時間:2022-10-03 06:01:23
序論:在您撰寫工業機器人實訓總結時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
2018年11月5日至11月30日,我有幸參加了在四川長虹電子控股集團有限公司舉辦的2018年度高職“工業機器人技術”專業教師企業實踐,現將本次實踐情況總結如下。
本次企業實踐為4周,課程分為參觀考察專題講座、專業講座、專業實踐、案例演練五個類型。第一周的主要內容為參觀考察長虹科技館、長虹精密、多媒體、空調、技佳精工、模塑公司,聽取了長虹企業文化、生產運作管理、安全生產管理、工業4.0與中國20125、嵌入式軟件開發等專題講座。通過這一周的學習,我了解到了安全生產法律體系、生產現場管理、應急管理,學習了安全法律知識,增強了法律意識,掌握了安全知識,知曉了作業場所和崗位存在的危險因素、預防措施和事故應急措施,提高了安全技能,增強了事故預防和應急處置能力;了解了長虹企業文化的發展過程,長虹企業文化的理念,長虹企業文化的工作體系;了解了當前中國企業面臨的環境與問題,世界范圍內競爭對企業的挑戰 ,互聯網經濟對生產運作系統的影響,認識了生產運作系統,優化和改善生產運作系統, 運作理論在服務行業的應用案例,新經濟環境下生產運作的新策略;了解了信息、信息載體、信息交互及方式在人類社會進程中的作用以及第四次工業革命——人類社會進入“人—機”互聯互通的新時代,認識了“中國互聯網+” 及“中國制造2025”以及中、德、美、日四國工業發展異同及優劣勢比較,對新時代企業發展的認識,第四次工業革命與我們的距離。讓我了解到了許多在學校未涉及到的專業領域,開拓了視野,為后續的學習打下基礎。
第二周的主要內容為參觀考察中國工程物理研究院科技館和長虹制造公司,聽取了單片機在家電中的技術應用、自動化行業分析及現狀專題講座,電氣控制原理及實踐、人機交互及實踐、系統設計及實踐、離線編程及實踐的專業講座及專業實踐。通過這一周的學習,我了解到了長虹只能制造發展的情況,包括發展背景、核心規劃、整體解決方案以及實施成果;智能制造在企業生產中的應用包括推行智能制造的背景、對智能制造的理解、智能制造推行與應用;電氣控制部分主要涉及到了配線規范、上電調試經驗分享、元器件介紹及選型、電氣設計流程、人機界面介紹、控制器介紹、機器人介紹,其中包括了PLC編程規范及相關視頻。讓我較全面地了解了自動化行業的整個發展情況以及對智能制造有了初步的認識,對機器人電氣控制部分有了大概的了解。
第三周的主要內容是與工業機器人相關的硬件初步認識及相關軟件的應用,包括工業機器人示教器、ABB機器人軟件應用、系統設計、離線編程的專業講座和專業實踐,以及垛型計算相關的案例演練。具體為工業機器的作用、系統構成(本體、控制柜、輔加電機、PCK、串口、PC等)、機器人坐標系的定義、示教器的組成及使用、機器人視覺系統的結構與功能(軟件、計算機、采集卡、攝像機、鏡頭、光源、工件等)、ABB Robotstudio軟件的使用,包括軟件界面及基本操作以及圓、圓柱、圓錐、碼垛、工作站的設定、程序編寫思路設計;工業機器人實訓臺設備的使用特點包括設備特點、設備構造及規格、電氣控制說明等。通過本周的學習,我掌握了軟件ABB Robotstudio軟件的基本操作,了解到了工業和機器人實訓臺設備的使用特點。
第四周的主要內容是案例演練,分為了視覺碼垛、工件裝配、拋光打磨,主要是分組進行相關練習,我們組主要是進行通訊、坐標系、拋光打磨部分的任務。有些部分需要與機器人聯機進行調試,有的項目可以只用軟件進行。本周主要是對上周練習軟件的繼續學習和鞏固,在學習的過程中查漏補缺,與同組的教師學員一起遇到問題、分析問題、解決問題,建立了深厚的友誼,也感謝培訓單位和培訓老師對我們學習的辛勤付出。
本次企業實踐時間雖不長,但內容安排緊湊、形式多樣,加上老師們專業的指導、教練示范、講解以及我們的動手實踐,不僅提高了我們的業務水平,而且也為后續學習機器人奠定了基礎,可以說取得了不錯的效果。大家認真傾聽,認真記錄,認真思考,收獲很多。在學習工業機器人仿真軟件的時候由于不熟悉仿真軟件的操作環境,在對工件坐標系的創建、運動軌跡的仿真、操作窗口的意外關閉等內容經常出錯,大家一次次地請教老師,直到把問題弄明白為止。這次培訓我看到了他人的長處,也發現了自己很多方面的不足,深深的感覺到自己所學知識的膚淺和在實際運用中的專業技能的缺乏,特別是專業理論、專業技能,還有教學方法、教學理論方面都有待加強,理論知識只有通過實踐、應用到實際操作過程中,才能深刻理解和掌握。因此,作為職業院校教師來說,就應該把實踐教學環節放在一個重要的位置,從學生一入學開始就不斷地培養學生的實際動手能力,等到畢業時就能夠在短暫的培訓后馬上進入正常工作,給企業就能夠帶來穩定和及時的利潤,職業教育的目標也就得到了充分的體現。
