司、沿海模具制造公司和汽车零部件制造公司、大量个体、私营和合资公司、外资公司工厂类人员、机械类人员,分别占岗位总数的14％、10％。大专以上(含大专)学历的占需求量的69％。因此学校把学生的能力培养放在第一位,使机类专业的学生既能进行程序设计又能精确加工、精确操作,再通过六个月的实习,接触到先进的设备,使学生能力得到全方面的提高,更适合大多公司的发展规定,为学生就业奠定良好基础。在以电类为主的专业中,机电一体化专业较之其它专业在选择就业岗位的面积上要更加的广阔,加上某些岗位人才的奇缺,特别是某些经济发达地区对机电一体化专业的高职毕业生实际需求是巨大的,因此在培养这个专业学生的时候侧重点就放在了如何突出机电一体化专业作为电气、自动化、机械制造等专业的补充与延伸这一优势上,使这些学生的能力也从单纯的电类知识扩展到了与机械知识的共融,能更加好地适应用人单位的需求。-11-4、机器人实验室项目建设意义机器人产业在21世纪将成为和汽车、电脑并驾齐驱的主干产业。随着中国工业化进程的不停加紧,机器人技术已广泛应用于人类社会的各个领域。纵观目前经济发呈现状,中国机器人市场增加异常迅猛。专家预测,中国机器人到年拥有量将达成17300台,到年,市场容量将达十几万台(套)。据悉,汽车制造、工程机械及电机、电子等行业的公司是中国此后对机器人需求最大的部门,其中所需机器人的品种以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压等为主。在这种形式下,就需要高校为公司培养出更多机器人操作及应用的技术人才。工业作业型教育机器人正是在这种状况下应运而生的。随着中国基础教育信息化的发展,机器人教育所涉及知识的广泛性和涉及技术的综合性,这都使机器人对教育而言含有更多的价值。可是教育机器人特别是工业作业型机器人作为教学内容无论国内还是国外,目前都处在起步阶段。并且教育机器人产品缺少规范。目前教育机器人的品牌十分繁杂,并且大多自成体系,互不兼容,开放度低。另首先,适应于工业现场应用教育的性能价格比高的教育机器人产品却极少。为推开工业型机器人教育健康、规范、可持续发展,因此需要研究规范性的工业作业型教育机器人,并且含有更加好的开放性和可扩展性,含有更强的交互性,良好的人机界面等因素。总之,工业作业型教育机器人受科技发展的影响其创新性、实践性、发展性是非常强的,对学生的技能教育、科技的社会化都含有重要的意义,它带给我们的教育内容和教育形式都会有更多的惊喜与期待。机器人是先进制造技术和自动化妆备的典型代表,是人造机器的”终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多个高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展亲密有关。首先,机器人在制造业应用的范畴越来越广阔,其原则化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高,功效越来越强,并向着成套技术和装备的方向发展;另首先,机器人向着非制造业应用发展以及微小型方向发展,并将服务于人类活动的各个领域。总体趋势是,从狭义的机器人概念向广义的机器人技术(ＲＴ)概念转移,从工业机器人产业向解决方案业-12-务的机器人技术产业发展。机器人技术(ＲＴ)的内涵已变为”灵活应用机器人技术的、含有在实世界动作功效的智能化系统”。为适应地方经济快速发展需求和学科发展需要,同时为了满足快速发展的科学技术的规定,目前各行各业对高校毕业生的学科知识面规定越来越宽。根据校方的专业定位方向和专业特色,在理论教学、实验实践、毕业设计等重要教学环节中,特别在上述某些特色研究方向上,实训中心现有仪器设备在先进性和实际工业现场应用领域已经不能满足需要,严重影响到学生实际动手能力、工程实践能力和科学创新意识的进一步提高。同时,随着校方机电学科教育的快速发展,实训设备的局限性也影响到学科发展和毕业生水平的提高。新一代的机电产品已经不是过去那种傻、大、笨、粗的产品,而是光、机、电、计算机、自动控制等多学科的融合体,而机械类专业学生在电、测量与检测方面的缺点极大影响了学生的就业与后来工作,因此,加强对机械类学生有关电、测量等方面科学知识与实践能力的培养势在必行。该实训中心的建设也将进一步增进新兴交叉学科的建设,对学生培养科学创新意识和实践动手能力及对广州经济、机电行业经济和社会发展能够起到主动的推动有很大增进作用。为向社会输送更加合格的人才,培养机电类学生对机器人技术的进一步理解,使学生掌握有关机器人技术、光电检测、构造原理、计算办法、动手操作与装配、故障检测与排除等方面技术的实践与应用技巧,增强学生把机电产品设计与高级机器人技术结合应用的能力,启发学生创新设计思维,开拓学生思路,提高当代学生的发明力、想象力与科学技能,培养创新意识,提高工程实践能力等需要,机器人实验室项目建设势在必行。培养学生的创新思维能力、综合应用能力以及动手能力,是目前高等学校工科学科教学的重要研究课题,本机器人实验室项目着眼基础,在满足机械、电气的基础实验教学要求的基础上,将逐步增添了某些国内、国际当今教学先进的机器人设备。可提高学生对机电一体化产品认识及自主性设计能力。实现对机器人等机电设备实时控制与应用及,增加学生的跨学科的综合知识。以启发学生的思维,完毕多方案创新设计,开发新产品与进行产品性能测试的能力,为培养优良的发明型人才提供良好的条件。-13-面对就业形势比较严峻的趋势,国家更将对职业类院校全方面扶持并提供更多的就业岗位,且面对各公司走向机电一体化高端产品的强烈需求,机器人产品已然成为机电教育首选设备,由于机器人产品是机电一体化技术的最高体现,是机器应用的”终极”形式。