机器人对我院机电教学的意义与效果

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，了解发展动态，开拓了视 野，有利于打造精品专业，建设符合市场的机电一体化专业课程。全员培训，了解双元：将从德国双元制系统乃至国内成功经验全面了解职业教育的历史、 特征、保障、实施细则等要点，让教师清晰了解校企合作的职业教育体制。需求导向，理智办学：可针对性了解企业对专业人才素质的要求和希望，同时让参与的 教师深刻体会校企合作重要性和必要性，与企业的接触为开发新的课程大纲和计划提供 了宝贵的依据。经历分享，启发借鉴：借鉴其他院校经验，利用双元制推动专业课程改革，对我院高技 能人才培养工程具有重大的启发和借鉴意义。师资培养，抓住关键：利用校企合作模式，改变教师的理念和行为方式，将综合提升教 学方法能力，明确以学生为中心的课堂目标。实施试点，探索前进：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 任主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：可聘请双元制经验的外教来我院进行指导教学，结合我院实际， 应用各种互动教学方法和手段，全面提升教学质量。互动课堂，以点带面：积极采用多媒体教学，并与企业互动，通过系统分析，分步演示 等传授知识，活跃课堂，全员参与。明确目标，开发课程：重新审视教学计划和大纲，借鉴其他院校相关专业大纲和计划， 重新开发课程大纲与计划，配套编写合适的教材，使得学生明确学校的目标和安排，对 自身的培养方向有更清晰的认识。关注教研，讨论提高：师资培训可与企业建立联盟、群等组织，共享资源教学，探讨教 学方法，不定期组织活动，给予教师平台，交流心得体会。通过双元制教研活动，达到 交流、沟通、提高的效果。教学监测，科学管理：监控试点班的情况和评估教学效果，建立评估体系，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估，并且将成为教师工 作考核的依据之一。正向激励，机制保障：为更好开展试点教学工作，调动教师积极性，需制定一系列激励 和保障机制。包括任课教师的激励，相关科研成果的奖励等。他山之石，可以攻玉：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 的院校和企业考察进修，进一步开阔视野，学习他人经验，吸取教训，全面提升思想理 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经过多年与各高等院校、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初期开展的实际情况，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、检验、控制、电气装配、运行等逐级负责，由此锻炼学生独立动 手能力以及团队合作能力，技术掌握熟练后，可组织每组进行竞赛。教师教学采取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兴趣教学，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，让学生扎实的了解机器人 是如何设计和产生的，从低到高的技术教学，可以让学生更掌握机电一体化的终极模式。 又可以在此过程中，学习到各专业的基础知识，使得机器人设备不仅表现在机器人技术， 也表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。必要时将学生按照兴趣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长学院的知名度。实验室教师应非常熟悉机器人各部分知识，并制定相应的实验室操作规程，并监督学生严格按照规程操作，避免不必要的零件损耗，甚至人身伤害等发生。实验完毕，按照操作规程整理设备和工具，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一些故障和作业，让学生善于发现和解决问 题，比如电气故障，无法运行，从最简单的线路连接查起，逐步上升到软件级别，锻炼 学生解决问题的思路和方法。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结构，教师可鼓励学生从操 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企业博实公司提供以下技术资料： 机器人教学大纲，针对不同产品不同专业，配置不同的教学内容。 机器人技术理论教材：详细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； 机器人使用说明书：从硬件角度，叙述机器人使用过程中注意事项，机器人各部分组成及尺寸参数，以及维修、整体连接方法过程等； 机器人实验指导书：以实验报告的形式，阐述模块化机器人在实验室可进行的实验内容， 从理论到实践相互结合，起到理想的教学效果。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； 机器人软件使用说明书：包括软件安装过程、使用过程及注意事项等； 机器人装配说明书：介绍机械装配理论基础知识，以及模块化机器人每模块详细组成零 件及详细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，且装配达到螺钉级； 模块化机器人装配真人视频录像：合作企业优秀装配钳工操作，配合装配说明书详细说 明模块化机器人每模块及整体的装配过程和操作方法。 机器人电气原理图：CAD图纸，便于学生拆装电控部分，了解工业现场控制基本组成和 原理，以及注意事项等，教师可利用原理图设置一些安全障碍和人为故障实验，让学生查找，提高动手能力；机器人部分机械图纸：模块化机器人合作企业提供关键零件机加图纸，我院可利用现有 数控设备等进行零件工艺加工等试验，与合作企业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，需与我院签订保密协议。