關鍵詞:工業機器人 實訓室建設
工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備。廣泛采用工業機器人,不僅可以有效提高產品質量,而且對保障人身安全、改善勞動環境、減輕勞動強度、提高勞動生產率、節約材料消耗以及降低生產成本都有十分重要的意義。工業機器人的應用水平已經成為衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。
工業機器人應用涉及到多門學科知識, 學生不僅要掌握理論知識, 還要具備工程技術應用能力。而實訓環節對于學生鞏固理論知識, 特別是培養其解決實際工程問題的能力、工程應用能力、創新能力至關重要。 高職院校應充分利用現有資源, 積極與企業開展校企合作,創建更加貼合實際工程應用的工業機器人實訓室,為學生提供解決實際工程問題及提高創新能力的條件和機會。
一、工業機器人實訓室布局
工業機器人實訓室歸屬于本校自動化生產設備應用專業,為了讓教學更加貼近真實的工作任務,自動化生產設備應用專業教學團隊與合作企業華中數控工業機器人有限公司,共同制定專業人才培養目標、教學內容、教學要求,使教學內容與實際工作崗位任務相符,并以此為依據建設規劃工業機器人實訓室,經過雙方的研究和探討,該實訓室被劃分為多媒體教學、基礎實驗、維護維修、工程應用等四個功能區域。實訓室布局如圖1。
圖1 實訓室布局圖
二、 工業機器人實訓室硬件設施
為開展工業機器人應用項目的教學,并考慮到實際工業生產中最有代表性的機器人類型,實訓室中工業機器人類型選用華中數控工業機器人有限公司生產的4臺輕載式六自由度多關節機器人、4臺桁架機器手,臺灣益眾科技有限公司的2足行走機器人、競速機器人、樂高趣味組合機器人用于基礎教學;選用華中數控提供的4臺六軸機器人本體、4臺桁架機械手本體、及配圖控制器用于維護維修教學;選用華中數控提供的3臺立式加工中心并配置1臺6六自由度多關節機器人組成1個自動加工單元用于工程應用實驗教學。同時,上述兩家公司還配套教學所需的各種輔助設備,包括末端執行裝置(如機械手、吸盤、專用夾具等),電氣控制、傳感設備等。
三、工業機器人實訓室軟件設施
除了硬件設施供學生提升實操能力、工程應用能力之外,還要注重軟件設施的建設。實訓室除操作系統以外,還安裝了AutoCAD、UG、CATIA等三維軟件,用于三維建模,為運動仿真提供數字模型。為了克服機器人數量不足,降低機器人及各種輔助設備的損耗,實訓室還配套華中數控研制的模擬仿真軟件,包括離線編程功能和仿真功能,用于構建虛擬機器人的工作環境,以及虛擬機器人工作過程的仿真。
四、工業機器人實訓室實訓項目設置
工業機器人技術實訓項目是與華中數控工業機器人有限公司按照企業實際工作任務來進行設計、歸納、總結得到的,實行教學內容模塊化。為了實現教學、演示等功能,在多媒體教學區中,還需配置多媒體及配套設備、電腦及配套設備、網絡傳輸所需的服務器、 交換機及配圖設備等。
(一)工業機器人基礎培訓模塊
1.模塊一:機器人操作 (16課時)
項目內容:1)工業機器人系統介紹;2)安全操作規范,緊急情況處置;3)使用示教器操作機器人,修改位置點;4)調用系統中的例行程序;5)程序備份和系統備份方法介紹,實踐;6)機器人零位更新方法介紹,實踐;7)手動模式下的機器人操作;8)益眾機器人參數設置及操作實踐。
2.模塊二:機器人基礎編程 (40課時)
項目內容:
1)手動模式下的機器人操作;2)工業機器人坐標系統;3)編程語言介紹及其基本指令;4)I/O 信號介紹及配置;5)機器人系統重啟指令介紹;6)程序保存,系統備份;7)機器人系統配置及安裝;8)校正方式介紹;9)操作實踐。
(二)工業機器人維護維修培訓模塊
1.模塊一:機器人維護維修 (80課時)
項目內容:1)機器人中各電氣模塊功能及原理介紹。包括電源系統,計算機系統,驅動系統,總線與I/O 系統,冷卻系統,安全面板 和 SMB 板;2)機器人電氣知識簡介,電路圖講解;3)機器人中各電氣模塊維護保養注意事項;4)機器人安全面板、主機箱中的指示燈狀態介紹;5)機器人故障代碼介紹;6)機器人不同啟動方式的原理及介紹;7)故障排除實踐;8)機器人本體硬件結構介紹;9)日常機械維護保養知識介紹及實踐;10)各軸電機、電纜更換步驟講解及實踐;11)機器人齒輪箱、平衡裝置更換方法講解與實踐;12)機器人精校準方法介紹與實踐。
(三)工業機器人工程應用培訓模塊
1.模塊一:機器人離線編程系統的學習 (40課時)
項目內容:1)創建工作站;2)創建系統;3)創建幾何體和機械裝置;4)創建工具、工件坐標系、路徑點、軌跡;5)利用創建的組件和數據進行離線編程和仿真;6)使用相關組件模擬現場動態效果;7)機器人的可選項的使用,包括外軸(轉臺、 導軌);輸送鏈追蹤;8)學習離線編程系統的實用功能。包括信號分析器;文件傳輸。