它涉及到机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多个高新技术发展成果的综合集成,因此它的发展与众多学科发展亲密有关。首先,机器人在制造业应用的范畴越来越广阔,其原则化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高,功效越来越强,并向着汽车、物流等各类成套技术和装备的方向发展;另首先,机器人向着非制造业应用发展以及微小型方向发展,并将服务于人类活动的各个领域。因此,项目引进各类型机器人设备对机电教学不仅丰富专业知识,提供专业技能,掌握机电一体化在工业公司的应用和集成技术,对工业发展也有极高的增进作用,同时大幅度提高学校的核心竞争力,对锻炼和建设校方教学科研人才,培养学生创新能力和动手实践能力都含有重要的意义。具体体现在:4.1培养面对区域高技能人才的需要本世纪前20年是中国重要的战略机遇期,随着中国改革开放事业的纵深推动、西部大开发战略的进一步实施、加入WT0以及中国－东盟自由贸易区加紧建设,多区域合作的新兴机遇。为实现”十一五”时期乃至更长一段历史时期”加紧富民兴桂新跨越步伐和全方面建设小康社会进程,努力建设富裕文明和谐中国”的奋斗目的而实施的工业化、城乡化、市场化和国际化战略,必然需要大量的涉及高技能人才在内的各类各层次人才;长三角经济区的迅猛发展,以及中国—东盟自由贸易区建设,同样需要大量的涉及高技能人才在内的各类各层次人才。校方作为一所重点职业技术建设单位,每年都向机电行业等经济主战场输送大批合格的毕业生,在满足区域经济社会发展对人才需求方面做出了应有的奉献。学校通过多个办法和系统建设国家示范性高等职业院校,有助于培养更多的高技能人才,满足区域经济社会快速发展对高技能人才的需求。-14-4.2加紧高职教育发展的需要高职院校由于起步晚,对高职的发展模式、办学目的和方向、教学方式办法等都处在探讨探索阶段,因此亟需建设示范性高职院校作为标杆,以之参考、借鉴,避免建设中走弯路,以此带动高等职业院校全方面快速健康发展。校方在实训教学发展过程中获得了一定的办学成绩,也积累了一定的高职教育经验,建设高质量高职院校,有助于增进学校继续进一步探索实践,并以其成功经验带动区内其它高职院校的建设和发展。建设国家示范性高职院校,有助于进一步激发政府发展高职教育的主动性,并对其它各市地方政府起到楷模作用,有助于增进地方政府加紧发展本地的高职教育,进而增进高职教育的全方面发展。4.3实现可持续发展的需要高职院校的生命力在于不停培养出能够满足区域经济社会发展所需要的各类高技能人才。校方在学校建设方面获得了较好的成绩,但与区域经济社会发展的规定还存在差距,学校通过教学实训系统项目建设,将进一步明确建设目的,把改革与发展的重点放到加强内涵建设和提高教育质量上来,科学合理地调节和设立专业,改革课程体系和教学内容,将职业岗位所需的核心能力培养融入专业教学体系,增强毕业生就业竞争能力,主动改革以课堂和教师为中心的传统教学组织形式,将理论知识学习、实践能力培养和综合素质提高三者紧密结合起来,提高学生就业能力,加紧区域和行业高技能紧缺人才培养,全方面提升学校教学质量和综合办学水平,从而实现学校的可持续发展。4.4实现高素质教学队伍需要项目建成后,每个专业将引进和培养1-2名高素质”双师型”专业带头人、4-6名骨干教师、4-6名公司行业技术专家,为校方培养和引进一批专业带头人、教学骨干、公司行业技术骨干与能工巧匠,她们将成为学校新型的师德好、技术能力强、”双师”素质高的专业带头人,形成知识、年纪、学历构造合理的专兼教师队伍。-15-4.5提高学校社会服务能力项目的实施将带动本地高职高专院校的建设与发展,增进职业院校的教学质量提高,增进区域职业教育的协调发展。充足运用学校的区位优势、专业优势、教学资源优势和结合产学合作优势,加强为本地区和有关行业开展职业技术培训和技术服务的能力建设,整合优质教学资源,创立区域性教学网络平台和技术服务中心,实现网络资源和技术资源共享,不停提高学校为社会服务的能力。-16-二、机器人实验室项目建设可行性分析1、项目建设总体目的机器人实验室项目建设目的是:建设含有本地区特色的,在长三角地区含有很强影响力的全国一流高级技能型人才培训和职业技能鉴定基地。立足江苏,辐射长三角,不仅满足本地区职业技能培训需要,并且要成为长三角地区职业培训研究和实践的重要基地,同时为社会公司开展机器人人才培训和其它技术服务。2、项目教学培养模式通过考察并借鉴其它院校教学模式,总结机器人教育模式重要以下:优化了课程体系,满足高职培养目的规定。以职业能力培养为目的进行设计和优化体 系,消除某些冗余内容,加大核心能力培养内容。形成了以市场为导向,以学生职业能力培养为本位,以学生职业综合素质培养为目的 的教学模式。根据公司调研状况,制订出了对应的职业能力图,再根据职业能力图制 定课程体系。以实用、够用为原则对全部核心专业课程进行了理论整合,理论与实践的整合。按学生的能力培养规定实施模块化教学。将技术专业课程体系分为”基本素质和能力”、 ”应用能力”、”操作能力”、”维护、诊疗、维修能力”和”计算机辅助设计”等五大基本能力模 块。加强实训教学,理论与实训比例约1:1。采用先进教学手段实施教学,现在已逐步完善了技术专业多媒体库,全部课室将逐步 采用多媒体教学。通过与公司的合作,加强系统设备对教学计划制订的合理性。-17-3、项目保障机制3.1系统教学监控我院针对机器人实验室项目及将来实验室教学可成立工作综合领导小组,切实有效地对教学的全过程进行质量监控。