工业机器人技术在模块化教学中的应用探讨

工业机器人技术在模块化教学中的应用探讨摘要：工业机器人技术的发展日新月异，企业和社会对于高素质技术人才的需求愈加强烈，所以在教学中必须不断地与时俱进，教育教学方式也要进行不断改革，在工业机器人技术课程的教学中不断完善课程体系的建设，充分运用模块化教学理念，使工业机器人技术课程得到有效地开展，以提高学生的全面素质与职业能力，为国家和社会培养能够适应社会和企业需要的高素质综合型人才。本文主要分析工业机器人技术在模块化教学中的应用。关键词：工业机器人；模块化；课程体系引言随着我国科学技术的不断改革与发展，我国工业制造业依托着科技的进步也在稳步向前，尤其是工业机器人的发展尤为迅速，但与发达国家相比，我国在技术型人才的培养上仍具有很大的差距，所以开展工业机器人课程对于专业型人才的培养具有十分重要的意义，但由于我国传统的教育模式根深蒂固，加上工业机器人课程内容晦涩难懂，使得教师在进行工业机器人课程教学的过程中受到很大的阻力，所以教师在教学中必须采用多样的教学方式，不断地完善课程体系建设，通过模块化教学不断提高教学质量，完善传统教学模式的不足，优化教学机制。1、实训平台组成工业机器人模块化综合实训平台组成，由埃夫特ER3B-C30六自由度工业机器人、实训平台框架、触摸屏、PLC、快换工具、轨迹绘画模块、RFID装配分拣模块、变位焊接模块、皮带线上料码垛模块、视觉检测模块、对射光幕装置、多功能夹具单元及设备资源包组成。可以完成工业机器人夹具选择、轨迹规划、分拣、焊接、打磨、码垛、视觉检测等典型应用。各模块基座采用标准化设计，模块集成电路与气路航插可在定位基座上实现快速更换，后续根据新的技术的学习要求也可以方便地方便地增加新的模块。本套设备可以在有限的机器人运动臂展范围内实现更多功能的训练。2、工业机器人专业课程体系构建现象目前，多数院校已经开设了机器人专业课程体系，但基本上都是从原来机电一体化技术、电气自动化技术专业发展而来的，其课程也基本上是从原来的专业照搬而来。在这种背景下，工业机器人课程体系构建中也暴露出诸多问题。具体来说，集中体现在以下几个方面。2.1课程体系分类不够恰当当前，院校工业机器人专业培养方案中，基本上都是按照公共基础课、专业课设置教学目标。这种分类方式虽然有助于学校设置课时、安排课程学习、明确教学重点。但在具体的分类方式上，依然存在一些问题。在公共基础课的分类中，常常将电工基础、电机控制线路、机械制图这几门课程作为专业基础课程，且在专业课的划分中也存在一定的问题。由于这些课程分类不够明确，在具体的教学实践中，极容易导致机器人专业教学安排、教学课时的分配上出现不够恰当的现象，致使整个教学环节衔接不够紧密，难以达到预期的教学目标。2.2实训安排不够合理基于工业机器人专业的特点，对学生的实践能力要求比较高，学生不仅要具备相关的理论知识，还应具备极强的动手操作能力、问题分析和解决问题的能力等。但在调查中发现，在具体的人才培养中，实训实习环节依然存在诸多问题：部分学校只安排了焊工实训的项目，但具体实训过程中仅仅只有焊工技术，远远难以满足学生的实训要求；针对工业机器人实训安排时，针对车床、铣床、磨床等技术操作点，学校虽然已经准备了相关的实训操作设备，但并未安排相关的实训内容。另外，针对工业机器人中所需要的电器元件识别、电路板焊接、导线布置等多方面内容实训比较少。如此，严重制约了人才培养质量。3、工业机器人技术在教学中的模块化教学3.1加强实验教学，培养学生实操能力为对工业机器人课程进行有质量的教学，必须在教学过程中进行模块化教学，其中重要的环节就是在教学过程中加强实验教学，从而不断地提高学生的实际操作的能力。在教育教学过程中要改变重理论轻实践的教学方式，将实验的教学环节作为整个工业机器人技术课程教学的一个模块，有效利用学校中以及企业中的现有资源，建设一个能够为高校技术人才提供实践的教学基地，或者通过有效的校企合作使学生能够得到充足的实践操作，使学生将理论知识应用到实践中，同时能够充分调动学生对于工业机器人技术的学习热情与积极性，提高自主学习的能力，并且将过程中产生的问题与收获及时对教师进行反馈，从而提高教师教学质量，提高课堂教学效率。通过该实训教学设计由浅入深、循序渐进，将工业机器人专业的多种技术进行了综合应用，并采用了新工科背景下的实例项目设计教学模式，把繁杂的实训过程变得清晰有序，学生通过不同工作过程的训练，能够融会贯通，掌握常见的自动化生产系统的装调方法和基本维护知识。3.2采用问题学习法，提高教学质量工业机器人技术课程模块化教学的有效开展，必须提高学生探索问题的能力。