2.模塊二:自動化加工單元的學習(32課時)
項目內容:1)學習系統技術資料、自動化加工單元的組成和工作原理;2)裝配工藝設計;3)制定安裝順序和工作計劃;4)加工單元工作程序編寫及導入;5)加工單元的組裝聯調;6)加工單元穩定性調整;7)加工單元驗收。
五、小結
通過校企合作的方式建設工業機器人實訓室,使教學內容更加貼近實際工作崗位的內容, 降低企業二次培訓的時間和費用,促進了學校和企業的無縫連接。同時,也促進教師教學工作、 科研工作的開展, 激發教師教學改革的熱情,提升學生實操能力、工程應用能力、創新能力。
參考文獻:
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關鍵詞:機器人教學方法 實訓建設 師資隊伍
隨著社會的進步和科技的發展,社會人力成本不斷提高,勞動者在技能方面的欠缺導致先進技術的應用出現瓶頸。進入21世紀以后,智能機器人必將全面應用于生產。做好機器人技術教育,培養大批優秀的高技能機器人應用型人才,是當今新形勢下技工院校面臨的挑戰。
一、機器人教學方法
機器人的學習過程融合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識。因此機器人教育和傳統的學科教育區別很大。單純的機械、電氣、計算機等學科的學習只能作為學習機器人的基礎。機器人的教學應該是一個系統的架構,學生在掌握各學科的同時要對計算機整體系統有更為深入的了解,這需要在教學過程中采用多種方法積極引導,使學生在思考的過程中將各學科的知識有機地串聯起來。
1.多基礎學科交叉學習,聯合啟發
在傳統的基礎學科教學中,如電機控制實訓中教師只針對電氣線路進行講解,鉗工實訓則只進行金工方面的技能教學。這種模式的教學在過去取得了一定的成果,但是在面向機器人的教學時,由于不能將各學科進行有效地串聯,因此難以形成機器人學習的基礎。
新形勢下,應該交叉教學,比如在講解電機控制小車往返控制的章節中,應該對小車的機械運動特點進行分析,如小車機械傳動出現問題,導致小車無法順利行進等種種情況。電氣控制線路和機械知識的相互結合,使學生能夠充分理解各學科的交叉融合,為學習機器人打下基礎。
2.機器人專業方向課程設置
傳感方面課程:圖像處理、計算機視覺、卡爾曼濾波、信息融合。
認知:機器學習、人工智能。
驅動:自動控制原理、線性控制理論(線性空間理論)、非線性控制理論、計算機控制/數字控制、 機器人導論、機器人控制、非各向同性機器人控制、路徑規劃、數模電子線路、信號與系統、各種電子線路設計知識、機械設計、工程制圖。
這些不需要全部都懂,但至少要專攻一個方向,其他方向略懂,比如專攻控制和路徑規劃。
3.行為導向教學
行為導向教學以學生為主體,通過問題驅動學生的積極主動思考。在教學過程中,通過積極的發問,以學生的討論為主,教師在整個教學過程中起引導的作用。這種教學方法可以充分發揮學生的主體作用,積極調動學生學習的主觀能動性,培養學生分析問題、解決問題的能力。在解決問題的同時,學生充分將所學到的各學科知識主動進行“融會貫通”,解決問題的能力也得到了提高。學生取得了成就感和激勵,使學習的過程變得更有挑戰。教師還可進一步建立獎勵機制。各種方法共同作用下,使機器人學習變得更加生動有趣。
4.鼓勵創新
“創新”是科技進步的源泉。學生在學習的過程中,受思維定式的影響較輕,往往會出現一些大膽的充滿新意的想法。在遇到這些情況時,教師絕不應該漠視甚至打擊,應該積極針對學生這些想法進行分析假設,甚至在有條件的情況下付諸實踐。21世紀技工院校培養的是熟練的高技能人才,更是充滿創新精神的高技能人才。只有大膽鼓勵創新,才有可能出現大量的優秀的國家需求的創新型技能人才。
二、實訓教學建設
1.實訓室建設
機器人教學實訓室應具有信息化、多媒體化的課堂,配備有滿足多個班級同時實訓的電腦、桌椅、機器人設備等必備條件。機器人教學的設備應該是集成化的、模塊式的,在便于學生學習的過程中進行拆解。分組式的實訓臺面有利于學生在學習的過程中鍛煉團隊協作的能力。合理的桌面布局能夠幫助學生養成“6S”的良好工作習慣。
ABB工業機器人綜合實訓裝置組成是由工業機器人工作站、碼垛工作站、裝配工作站、弧焊軌跡練習工作站、模擬噴涂工作站、多功能翻轉工作站等組成。典型的機器人實訓室如圖1所示。
2.靈活的實訓方法
由于客觀條件限制,實訓室的教學設備有限,機器人實訓設備只能有條件地進行購置。在實訓教學中,針對特定的機器人實訓設備,不應單純以“說明書式教學”的方法進行講解。例如在完成機器人的某一功能的過程中,可以主動設置故障點,引導學生獨立思考排查,通過分析和解決問題加深學生對設備的理解。與此同時,在機器人原有功能的基礎上,鼓勵學生進行大膽思考和創新,開發更多的原本不具備的功能,在不損壞實訓設備的前提下,盡可能地以豐富多樣的靈活的實訓方法,使學生更加深入地進行機器人的學習。