制订教学检查考核方法,每学期开展教学督导检查,重要采用听课、检查教案、抽查作业或实验实训报告、查阅教学日志、召开师生代表座谈会等形式,全方面检查任课教师的教学态度、教学内容与办法、教学环节、学识水平、工作业绩和教学效果等。并进一步健全和完善教师教学质量评价测评的指标体系和等级原则。根据教学考核的评价指标,进行问卷调查、学生评教、教师互评、量化打分,统一综合测评,并结合期中检查的状况,评定出每个系部的分数,考核成果与系部质量奖挂钩。各系(部)参考学校对教师的考核规定,分别考核每一位教师,考核成果与个人质量奖挂钩。通过考核计奖,使教学质量高、学术水平高、工作量大的教师得到更多的实惠,充足调动教师的科教研积极性。3.2学生受业调查开展新生素质调研和毕业生跟踪调查。确保新生的基本素质良好。通过对学生质量调查信息的系统分析,增进专业构造的调节和培养方案的优化。对毕业学生在企工作进行随时跟踪调查,听取公司意见,发现局限性,随时进行教学模式变化来适应现阶段人才需求。并将设立毕业生典型,举办讲座等形式发挥互动学习的长足功效。3.3”双师”教学邀请公司全程参加。校方将通过行业教育协会、专业建设顾问委员会,紧密联系公司全程参加教学。每年组织教师到公司一线考察,理解公司岗位设立变化和各岗位需要的知识技能状况,邀请公司人员到该院指导教学工作,与公司技术人员和管理者共同制订人才-18-培养方案等工作。以挂职锻炼、顶岗锻炼、科技服务等方式,建立与公司合作培养”双师”队伍的长效机制。引名企进校园。校企合作进一步开展、互动良好,在”双师”素质教师培养、员工培训、学生职业能力的养成、科技开发与服务等领域逐步获得明显成效,达成校企互动,共同培养高技能人才的目的。4、项目实施各项条件4.1人员条件为实施职业教育实训基地这个项目,学校非常重视,为此专门成立了该项目强有力的领导小组。校长:在机器人项目建设中,负责全院资源的调配工作。副校长:负责项目总实施组织工作,并协调项目建设中重要有关部门与机电系之间工作。电气系主任:负责本部门实训计划的制订,实践教学的评定等组织工作。负责本部门数控实训基地教学建设,实验室建设、设备采购、师资建设,实训教材编写等组织工作。 技能实训中心教师:项目具体实施。教研室教师:项目具体实施。4.2基础条件实训基地配备专业教师,有数年的实验教学经验,每位教师都有很强的学习能力和多专业技能,充足满足学生求知需要。-19-三、项目合作公司介绍1、博实公司介绍苏州博实机器人技术有限公司是专业从事机器人研发与产业化的高新技术公司,坐落于中国经济发展最具活力的地区之一苏州工业园区;她的前身为哈尔滨工业大学博实精密测控有限责任公司。苏州博实机器人技术有限公司于年1月在苏州成立,苏州博实机器人技术有限公司将逐步成立苏州——哈工大机器人技术研发/工程中心,苏州博实机器人技术有限公司的成立为哈工大在长三角地区开辟了一种重要的展示窗口,借助长三角地区的经济优势,将进一步增进科技成果的转化。同时,作为哈尔滨工业大学在苏州地区的第一家高新技术公司,博实公司将建设成为国内机器人研发与产业化基地之一,并逐步实现国内机器人的产业化。公司以依靠机器人技术与系统国家重点实验室和哈工大机器人研究所,拥有雄厚的技术储藏和人才储藏,公司董事长孙立宁专家是中国出名的机器人专家,在精密作业机器人的研究方面始终处在国内领先地位,在产业化推动方面拥有十余年的丰富经验,成绩明显;总经理王振华博士长久从事科研开发和公司管理工作,在产品创新、产学研一体化的体制创新等方面有丰富的经验。创新团体90%以上含有本科以上学历,其中拥有专家4人,博士、硕士12人。公司下设工业机器人与成套装备、精密作业机器人与装备、教育娱乐机器人等事业部;教育娱乐机器人已经实现了产业化,大负载工业机器人、MEMS精密封装测试装备等也实现了小批量使用。公司致力于运动控制、精密定位和精密测量领域产品的开发和生产,现已形成运动控制、精密定位、工业测量和控制等系列产品。针对教育部提出的进一步提高高等学校实验室建设和管理水平,博实公司推出针对大中专院校及职业技能培训学校的教学系列产品,产品有光机电气一体化控制综合实训装置、自动检测实训系统、柔性制造系统、机电流程系统、自动化物流系统、机器人等;机器人涉及:串联式、并联式、平面关节式、1～6自由度模块组合式、龙门式等多个机构形式的教学机器人,包含多个驱动方式、多个典型传动和检测传感方式,可广泛合用于机械、自动控制、控制工程、机电一体化、电机等专业学生的课程实践和技术培训,使学校能根据应用需求快速组建一种高水平实验室,提高学科的建设水平和学生的培养水平。使学生能真正掌握所学知识,并将它们更加好、更快地运用到社会生产实践中去。-20-在运动控制系列产品方面,已经研制出国内领先的基于PC平台的开放式多轴运动控制卡,可进行开放式多轴独立或联动步进/伺服控制、多形式曲线位置控制,含有位置、速度和加速度控制方式,可广泛用于自动化生产线、数控机床、机器人等机电一体化产品。在公司的发展过程中,得到了苏州工业园区、哈尔滨工业大学有关部门的大力支持,提供了良好的创业环境,也得到国家”863计划”以及”自然科学基金”的支持,加紧了公司的技术开发和产业化发展步伐。公司以振兴中国机器人产业化为己任,打破国内机器人市场被进口产品垄断的形势,为中国的工业自动化水平的提高和丰富人们的社会生活尽最大努力。本着”高效、创新、团结、拼搏”的精神,把科技创新和技术储藏作为发展的动力;把提高产品质量和管理水平作为增强产品竞争力的保障。凭借雄厚的技术实力、科学的管理体制、超前的市场意识,努力打造成为中国重要的机器人研发和产业化基地。