4、机器人产品培训说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围，因此从教师到学生都需要一个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，经过与考察企业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如下培训计划：我院邀请博实公司董事长孙立宁教授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，博实公司可分步骤对使用教师进行理论技术与实践操作的培训， 达到完全使用为止；我院可派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，遇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方法，随时随地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，长期进行机电系统研发合作。与博实公司签订校企合作协议，并在条件具备基础上，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恰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终装配，扩展到工业机器人典型结构和计算方法，以及机器人典型减速器类型等。并为职业教学考虑，模块增加常用的齿轮传动、同步带传动、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，从电气元器件组成种类及使用方法，到电气设计原理及配线原则等，进而提升到单片机、嵌入式等工业常用控制系统上，并增加电气硬件机器人控制卡的原理和组成及详细说明和使用方法等。软件上使用工业设备常用的VC平台，可以从最简单语句开始逐渐了解机器人控制软件的编制方法，进而升级到机器人控制算法的数学模型及控制方法等。教学机器人最终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，除具备串联机器人一切功能外，还具备可拆装模块化重组的新兴理念，功能特点如上所述，以下就机器人机械、电气、软件、功能主要方面对机器人教学中对学生受业效果详细说明：机械：传动结构与工业机器人一致机器人采用同步带传动、谐波减速传动等工业机器人结构，且每一关节具体结构等参照工业机器人研发设计，基本保持一致。且关键部位结构可视化，同时，说明书扩展介绍其他机器人常用结构甚至设计计算方法。教学中博实公司提供三维装配说明书，详细说明具体结构，增加教学内容，有助于学生毕业后在机器人相关企业工作时，很快掌握机器人的结构并做到高效率的维护。模块化可拆装机器人注重拆装理念，结构上包括工业现场机电设备常用的传动结构，比如蜗轮蜗杆、齿轮传动、行星减速传动、谐波减速传动、同步带传动等，可以在教学中对以上传动结构应用和特点有一个直观的了解，并通过亲自动手拆装，了解传动的基本用法，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，具有重要意义。结构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，相当于工业机器人小型化而已。且机器人标准件如轴承等也均与工业机器人相应结构类型一致，教学中可全面对学生进行机械工艺知识和装配原理的讲解，使得学生从基础细节全面掌握机器人技术。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，可全面了解电机控制方法和注意事项。掌握编码器等原理技术。 同理也可全面掌握步进电机的原理和控制方法与应用中的注意事项等，让学生可全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了解企业机电设备的原理和使用方法，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置程序进行操作，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，到电控柜配置，掌握控制原理的同时，了解注意事项以及接线原理和维护方法。其功能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，可以让学生深层次了解控制方法并掌握机器人控制卡的原理和使用方法。对更高要求的学生以及教师科研都有所作为，在工作岗位的科技攻关可见一斑。软件：控制软件全面开放机器人控制程序及算法面向用户全面开放，包括一些不涉及知识产权的源代码也将对用户开放，将极大扩展机器人的教育内容和意义，对学生走上工作岗位后，掌握机器人及机电设备的控制方法甚至语言编制都有重要意义。功能：使用功能与工业机器人一致由前述机器人实验指导书内容可以看出，机器人产品具有装配、搬运、轨迹规划实验等功能，末端工具气动夹具和特定用途工具，与工业串联机器人应用一致，加上在机械、电气、软件的一致性，可以说此种教学机器人除牺牲一部分精度外，其他就是工业机器人的翻版小型化，并注入特定的设计教学理念。可以说学习到博实公司机器人的知识内容，将一对一的了解相应工业机器人的操作方法，功能实现原理等作用，并进一步拓展到其他工业机电设备的功能实现和设备维护作业。末端可连接多种工具机器人末端可除气动手爪外，还可连接电磁铁、真空吸附系统等工具，极大的丰富了教学内容，通过末端工具的不同，可以学习机器人轨迹规划的技术和原理以及操作方法，其道理等同于机器人焊接技术。可以使得学生在工作岗位上很快接受并掌握机器人焊接等作业操作方法。真正学以致用。综上所述，博实公司模块化