4.虛擬仿真教學
在設備短缺的情況下,采用工業機器人虛擬仿真軟件進行機器人的學習。以ABB公司的RobotStudio軟件為例,RobotStudio軟件是ABB機器人公司的一款離線機器人編程與仿真工具, 使用圖形化編程、編輯和調試創建機器人的運動,并模擬優化現有的機器人程序。圖2為采用RobotStudio軟件模擬的應用于醫藥行業的機器人。
虛擬仿真教學使學生直觀地觀察仿真軟件觀察機器人的動作過程,同時通過編程離線調試并模擬現場畫面。在這個過程中,學生的軟件編程水平得到了提高,彌補了設備短缺造成的缺憾。
三、師資隊伍建設
有一支熱愛機器人教育事業并具有較高科學素養的師資隊伍是開展機器人教學的重要前提條件。由于技工院校存在的“知識老化”、教師老齡化嚴重等各種問題,在師資隊伍建設方面,需要從以下幾方面著手。
1.引進現場經驗豐富的工程師人才
新形勢下,鐵飯碗逐步被打破,校企之間的人才流動愈加頻繁。教學經驗豐富的教師在技能上可能稍有不足,現場經驗豐富的工程師在教學能力上還需稍加磨練和指導。通過人才引進的方式,吸引優秀的工程師人才長期或定期進入教育行業,能夠提高校內教師的技能水平,同時使教學過程更加貼近現場。
2.豐富多樣的教師培訓和激勵手段
通過多媒體網絡課堂、校企聯合師資培養等多種手段,為教師專業能力的提高創造學習條件,邀請各領域專家、教師到校開展講座,交流促進,共同發展。同時,從事機器人教育的教師也應充分意識到機器人技術發展日新月異,必須牢固樹立不斷學習的教育理念。
通過對取得成果的教師進行物質上和精神上的獎勵,引導學校形成教師之間相互競爭、相互促進的良好氛圍,激勵教師積極改進教學方法,主動進行科研及教學探索。在這種你追我趕的學習氛圍下,才能形成良好的發展的機器人教學團隊。
3.積累創新,開發校本教材
在不斷進行教學改進和探索的同時,要及時對取得的教學成果及教學中的不足進行總結,在總結中逐步摸索出一套適合本校的、具有特色的教學方案。
由于各學校的實訓室配備不盡相同,傳統單一的教材無法滿足機器人教學的要求。針對本校的機器人設備,逐步形成自己獨立的校本教材。
4.積極參賽,以賽代練
國家非常重視機器人教育的發展,因此每年都會組織大量的機器人比賽。在機器人教學的過程中,采用教師帶隊,學生為主體的方式,以賽代練。通過校內比賽競爭,選撥優秀的學生參加各種比賽。比賽使學生在得到鍛煉的同時,也使教師將比賽中的經驗再次代入到日常的教學過程中,提高機器人教學的水平。
四、小結
系統化的教學對專業教師的知識面提出了更高的要求。將各學科的知識在教學過程中有機的串聯到一起,是對新形勢下工業機器人專業教師提出的挑戰。同時,“行為引導法”的優勢在工業機器人教學中體現得更加淋漓盡致。只有讓學生成為課堂的主體,才能使學生分析解決問題的能力得到逐步提升,才能培養出具有創新精神的21世紀的高技能人才。
現代化的實訓室、模塊化的實訓設備、配合靈活的仿真軟件,都是為了更加準確地模擬出現場的實際工況。學生如身臨其境,才能得到熏陶和感染。在實訓中,尤其要注重對學生“6S”工作習慣的培養。
以中青年教師為主、激勵機制健全的教師隊伍是工業機器人教學的基石?,F場經驗豐富的工程師,通過交流和講座,能夠成為工業機器人教學的重要補充。通過“以賽代練”“校本教材”等各種措施,最終形成適應新時展的、具有學校特色的工業機器人教學。
參考文獻:
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【關鍵詞】高職 工作過程 工業機器人技術應用 課程標準
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2017)01C-0074-03
按照工信部的發展規劃,到2020年,我國工業機器人裝機數量將達到100萬臺,大概需要20萬工業機器人技術應用的相關從業人員。這就意味著,從2016年開始到2020年,平均每年需要培養3萬名以上的工業機器人應用人才。但是,與工業機器人應用人才的需求逐年增長相比,工業機器人方面的人才培養卻處于滯后狀態。目前,本科院校培養的機器人相關人才,大多從事原理研究、本體開發及特種機器人開發等,因此,國內急缺工業機器人應用技術方面的對口人才。
隨著機器人技術的飛速發展,工業機器人已廣泛應用于各個領域的工業現場。為了適應機器人技術人才的需求,工業機器人技術應用課程應運而生。工業機器人技術應用課程是高職院校機電一體化技術專業的專業必修核心課程,而課程又處在人才培養的核心地位。該課程是廣西職業技術學院2016年工學結合優質核心課程立項建設的課程,它的開設對接了現代工業機器人相關產業的發展要求,培養目標是滿足工業機器人相關產業高技能人才的需求。本課程主要是培養學生綜合運用所學知識來解決與機器人技術有關問題的能力;根據典型案例進行程序編寫及應用控制理論的相關知識解決實際問題的能力;以及團結協作、吃苦耐勞、精益求精的職業素養,為就業夯實基礎。