公司资质:博实公司技术优势公司拥有雄厚的技术储藏和研发制造能力,并且拥有一支富有创新能力的技术队伍,全体技术人员中90%以上含有本科以上学历,其中7人含有博士学历。-21-公司以哈工大机器人研究所为技术依靠,致力于工业与教学机器人、运动控制、精密定位以及精密测量领域产品的开发,现己形成工业与教学机器人、运动控制、精密定位、工业测量和控制三大系列产品,并于年6月通过了ISO9001国际质量管理体系认证。研制出国内领先的,基于PC平台的开放式多轴运动控制器,可进行开放式多轴独立或联动、步进/伺服控制、多形式曲线位置控制,含有位置、速度和加速度控制方式,可广泛用于自动化生产线、数控机床、机器人等机电一体化设备控制领域。在公司的发展过程中,大部分科研成果得到国家”863计划”以及”自然科学基金”的支持,加紧了公司的技术开发和产业化发展步伐。博实公司研发生产的工厂自动化工程训练系统完全参考工业现场设备,在不影响精度和稳定性前提下,增加了多个传动构造。便于学生开阔眼界、理解工业现场设备构造。并且系统控制涵盖了大部分常见的工控领域技术,设备控制规定与工业现场完全一致。并且提供软件开发接口、与其它系统接口和必要的源代码等,满足各个领域的教学和科研需要。博实公司的RBT系列教学机器人作为典型的机电一体化产品是专门为大中专院校、职业培训技术机构教学实验目的而设计的高精度多自由度机器人,它适合机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计与理论、数控技术、自动控制等有关专业的教学和培训。它在普通工业机器人高精度、实用性功效的基础上又针对教学目的进行了专门设计,强化了人机交流界面的可视性。系统开放:基于PC的运动控制器的开放式运动控制平台,动态链接库和控制函数全方面开放,控制零活,方便二次开发,学生可根据需要进行机电控制系统的应用编程和调试。并且机构可视,驱动、传动机构采用透明式设计,实验时可直接观察到机构的运动状态,加深理解。配套齐全:配套完善的实验指导书,控制软件、教学大纲(PPT)等。完善的售后服务体系:博实公司始终致力于满足顾客规定,产品售出后会定时跟踪调查,随时为顾客解决问题和回复问题。博实公司在国内多个重点区域设立办事处,涉及市场及技术人员在内长久驻扎,为顾客及时快速的解决问题提供了有力的保障。-22-2、博实公司重要机器人产品介绍面对高等教育的研究/教学型机器人直角坐标型机器人 SCARA型机器人 4-DOF串联机器人5-DOF串联机器人 小型6-DOF串联机器人 中型6-DOF串联机器人大型6-DOF串联机器人小型6-DOF并联机器人 大、中型6-DOF并联机器人以机器人为核心的柔性制造/自动化物流系统介绍:随着科学技术的快速发展,新产品不停涌现,产品的复杂程度也随之增加,而产品的市场寿命周期日益缩短,更新换代加速,中小批量制造占有越来越重要的地位。面临这一形势,必须大幅度提高柔性制造的柔性和生产效率,缩短生产周期,确保产品质量,减少能耗,从而减少生产成本,以获取更加好的经济效益,柔性制造系统(FMS)正是在这种形势下应运而生的。-23-模块化柔性制造系统面对职业技术培训的多控制模块化积木式可拆装机器人介绍:多控制模块化机器人机械本体与控制部分可拆装,可拆装到螺钉级,极其适合学生动手能力培养,并且通过同一机器人载体,将PLC控制、手动控制、运动控制卡控制等多种方式集成一体,教学能力极大提高。-24-面对基础教育、科普的教育/娱乐机器人介绍:教育娱乐机器人是专门为科普服务、激发学生学习爱好、培养学生综合能力为目的的机器人成品或散件。其重要体现形式有:1)竞赛活动:近几年,机器人竞赛特别是大家耳熟能详的足球机器人竞赛已经非常盛行, 是一种极富挑战性的该技术密集型项目,通过竞赛,对学生的机器人设计能力、创新能 力进行拉动,以一种示范的力量推动机器人全方面地进入课堂。2)科普展览:近十年以来,中国科技展览馆事业出现了前所未有的发展,绝大部分省会城 市的科技馆均以建成或更新改造,一批中小都市科技馆也陆续建成,最后全国科技馆数 量将达成上百所,每所展馆展品都在数千万至上亿元规模,整体市场规模在近百亿,其 更新周期最长为5年左右,其中教育娱乐机器人是必不可少的项目。迷宫机器人机器人跟踪 机器人守门 机器人避障-25-人形机器人表演单片机控制基础教育机器人PLC控制低端与高端机器人工业及特种机器人(IC传输机械手)介绍:目前,硅片搬运设备已经成为IC制造中应用最多的通用设备,全部为国外垄断。建一条由几十种、数百台套IC装备构成的12英寸生产线大概需要投资20亿美元,而其中的70%~80%是用于购置设备。而多数IC装备都需要采用机器人在高干净(或真空)环境下对硅片进行高效率、高可靠搬运。IC装备制造业快速发展的迫切需求为中国硅片搬运机器人-26-的产业化发展提供了契机。以每台国产硅片搬运干净机器人售价50万元为例,国内每年硅片搬运干净机器人的需求量为300~500台,如果国产化机器人能占10%的机器人市场份额,五年后国产硅片搬运干净机器人的产值可望达成上亿元。面对如此强劲的IC装备制造业的发展需求,成百上千的硅片搬运设备需求将带来巨大的经济效益。目前博实公司已经研制出高性能传输机械手,在深圳富士康公司得到了批量应用,产业化前景良好。大负载工业串联机器人IC工业机器人微驱动机器人系列产品介绍:纳米技术作为面对21世纪重要的军民两用技术,将深刻影响民用和国防等科学技术的发展,纳米技术已成为当代科技研究的前沿。同时随着机器人技术的发展和应用领域的不停拓宽,规定机器人的定位精度达成亚微米至纳米级,其操作对象已从宏观领域扩展到微观领域。