教师在教学中需要引导学生主动地去发现学习课程中存在的问题，并通过问题的提出，引导学生以自己的学习方式进行解决，遇到解决不了的，再由教师进行记录总结，将学生的所有问题进行统一讲解，不仅可以提高学生对于课程的认识，而且能够提高学生发现问题解决问题的能力，教师在此过程中也可以充分了解每一位同学的学习进度与对于工业机器人课程的理解程度，从而有针对性地改进教学模式，进一步提高教学效率与教学质量。3.3科学设计课程体系针对当前院校工业机器人专业课程设计不够科学、合理的现状，应按照不同课程的类别，对其专业课程进行调整和优化，最终提升课堂教学效果。针对专业课程来说，应结合工业机器人工作类型，开设计算机编程、安装与调试、后期维修等课程，旨在提升相关人才能够完成工业机器人现场和离线编程设计任务，适当调试机器人整体运行状况，对工业机器人本体状况进行跟踪和维护等；针对核心课程来说，应开设工业机器人应用系统三维建模课程，使学生具备极强的系统集成能力，能够很好地控制外围设备；还应积极开展工业机器人系统集成技术、可编程控制技术、现场总线与组态控制技术、工业机器人系统维护技术相关课程；开设专业拓展课程：针对工业机器人集成系统而言，由于其引入了机电一体化的技术，还应开设物联网应用、液压气动、工装夹具等相关课程，以便于学生在日后更好地开展工作[2]。另一方面，在优化工业机器人专业课程体系构建时，还应立足于学生基础知识薄弱的现状，由于其物理知识比较浅薄，工业机器人专业基础知识则是电学和基础力学。学生已有的专业知识，难以满足工业机器人教学的要求。面对这一现状，在优化课程体系构建时，应针对学生物理基础知识薄弱的现状，设置机电方向的物理课程，以便于学生更好地进行工业机器人专业学习。3.4多样化教学模式工业机器人技术专业课程教学的知识抽象复杂，更过于专业性，也因这种复杂与专业性特征的存在使得学生无法全面了解理论知识要点，甚至还会打击学生的学习积极性，降低学生自主学习能力，从而影响工业机器人课程的理论知识教学质量研究。在实际教学中，建议专业教师采取多样化的教学模式进行教学，进而要求专业教师在这个过程中需要充分使用教学一体机、移动终端设备、工业机器人实训室设备等，运用视频展示、微课、机器人工作站实训操作教学等方式，让学生能够充分理解机器人理论知识，将机器人理论知识与实践相结合起来，真正了解机器人专业课程的魅力。多样化的教学模式也更加能吸引学生的学习注意力，让学生始终对这一门课程保持良好的热情以及正确的认识，借助现代设备给学生讲解工业机器人的理论知识，让学生参与实践学习中。3.5机器人操作及维护项目设计项目实施为期二周。该实训项目的设计目的主要是使学生基本了解编程系统和基本操作指令。（1）工业机器人的基础操作。安装工业机器人编程调试软件，认识机器人示教器，掌握机器人示教器按键功能，学习示教器的操作，了解示教界面显示功能。（2）工业机器人编程。学习简单的I/O分配，结合PLC相关知识点对工业机器人进行简单的编程，包括：快换夹具的编写，工业机器人平面轨迹运行的编写，工业机器人垂直轨迹运行的编写，涂胶、码垛运行的编写。（3）设备的维护和保养。能够按照机器人操作规程对机器人进行安全检查，根据系统的异常、机械故障进行简单的维修和保养，工业机器人的日、周、月检查与维护。通过学习机器人基本操作和与外围设备建立通讯连接、编写程序，让机器人实现预定运动轨迹功能，为综合实训奠定基础。在实训项目中，运动轨迹可编程操作是工业机器人综合应用的基础，通过实物学习工业机器人相关知识、设备和实用技能，是提高工业机器人应用能力的有效手段。通过实训项目可以引导学生培养标准化编程思想，提升学生对工业机器人软硬件资源的应用能力。结束语工业机器人技术已经成为当前世界先进制造业中不可替代的重要的装备和手段，已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。我国制造业正处于转型升级的重要时期，人工成本的上升以及环境问题的制约不断的冲击着传统制造业的发展，而工业机器人技术的引进应用正是破解这些冲击的有力手段。因此近年来中国工业机器人市场持续表现强劲，市场容量不断扩大，国内机器人产业园不断新建。产业的发展急需大量高素质的工业机器人技术应用技能型专业人才，因此国内各大专院校都陆续的开设了工业机器人技术的相关专业，而理论必须综合实践应用才能培养出优秀技能扎实的专业人才，使得相关学校急需结构简单、便于教学、功能齐全、性价比高的工业机器人培训设备。参考文献：虞嘉丞.工业机器人基础教学实训设备开发探究[J].河北农机，2020（12）：74-75.叶辉.多功能工业机器人实训设置的设计[J].机器人技术与应用，2018（3）：41-43.李公文，黄福建，余春.工业机器人教学实训设备的设计与开发[J].中国多媒体与网络教学