一、課程性質與定位
(一)課程性質
該門課程是高職高專院校機電一體化技術專業必修的核心課程。學生通過對工業機器人技術應用內容的學習,掌握機器人的基本知識、基本原理、基本方法和綜合應用技術。課程主要內容包括機器人的基礎操作知識I/O通信、程序數據、程序編程和硬件連接等。本課程主要目標是為學生畢業后從事工業機器人操作、安裝、編程、調試、維護、保養以及生產管理等工作打下良好的基礎。
(二)課程定位
課程以機電一體化設備PLC控制與調試、機床電氣線路維修及液壓和氣動系統的應用與維修為前導課程,同時也是學習工業機器人現場編程與調試、工業機器人離線編程、自動化生產線安裝與調試等后續課程的基礎,起著承上啟下的銜接作用。
二、基于工作過程的課程設計
(一)設計思路
緊扣機電一體化技術專業人才培養方案,校企合作進行課程設計和典型工作任務的開發。改變傳統的以知識傳授為主要特征的學科式課程模式,以工程項目、工作任務來重組課程內容。同時將職業素質培養、職業技術標準融入課程。課程實施采用工學結合、校企合作、“教學做”一體化的教學模式,課程評價以過程性評價為主,用典型工作任務的完成情況來考核課程內容的掌握情況,具體設計思路如下:
1.組建包括學院專任教師和ABB(中國)有限公司、庫卡機器人(上海)有限公司、南寧燎旺車燈有限責任公司、廣西宏智科技有限公司企業專家的課程開發和實施團隊。
2.引入工業機器人技術的職業標準,以南寧燎旺車燈有限責任公司等企業的工業機器人操作、安裝、編程、調試職業崗位的工作過程為導向,分析業崗位的工作任務,按照一定的邏輯關系進行排序,對完成工作任務需具備的知識、能力、素質做出較為詳細的描述,形成團隊成員認可、思路清晰、層次分明的工作任務分析表。
3.根據職業能力的復雜程度,整合典型工作任務。召開有企業專家、課程建設團隊人員參與的課程標準建設會議,確定本課程的工程項目,并將工程項目即學習模塊細化,具體劃分為若干學習任務。
4.在課程教學方法與教學手段的設計上,按照“項目引領、任務驅動”的模式,以工業機器人的實際應用情況為載體,對原有課程內容進行解構與重構,將課程內容分成認識工業機器人、讓工業機器人動起來、工業機器人基本訓練和工業機器人技術應用四個主要模塊,每個模塊又分為若干學習任務來組織教學。
5.在教學效果考核上,采用過程評價與結果評價相結合的方式,側重過程考核,重點考核學生完成工作任務的能力。
(二)課程目標
本課程總體目標是為了學生畢業后能從事工業機器人設備的操作、安裝、編程、調試、維護、保養工作,并使學生提高自學能力,能追蹤幾種常見品牌的機器人使用方法和機器人方面的新技術、新發展。
通過本課程的學習,學生能全面掌握知識目標、能力目標和素質目標。知識目標:掌握機器人的基礎操作知識,I/O通信、程序數據、程序編程和硬件連接等。能力目標:熟練操作機器人,能獨立完成機器人的基本操作,根據典型工作任務進行程序編寫調試及應用工業機器人技術解決實際應用問題。素質目標:注重職業道德和誠信教育,提高學生的綜合素質。
(三)具體工作過程分析
根據崗位對知識、技能和素質三方面的能力需求及學生的認知規律,解構課程傳統知識,根據實際的工作過程,由淺到深,由簡單到復雜,重組課程內容。調整后的學習模塊及學習任務如表1。
三、課程標準實施建議
(一)教學方法
將“項目引領、任務驅動”貫穿教學過程的始終,針對不同的學習任務和學習情境,選用不同特點的教學方法,主要教學方法如表2所示。
(二)教學評價
由注重知識考核,轉變為注重能力和過程考核,采取實操、作業展示、項目任務完成考核和期末筆試等多種方式進行考核,采用過程考核與結果考核相結合的綜合考核方式,其中過程考核成績占60%,結果考核成績占40%。
為了加強對學生能力的考核,過程考核采用教師評價和學生自評相結合的方式,每個學習模塊完成后,由各小組提交一份工作總結,教師根據總結的內容和內涵進行評分,并進行小組內答辯,對提出創新見解的小組適當加分,小組成績由教師先給出各小組得分,組長再根據組員在工作完成中所起的作用和表現狀況,給出各組員的得分,教師將每個學生的個人成績與小組分配成績相加,得出課程過程考核的最終考核成績,如表3所示。
(三)師資條件
組成一支職稱結構、學歷結構、年齡結構、專兼比例合理的課程教學團隊。主講老師應具備碩士以上學歷或者中級以上職稱,應具有2年以上控制系統實際項目設計經驗,具有扎實的機器人專業知識和熟練的機器人操作技能,能綜合運用行動導向教學法,動手能力強;輔助老師應具有較強的控制系統安裝與調試方面的技術技能,具有較豐富的企業一線經驗。
(四)教學條件