因此,纳米级微定位技术与机器人技术的结合,特别是多自由度微定位技术与机器-27-人技术的结合,产生的纳米级微驱动机器人及微操作机器人技术是随着纳米技术和机器人技术的发展而产生的新的研究方向。纳米微定位系统(Nanopositioning)是指系统的运动位移在在几微米和几百微米的范畴内,其分辨率、定位精度和重复定位精度在纳米级的范畴内,该系统能够是单自由度和多自由度,该系统的特性反映出与传统的位移机构有很大的不同,其传动副是弹性平板(elastic,构造的重要特点:构造紧凑、体积小、无机械摩擦、无间隙的传动导向机构。将微定位技术中的弹性平板和柔性铰链运动副应用机器人传动机构,再加上机器人控制技术,机器人传感技术和机器人视觉构成微驱动和微操作机器人系统。这一技术拓展机器人的应用范畴。同时其技术涉及到精密机械、机器人、计算机、自动控制、精密测量等多学科领域。在生物工程、医学工程、微型机电系统、光学、超精密加工及测量(如:扫描隧道显微镜)等方面含有广阔的应用前景。其核心单元产品涉及:纳米级精密定位工作台、压电陶瓷专用驱动电源、高精度测微仪、集成式闭环控制器等。6-DOF精密并联机器人 系列化压电陶瓷驱动精密定位平台6-DOF纳米级宏/微操作机器人 系列化压电陶瓷驱动电源压电陶瓷精密定位闭环控制器 高精度LVDT测微仪-28-爬壁机器人与球形侦查机器人煤矿井下探测机器人电信测试机械手放射源探测机器人、排爆等危险作业机器人用于科普娱乐的下棋机器人、画像机器人、足球竞赛机器人-29-其它以机器人技术为核心的机电教学设备四轴运动控制平台 并联运动模拟器3、博实公司机器人产品技术特点及优势随着中国基础教育信息化的发展,机器人教育所涉及知识的广泛性和涉及技术的综合性,这都使机器人对教育而言含有更多的价值。可是教育机器人特别是工业作业型机器人作为教学内容无论国内还是国外,目前都处在起步阶段。并且教育机器人产品缺少规范。目前教育机器人的品牌十分繁杂,并且大多自成体系,互不兼容,开放度低。另首先,适应于工业现场应用教育的高性价比的教育机器人产品却极少。为推开工业型机器人教育健康、规范、可持续发展,培养学生动手能力,因此需要研究规范性的含有工业作业型的教学机器人,并且含有更加好的开放性和可扩展性,含有更强的交互性,良好的人机界面等因素。目前国内许多教育机器人方向含有下列缺点与特点:技术开放性低。着重软件性能。学生只能进行简朴的编程操作;多数单片机简朴控制,无扩展性;-30-产品重视的是趣味性和娱乐性,教育含量甚少。基本与工业现场应用无关;绝大多数机器人面对中小学。且产品的售后服务方面重视不够;包含技术针对工业现场机器人应用基本无联系。相对国内,总结而言,博实公司机器人产品完全避免了以上的缺点和特点,产品重要针对工业现场机器人应用技术,产品不管在构造和控制上都靠近工业机器人水平。完全采用工业机器人类似的电机、减速器等核心功效部件,与工业机器人相比,损失一定的精度,但性能和可靠性丝毫没有影响,教学机器人目的之一就是减少成本,满足各层次职业类院校拥有高端教学设备的需求,产品价格随机器人种类和负载能力有所区别,价格在6-20万元之间不等,约为进口产品的三分之一左右,部分产品可选择小型化系列,完全与仿工业机器人大小形式完全一致。且整体不仅在软件,并且在机械、电控上全方面开放,能够进行简朴或复杂操作,还能够进行机械本体、电控柜的拆装。满足教学实际动手能力规定。并且多个机器人采用国际上常用的嵌入式控制技术,WINCE操作系统,学生能够随意操作而不怕原程序丢失。且教学机器人产品配套完善的实验指导书等使用教材,并能够针对顾客组织专门的一对一技术培训,直到顾客完全理解和应用机器人产品为止。产品售后服务遵照质量认证流程进行,及时高效,数年来受到广泛好评。3.1博实机器人产品的先进性、新颖性、独特性基于低成本和一致性规定的系统设计。在保持低成本的基础上(大致为同类工业型机器 人的1/3),在机器人构型、原理、控制、驱动、传动机构等各方面要尽量和同类别的工 业型机器人保持一致或类似,并且在操作方式上也和工业型机器人保持一致或类似,经 过培训后能够很平滑的过渡到真正的工业机器人的操作上面。在上述约束条件下,更采 用新的设计办法进行机械本体和控制系统及软件的设计。模块化设计。模块化设计的重要目的是让学生能够亲自组装,并能根据需要快速构成不 同自由度,完毕不同作业目的(如负载和工作空间规定)的机器人,提高学生动手能力, 并深刻理解机器人的原理。因此教学机器人功效模块的合理划分,以及设计功效模块的 原则机械、电气、通讯接口是机器人产品的一种独特理念。-31-开放式控制系统。工业型机器人用于教学和科研的最大弊病就是系统的封闭性。因此面 向教学的机器人必须是开放式的。系统的开放性重要体现在控制系统的开放性。面对教 学需求,产品采用了开放式控制器。软件采用模块化设计,顾客界面满足可视化、图形 化编程操作,方便顾客二次开发和研究。机械系统可视化设计。在考虑强度和刚性的基础上,产品机械本体设计尽量实现内部结 构可视化、使教学和培训更为直观。智能化设计。面对新一代带传感器的智能型工业机器人发展的客观需求,和教学机器人 的智能化,产品采用视觉、力、位置等传感器在不同类型教学机器人上的应用,并统一 视觉、力、位置传感器的接口和示教软件系统。极强的动手能力。模块化教学机器人含有可拆装功效,重要面对精密机械设计、精密机 械装配领域,同能也含有工业作业型功效,产品通过教学拆装实验,还能够锻炼学生之 间的协同工作能力。综合以上教学机器人产品技术先进性可得出,博实机器人产品不仅含有全方面开放的系统,可拆装的机械构造等优势,还配备完善的阐明书和实验指导书,并可为各职业院校提供动画解说和三维课件,使得项目机器人含有更大的竞争优势。