“教、學、做”一體化實訓場所如機器人實訓室、自動化生產技術控制實訓室,實訓室配備先進的工業機器人實訓裝置、常用電工工具等,并具備多媒體教學的環境條件,以具有工業機器人等先進自動控制設備的企業作為校外實訓基地。
(五)教學資源
1.教材使用與建設。根據校內實訓室和校外實訓基地條件,校企專家合作編寫適合以工作過程為導向組織教學的校本教材和實訓指導書。校本教材不僅可以促進學生的個性發展,還可以有效提高教師的業務能力和課程開發水平。
2.教W資料建設。以課程標準為依據,完善習題試題、視頻動畫及操作手冊等教學資料庫,便于學生課下自學和拓展提高。
3.建設課程網站。課程網站的建設利于課程資源整合和共享,便于學生課前預習和課后復習,充實學生的課余生活,激發學生自主學習的興趣,提高課程的教學質量。
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【基金項目】廣西職業技術學院教研課題“高職以工作過程為導向的機電一體化專業課程體系建設的研究與實踐”(桂職院〔2014〕142209);2015年廣西職業技術學院工學結合優質核心課程《工業機器人技術應用》建設項目
關鍵詞:中職院校 工業機器人 教學
隨著科技的快速發展,機器人作為集機械、電子、控制、傳感以及計算機技術等多領域知識于一體的典型代表以及工業自動化的三大支柱之一,已廣泛應用于各個領域的工業現場。隨著工業機器人的廣泛應用,不少中高職院校都把機器人的教學引入教學大綱和實訓環節。
工業機器人是一門理論與實際相結合的課程。在教學過程中,教師應理論聯系實際,善于利用多媒體教學與實踐教學,多角度地激發和提高學生的學習興趣和學習能力,提高機器人基礎知識的教學效果,以達到預期的教學目的。
一、在理論教學中,要善于創設情境與利用多媒體教學
在傳統教學中,往往因為學校條件的限制,學生較少有機會接觸工業機器人實物,所以,為了讓學生對機器人技術及其應用有更好地了解和認識,要充分利用視頻和圖片讓學生了解什么是機器人,機器人產品會涉及哪些機構部分、哪些技術以及哪些領域。
在教學過程中,教師的課堂講授應該以視頻資料和圖片為載體,借助啟發式、討論式、互動式等教學方法,重點對工業機器人歷史、現狀、發展等方面進行介紹。通過直觀的圖片、形象的視頻,增加師生間的互動與交流,增進學生對所學知識的興趣。在講授機器人編程時,教師可采用任務驅動法,設計不同形式的任務,引導學生發現問題、分析問題、解決問題。
在理論課堂講授過程中,要充分利用機器人三維可視化離線編程和動態仿真系統。例如:如何實現將工件從A處搬運到B處。通過導入工件及機器人三維模型,在計算機上再現機器人及工件的三維虛擬世界,通過實現對機器人離線編程三維運動軌跡的規劃,模擬機器人運動,實現動態仿真。
二、在實訓教學中,要善于進行演練示范教學及開展小組競賽
工業機器人能代替人在危險有害的環境中作業,但又可能發生工業機器人傷人事故。在實訓過程中,教師和學生對機器人進行任何操作都必須注意安全。在進行編程、測試及維修等工作時,必須將機器人置于手動模式,并且建議在操作機器人時,用筆芯代替機器人末端執行器,并且降低機器人的運行速度。
在教學過程中,教師應正確演練示范教學,提高學生的操作規范認識以及安全認識,運用小組競賽方式,調動學生的學習熱情以及學習積極性。首先,讓學生熟悉示教器上各個按鈕的作用和操作。其次,在講授工業機器人的基礎操作指令MoveL、MoveJ、MoveC時,可以采取小組競賽的方式,進行機器人定位精度測量、操縱機器人并對測試點進行實際測量和重復定位精度測量結果的競賽,通過小組競賽成績和個人成績相結合的方式考查學生的掌握程度,通過小組競賽,提高學生的學習熱情。在掌握工業機器人的基礎操作指令后,可以讓學生自行設計機器手的行走路線,鼓勵學生自己動手實踐,將自己的想法通過實際操作來實現,既讓學生能夠掌握相關的技術,又鍛煉了學生的動手能力,培養了學生的創新能力。
三、課后指導要善于引導學生創新與合作
教師除了課堂教學外,可以布置一些課外的機器人設計任務,并且參與到學生學習設計當中,加強師生間的交流,了解學生學習過程中遇到的問題。在機器人學習及設計過程中,教師可以鼓勵學生設計不同的解決方案解決課堂問題,然后在課堂上討論自己的方案,互相交流意見,最后進行總結。在這一過程中,學生充分鍛煉了搜集資料、自主學習、提出問題和解決問題等能力。
四、結論
工業機器人是一門理論性和實踐性都很強的課程,但是現在教材普遍都是重理論輕實踐,而且校內的實驗設備缺乏。因此在教學中,我們應把理論知識貫穿于實踐中,通過實驗、仿真等辦法,充分利用多媒體教學以及實踐練習,深入淺出地將知識內容講授給學生,調動學生的學習積極性和主動性,使學生能夠相對容易地理解和吸收工業機器人的相關知識,提高學生的綜合能力。
參考文獻:
[1]郭溫,姜維.淺談機器人在高職高專教學中的應用[J]. 科技信息,2008(35).