随着中国以人为本、推动中国和谐社会发展的必然规定,教学及工业机器人产品通过其核心技术和产业化发展,各职业类院校能够全方面提高人们的知识水平和工作质量,延伸人类的体力和脑力空间,促使人们的生活方式发生根本性变化,从而进一步刺激人们对机器人的更大需求,引领人类将来生活方式的变革与潮流潮流,产生全新的生活模式,推动整个社会的文明与进步,含有明显的社会效益。同时或可崛起一批基于机器人核心功效部件如电机、控制器、软件开发环境为核心的新兴企业。带动本地及国内科技和经济双管齐下并行发展。3.2博实公司产品竞争优势中国工业机器人通过”七五”攻关计划、”九五”攻关计划和863计划的支持已经获得了较大进展,工业机器人市场也已经成熟,应用上已经遍及各行各业,但进口机器人占了绝大多数。我国在某些核心技术上有所突破,但还缺少整体核心技术的突破,含有中国知识产权的工业机器人则极少。目前中国机器人技术相称于国外发达国家20世纪80年代初的水平,特别是在制造-32-工艺与装备方面,不能生产高精密、高速与高效的核心部件。在国内市场上,只有广数及沈阳新松称为机器人产品的公司,但两者皆不含有产学研一体的优化模式,公司性质浓厚,无法满足职业类院校日益增加的培训需求。另一所北航公司博创机器人公司产品重要针对初高中学校教学。因此在教学机器人领域,特别针对职业类院校教学机器人领域,目前博实公司还没有其它同类竞争公司,甚至没有其它专门从事高端教学机器人产品的公司与之抗争,因此,机器人实验室建设项目中的教学机器人产品并不存在国内市场竞争。且博实公司数年来始终致力于机器人技术为核心的产品的研究,并依靠哈工大机器人研究所的技术力量,技术竞争能力非常强大,产品性能优势明显。重要竞争优势表现在: 教学机器人产品覆盖范畴广,从低端到高端产品多个多样,但成本较低,每一种类教学 机器人可研发出多型号系列化的机器人品牌,能够供各层次职业类院校教学需求。教学机器人产品比较进口工业机器人教学含有开发全部技术的特点,涉及机械、电气、 软件全方面开放,又含有工业机器人一切特性,因此完全有能力变化国内高等院校引发国 外进口机器人进行教学而又无法学到的现状。 教学机器人产品除了模仿工业作业外,还可用于高等院校二次开发科研专用,不仅用于教学,还可进行深层次技术研究,为国家机器人技术发展作出更大奉献。 教学机器人全部机器人产品机电软全部含有国内自主知识产权,能够受到产权保护,提高了市场竞争能力。 教学机器人产品开发与示范应用推广,可为本地甚至中国的工业机器人、教育娱乐机器 人等行业领域提供技术原则化的一种范例,推动机器人有关厂商的合作与互相兼容,培 育一批机器人软硬件核心功效部件产品供应商和机器人整机产品供应商,从而带动典型 机器人产品的产业化,以及完善的机器人产业链,哺育新的经济增加点。工业机器人产品同比国际水平含有价格低,性能一致的特点,可为国内广大公司节省资 金,为国家经济的发展奉献更大的力量。可为国内有关行业增强自主研发和创新能力与 动力,会改善经营状况,大大增加国际竞争力,增进中国机器人有关产业由”中国制造” 升级为”中国发明”。-33-数年来博实公司同哈工大机器人研究所与多国进行技术交流与合作,其中:1)与美国、英国、德国、日本、俄罗斯、新加坡等国家建立了亲密的合作关系。2)订立国际合作合同5项,与德国宇航中心共同建立德宇航—哈工大空间机器人联合实验室;3)邀请国外出名专家讲学累计100余人次,10多人次在国际学术会议做大会报告和特邀报告,6人次作为国际专家组织、策划多边或双边国际会议;4)年被同意为”装备设计制造科学技术”111工程创新引智基地(900万元)。4、博实公司与其它院校合作模式数年来,博实公司与多所院校开展”校企合作”、”双师合作”等多个合作模式,其中以长春工程学院、广州机电高级技工学校最为代表。长春工程学院同博实公司于年开始,以机器人柔性制造系统产品为媒介,在博实公司和机电学院王华院长的倡导下逐步开始校企合作,重要采用下列合作模式:学院邀请博实公司董事长,国家出名机器人专家孙立宁专家莅临学院讲学;并建立长久 讲学机制。目前为止,已讲学二次,授课师生近300人次。学院差遣8位机电学院骨干教师至博实公司,历时二个月,同博实公司员工一道经历产 品设计、加工、装配、调试整个过程。使得教师进一步理解机器人,并从根本掌握机器人 产品设计办法、操作过程、故障排除等技术,对教师二次开发及科研打下坚实基础。更 好的为学生传道解惑。博实公司安排各专业总工程师及哈工大机器人研究所专家对骨干教师进行理论培训及机 器人操作办法培训,分别在公司内部及长春工程学院多次进行。极大提高了教师的水平。博实公司接受长春工程学院优秀毕业生多人次进入博实公司实习,成绩优秀者已留入公司工作。博实公司与长春工程学院订立校企合作合同,在教师培训和机电有关领域展开广泛合作。 年开始,博实公司与广州机电高级技工学校开展的校企合作为博实公司校企合作的巅峰,在广州机电张可安校长的倡导和主持配合下,博实公司与校方开展了多个模式的合作方式,重要体现在:邀请博实公司董事长,国家出名机器人专家孙立宁专家莅临学院讲学;并建立长久讲学 机制。目前为止,已讲学三次,授课师生近500人次。差遣骨干教师至博实公司,同博实公司员工一道经历产品设计、加工、装配、调试整个-34-过程。使得教师进一步理解机器人,并从根本掌握机器人产品设计办法、操作过程、故障排除等技术。博实公司安排各专业总工程师对骨干教师进行理论培训及机器人操作办法培训,分别在 公司内部及广州本地多次进行。博实公司接受广州机电优秀毕业生多人次进入博实公司实习,成绩优秀者已留入公司工 作。博实公司与广州机电建立机器人联合实验室。本部位于广州机电高级技工学校内。