[2]陳偉華.獨立學院《機器人技術及其應用》教學探討[J].中國科技信息,2012(7).
關鍵詞:工業機器人;人才培養;崗位能力分析
一、機電一體化專業開設的必要性
在世界經濟復蘇乏力的背景下,中國經濟增速出現回落,2015年增長幅度為6.9%,國際環境仍然復雜嚴峻,對制造加工型企業的自動化改造是保證企業降低成本、緩解用工不足壓力的有效途徑之一。同時,工業機器人的大規模應用是現代化企業自動化改造的重要手段,我國“世界工廠”的地位也決定了我國必將成為工業機器人的最大市場。未來三年,中國工業機器人處于國家政策紅利、工業轉型升級需求釋放、人口紅利減弱、市場需求增長的機遇疊加期[1]。這也意味著這一領域技能人才缺口之大。機械、汽車、電子、電氣控制、機電一體化等專業都是傳統的工科類專業,企業對相關人才的需求已經由單一型人才發展到復合型、應用型人才[2],而工業機器人專業正是多種學科的綜合應用,對培養相關專業學生的綜合應用能力有著重要的意義。新專業的開設因為是面向工業現場的實用型人才培養,緊密結合國家《中國制造2025》計劃,且為增加校企合作辦學,為展開實用型科研課題的研究打下基礎,正因為其是新興事物,因此在相關領域哪怕有一點成果都是開創性的,有益于成績取得以及學校知名度的提升。重慶市農業機械化學校(以下簡稱學校)依托機電一體化專業開設工業機器人應用與維護專業方向,符合重慶市推進機器人產業發展的政策導向,能更好地服務地方經濟。
二、專業發展前景
工業機器人作為一種高技術含量的設備,在使用過程中其設計、制造、安裝、調試、操作、維護等工作需要大量的專業技術人員[3]。隨著我國工業機器人生產廠家、應用行業的增多和裝機量的爆發式增長,工業現場嚴重缺乏該類人才。從崗位需求來看,工業機器人專業的學生可以在企事業單位從事以下三個方面工作:制造工業機器人產品;銷售工業機器人;利用工業機器人設備進行生產等。第一種需要完成工業機器人的設計、零部件生產、裝配、安裝、調試和售后服務等工作;第二種主要工作是機器人銷售、專業的技術咨詢服務;第三種主要包括工業機器人設備操作和設備的維護保養。從技術層面來看,工業機器人技術是機械加工與裝配、電工電子、計算機編程、傳感器技術、電機傳動技術、網絡通信等技術的結合體,學生通過這些技術的培養成為復合型技能人才,將具備發展潛力和廣闊的就業前景。
三、專業職業能力崗位分析
(一)工業機器人操作、維護崗。崗位工作任務:根據生產工藝參數進行工業機器人編程、調試以達到生產需要;負責上料和裝夾;負責備件管理;負責機器人操作及程序錄入、日常點檢與數據維護、完成生產任務;負責產品質量控制及提升;負責工業機器人故障處理和設備維護保養工作;負責建立工業機器人操作資料檔案;參與工業機器人生產技術改進工作;負責工業機器人現場8S工作。崗位能力要求:機電基礎知識,精通ABB、庫卡(KUKA)、發那科(FANUC)、安川電機(YASKAWA)、國產機器人等至少1種機器人示教編程、仿真編程與調試能力;簡單英文操作界面的識讀能力;工業機器人本體與控制器的維護能力;二氧化碳保護焊、弧焊、點焊焊接不同金屬材料的參數和焊接姿態的設定能力;焊接圖、機械圖的識讀能力;熟悉各種機械加工制造;熟練運用office辦公軟件;量具的使用能力;工裝夾具調整技能。職業素養要求:勤奮好學,愛崗敬業,吃苦耐勞,認真負責,積極上進。
(二)工業機器人裝配、調試崗。崗位工作任務:負責協助銷售人員做好客戶、經銷商的技術支持工作;負責以工業機器人為核心的自動化單元機械和電氣安裝;負責生產現場工業機器人本身參數設置、程序編制、工裝夾具的調試、工藝參數設置、聯鎖信號的設定、故障排除;負責生產過程質量控制,質量問題的分析及改進;負責反饋現場問題,并能給出合理化建議;負責現場客戶的應用培訓和產品驗收;負責項目后期問題處理。崗位能力要求:機電基礎知識,精通ABB、庫卡(KUKA)、發那科(FANUC)、安川電機(YASKAWA)、國產機器人等至少1種機器人配置、示教、編程與調試;能閱讀中英文工業機器人技術資料;能識讀機械、焊接、電氣圖紙;具備一定的電氣電子基礎,了解低壓配電及電機驅動;熟悉工業機器人控制系統,工業機器人周邊設備及周邊設備的連接和調試;熟悉工業機器人與PLC通信相關參數配置及PLC編程;熟悉機器人點焊、弧焊、二氧化碳保護焊、涂膠、搬運、碼垛、滾邊、裝配、噴涂、磨削、去毛刺、上下料等典型應用;能完成工業機器人培訓的教學任務;善于處理人際關系。職業素養要求:良好的溝通能力、協調組織能力、團隊合作精神、吃苦耐勞、有責任心,積極主動。