且广 州机电招待所长久为博实公司留有房间,公司员工与学校教师可长久驻扎。广州机电高级技工学校与苏州大学机器人与微系统研发中心建立合作工作站,苏州大学 机器人与微系统研发中心为博实公司机器人研发基地。博实公司与广州机电高级技工学校建立公司合一职业培训联盟,有浙江大学、华南理工 等多加院所与公司加入。联盟使命是面对珠三角地区,整合学校和公司资源,紧紧围绕 机电行业技能人才的需要,提供职业培训整体解决办法,为新型工业化和产业化构造优 化升级提供高技能人才支撑,并打造南方现金制造技能人才工厂。-35-四、机器人对我院机电教学的意义与效果1、引进机器人教学与校企合作对专业建设的意义理念更新,开拓视野:通过校企合作,将更新职业教育理念,理解发展动态,开拓了视 野,有助于打造精品专业,建设符合市场的机电一体化专业课程。全员培训,理解双元:将从德国双元制系统乃至国内成功经验全方面理解职业教育的历史、 特性、保障、实施细则等要点,让教师清晰理解校企合作的职业教育体制。需求导向,理智办学:可针对性理解公司对专业人才素质的规定和但愿,同时让参加的 教师深刻体会校企合作重要性和必要性,与公司的接触为开发新的课程大纲和计划提供 了珍贵的根据。经历分享,启发借鉴:借鉴其它院校经验,运用双元制推动专业课程改革,对我院高技 能人才培养工程含有重大的启发和借鉴意义。师资培养,抓住核心:运用校企合作模式,变化教师的理念和行为方式,将综合提高教 学办法能力,明确以学生为中心的课堂目的。实施试点,探索迈进:可将数控技术、机电一体化等专业实施试点教学,由骨干教师担 任重要专业课程和实践训练,并接受一定时期内的双元制教学模式。外教指导,原汁原味:可聘任双元制经验的外教来我院进行指导教学,结合我院实际, 应用多个互动教学办法和手段,全方面提高教学质量。互动课堂,以点带面:主动采用多媒体教学,并与公司互动,通过系统分析,分步演示 等传授知识,活跃课堂,全员参加。明确目的,开发课程:重新审视教学计划和大纲,借鉴其它院校有关专业大纲和计划, 重新开发课程大纲与计划,配套编写适宜的教材,使得学生明确学校的目的和安排,对 本身的培养方向有更清晰的认识。关注教研,讨论提高:师资培训可与公司建立联盟、群等组织,共享资源教学,探讨教 学办法,不定时组织活动,予以教师平台,交流心得体会。通过双元制教研活动,达成 交流、沟通、提高的效果。-36-教学监测,科学管理:监控试点班的状况和评定教学效果,建立评定体系,为实施科学 的教学管理服务。其目的不仅为双元制校企合作教学效果进行评定,并且将成为教师工 作考核的根据之一。正向激励,机制保障:为更加好开展试点教学工作,调动教师主动性,需制订一系列激励 和保障机制。涉及任课教师的激励,有关科研成果的奖励等。她山之石,能够攻玉:我院应组织管理人员和骨干教师赴国内双元制模式运行较为成熟 的院校和公司考察进修,进一步开阔视野,学习她人经验,吸取教训,全方面提高思想理 念、管理水平、专业能力及教学能力。2、机器人推荐教学模式及教学理念博实公司通过数年与各高等院校、职业类院校的产品合作,积累了丰富的教学经验,特别机器人教学的实际操作经验,针对我院机器人教育早期开展的实际状况,博实公司提供如下建议和理念:建议机器人教学分组进行,将每班级每3人一组进行,每组学生各司其职,从拆分到清 点、清洗零件、装配、检查、控制、电气装配、运行等逐级负责,由此锻炼学生独立动 手能力以及团体合作能力,技术掌握纯熟后,可组织每组进行竞赛。教师教学采用理论与实践结合模式,配合机器人所配资料进行,教学动手学生学习,学 生动手,教师指导的互动模式,并可收集国内外各类机器人资料进行爱好教学,使得学 生乐教乐学。建议教师无论机电软各部分,均从零件级基础知识开始进行,让学生扎实的理解机器人 是如何设计和产生的,从低到高的技术教学,能够让学生更掌握机电一体化的终极模式。 又能够在此过程中,学习到各专业的基础知识,使得机器人设备不仅体现在机器人技术, 也体现在普通机电设备的教学应用上,也是博实公司产品开发的初衷。必要时将学生按照爱好程度及掌握水平等分组,讲授更高级的机器人技术,给学生以更 大的发展空间,增加学生就业机会和增加学院的出名度。实验室教师应非常熟悉机器人各部分知识,并制订对应的实验室操作规程,并监督学生-37-严格按照规程操作,避免不必要的零件损耗,甚至人身伤害等发生。实验完毕,按照操作规程整顿设备和工具,锻炼学生责任心。机器人教学过程中,实验室教师可人为制造某些故障和作业,让学生善于发现和解决问 题,例如电气故障,无法运行,从最简朴的线路连接查起,逐步上升到软件级别,锻炼 学生解决问题的思路和办法。按照博实公司提供的技术资料,学生可自行设计类似的模块构造,教师可激励学生从操 作、检测到设计全部掌握的一体式技术层面。3、机器人设备提供的技术资料机器人实验室先期设备模块化可拆装机器人合作公司博实公司提供下列技术资料: 机器人教学大纲,针对不同产品不同专业,配备不同的教学内容。 机器人技术理论教材:具体介绍机器人技术基础理论知识以及数学模型建立,机器人正解逆解的理论知识与轨迹规划等; 机器人使用阐明书:从硬件角度,叙述机器人使用过程中注意事项,机器人各部分构成及尺寸参数,以及维修、整体连接办法过程等; 机器人实验指导书:以实验报告的形式,叙述模块化机器人在实验室可进行的实验内容, 从理论到实践互相结合,起到抱负的教学效果。实验内容涵盖机械、电气、软件以及三 方组合的各个实用方面; 机器人软件使用阐明书:涉及软件安装过程、使用过程及注意事项等; 机器人装配阐明书:介绍机械装配理论基础知识,以及模块化机器人每模块具体构成零 件及具体的装配过程和注意事项,以实验报告形式书写,配以三维课件图形描述,直观 易懂,且装配达成螺钉级; 模块化机器人装配真人视频录像:合作公司优秀装配钳工操作,配合装配阐明书具体说 明模块化机器人每模块及整体的装配过程和操作办法。 机器人电气原理图:CAD图纸,便于学生拆装电控部分,理解工业现场控制基本构成和 原理,以及注意事项等,教师可运用原理图设立某些安全障碍和人为故障实验,让学生-38-查找,提高动手能力;机器人部分机械图纸:模块化机器人合作公司提供核心零件机加图纸,我院可运用现有 数控设备等进行零件工艺加工等实验,与合作公司沟通实际工厂加工的工艺过程和注意 事项等;机器人三维SOLIDWORKS课件;机器人本体拆装三维零件演示动画;机器人软件二次开发函数与部分软件源代码及机器人控制算法,需与我院订立保密合同。4、机器人产品培训阐明由于模块化机器人等技术对我院是较新的机电技术范畴,机器人技术有其机电方面独到的技术和范畴,因此从教师到学生都需要一种过程进行机器人技术方面的培训和整合,这就需要先期针对授课教师进行机器人技术深层次理论等方面的培训,通过与考察公司博实机器人技术公司洽谈:我院针对模块化机器人等机器人技术将进行以下培训计划:我院邀请博实公司董事长孙立宁专家对校方教师进行机器人讲学,与博实公司商洽邀请 哈工大机器人研究所和苏州大学机器人与微系统研究中心机器人领域方面专家进行机器 人技术培训;针对机器人各专业知识,博实公司可分环节对使用教师进行理论技术与实践操作的培训, 达成完全使用为止;我院可差遣使用教师到博实公司进行技术学习与机器人整体设计过程认知,具体操作过 程将与博实公司进行协商;在机器人使用教学过程中,碰到的问题可随时与博实公司技术人员联系解决,博实公司 提供各专业技术带头人联系办法,随时随处为我院解决各类问题;针对模块化机器人,我院在知识水平逐步上升后,将进行本体加工、电气控制改造(如 改为PLC控制等)等自主研发,博实公司承诺将免费进行技术支持,必要时亲临现场进 行培训和指导。与苏州大学机器人与微系统研发中心建立合作工作站,长久进行机电系统研发合作。-39-与博实公司订立校企合作合同,并在条件含有基础上,由我院牵头,打造长三角校企合 一职业培训联盟。5、机器人针对教师与学生教学效果机器人也代表着机电一体化的最高层次,博实公司设计机器人也正好针对职业类院校的教学需求,知识面涵盖从低端到高端逐步行进的技术模式。机械上从零件设计工艺加工入手到最后装配,扩展到工业机器人典型构造和计算办法,以及机器人典型减速器类型等。并为职业教学考虑,模块增加常见的齿轮传动、同时带传动、蜗轮蜗杆传动、行星减速传动、谐波减速等。电气方面从控制柜入手,从电气元器件构成种类及使用办法,到电气设计原理及配线原则等,进而提高到单片机、嵌入式等工业常见控制系统上,并增加电气硬件机器人控制卡的原理和构成及具体阐明和使用办法等。软件上使用工业设备常见的VC平台,能够从最简朴语句开始逐步理解机器人控制软件的编制办法,进而升级到机器人控制算法的数学模型及控制办法等。教学机器人最后的成功与否还在于应用在具体教学中会对教师与学生科研与工作的作用大小,博实公司模块化可拆装机器人的目的也就在于此,模块化机器人也属于工业作业型教学机器人,除含有串联机器人一切功效外,还含有可拆装模块化重组的新兴理念,功效特点如上所述,下列就机器人机械、电气、软件、功效重要方面对机器人教学中对学生受业效果具体阐明:机械:传动构造与工业机器人一致机器人采用同时带传动、谐波减速传动等工业机器人构造,且每一关节具体构造等参考工业机器人研发设计,基本保持一致。且核心部位构造可视化,同时,阐明书扩展介绍其它机器人常见构造甚至设计计算办法。教学中博实公司提供三维装配阐明书,具体阐明具体结构,增加教学内容,有助于学生毕业后在机器人有关公司工作时,很快掌握机器人的构造并做到高效率的维护。模块化可拆装机器人重视拆装理念,构造上涉及工业现场机电设备常见的传动构造,比如蜗轮蜗杆、齿轮传动、行星减速传动、谐波减速传动、同时带传动等,能够在教学中对以-40-上传动构造应用和特点有一种直观的理解,并通过亲自动手拆装,理解传动的基本使用方法,对走上工作岗位后能较快适应环境非常有用,并使得学生毕业后的能力大幅度提高,含有重要意义。构造零件与工业机器人一致机器人均采用优质碳钢与铝合金材料制造,采用加工工艺与工业机器人基本一致,相称于工业机器人小型化而已。且机器人原则件如轴承等也均与工业机器人对应构造类型一致,教学中可全方面对学生进行机械工艺知识和装配原理的解说,使得学生从基础细节全方面掌握机器人技术。电气:电机应用进口伺服电机和优质步进电机机器人驱动电机选用日本进口伺服电机,配套驱动器,完全与工业机器人和工业现场机电设备应用类型一致,可全方面理解电机控制办法和注意事项。掌握编码器等原理技术。 同理也可全方面掌握步进电机的原理和控制办法与应用中的注意事项等,让学生可全方面掌握高端机电设备驱动电机的种类和原理,在走上工作岗位后可快速轻松地理解公司机电设备的原理和使用办法,甚至进行设计改良等。电气控制元件工业化机器人控制柜内部元件均采用工业化元件,如断路器、接触器、接线端子、控制电缆等,并严格按照工业设备配备程序进行操作,安全等级与工业设备相比,有过之而无不及。博实公司可提供电气控制原理与配线图,学生可从基础元件学起,到电控柜配备,掌握控制原理的同时,理解注意事项以及接线原理和维护办法。其功效作用在工业现场工作时显而易见。嵌入式控制系统博实公司机器人也可采用基于PC104总线的嵌入式控制系统进行控制,与工业机器人控制原理一致,能够让学生深层次理解控制办法并掌握机器人控制卡的原理和使用办法。对更高规定的学生以及教师科研都有所作为,在工作岗位