(三)機器人銷售、服務崗。崗位工作任務:負責客戶的開拓、客戶需求分析、提出相應銷售解決方案、維護好客戶關系、進行商業談判、標書的制作、參與招標、合同的簽訂、合同的跟進;產品、行業、競爭對手信息收集整理和合理利用;制定項目的跟進安排并付諸實施,并完成銷售額;維護公司產品品牌形象。崗位能力分析:數控、自動化、機電一體化、計算機、市場營銷等專業,機器人專業畢業更佳;熟悉機器人的應用;語言表達能力強,善于了解并分析客戶需求;招投標的專業知識;商務談判能力;承壓能力;協調組織能力;熟練運用office辦公軟件。職業素養要求:開拓精神,吃苦耐勞,文明禮貌,團隊合作精神。
(四)機器人教師崗。目前就業市場上提供了大量從事兒童與青少年科技教育崗位,主要為樂高積木機器人系列。崗位工作任務:建立學生有關檔案;編寫教案,高質量完成教學任務;課后總結,提升授課技巧;負責學生上課期間的安全;維護與學生的良好關系,與家長溝通學習情況。崗位能力分析:樂高積木機器人的裝配、編程、調試;具有較強的中文表達能力,普通話標準;動手能力強;編程能力;熟練運用office辦公軟件能力;團隊管理能力。職業素養要求:有愛心、耐心、責任心,創新意識,親和力。從以上分析可以看出,崗位不同側重點不同、深度不同,且涉及到的知識和技能范疇大,除了要傳統的機電技能外,還需要很多新知識支撐。學校要培養出滿足企業需要的員工,需要定好位,購置適當的設備,推進師資建設、教育教學資源建設。
四、專業培養規格
培養從事工業機器人模擬、編程、操作、裝配、調試、銷售、教學及自動化生產系統維護維修與管理等工作的應用型技術人才。
五、專業實訓室建設
學校在原有機電一體化和機械加工實訓室基礎上新建工業機器人創新實訓室,該實訓室包括2套ABB六自由度工業機器人本體,3套江蘇匯博工業機器人本體,2套工業機器人電氣系統拆裝平臺,1臺工業機器人機械拆裝平臺,自動化生產線控制模塊;機器人夾具包括:搬運碼垛夾具、寫字夾具、雙交位夾具、真空吸盤、噴槍;機器人配套訓練工具:平面碼垛模塊、寫字平臺、模擬焊接激光筆、模擬拋光工具、涂膠模塊、仿機床上下料模塊、立體倉庫模塊,一批樂高積木;專用的計算機實訓室軟件:工業機器人離線編程軟件、PLC編程軟件。
六、課程體系
關鍵詞: 項目導向教學法 工業機器人技術 主動性
一、引言
目前工業機器人制造技術已經成為一個國家制造業水平高低的標志,工業機器人幾乎用于生產制造各個領域。隨著國家人力資源成本上升,機器人在企業中的應用優勢越來越凸顯。企業對掌握工業機器人技術的技能型人才的需求越來越大,當然對工業機器人技術人才的要求越來越高。工業機器人技術是一門涉及多學科知識同時是實踐性很強的專業課程。高職院校該課程的教學目標是:以工業機器人實驗室的設備實際案例為切入點,以傳動機構、電動機工作基本原理為基礎,以PLC控制技術和通訊技術為重點,學習掌握工業機器人保養、維修與操作基本技術。純理論教學模式已不適應社會和技術需要。采用項目導向教學方法,有利于工業機器人技術人才培養。項目導向教學方法指教師按教學目標設計出相應的項目,通過對每個項目“教學做一體”化的學習和實訓,提高學生學習主動性和積極性,從而達到人才培養目的[1]。
二、工業機器人技術課程教學現狀
工業機器人技術課程是高職自動化專業一門主干課程,這門課程學習的主要內容有:機器人的機械結構、傳感器在機器人上的應用、機器人的驅動系統、機器人的控制系統、機器人的編程語言及機器人的應用。教材不同,內容雖然有所變化但基本內容大致相同。這些內容有個最大特點就是理論性非常強。職業院校培養工業機器人技術人才的目標是:掌握工業機器人的保養、維修與操作基本技術。從這個目標來看,要求實踐性課程環節較多,與學習內容理論性相矛盾。在這種矛盾的情況下,理論課程比較抽象,同時單純理論學習往往不能讓學生將所學知識與實踐聯想起來,如雖然學習了傳感器方面的知識,但是不知道傳感器如何在機器人上應用,更不能舉一反三。同時學生被動地接受理論知識,缺乏主動性,這種情況下容易產生厭學情緒。工業機器人技術涉及多門學科知識,需要學生主動學習相關知識,綜合運用。就算開設一些驗證性實驗課程,不能發揮學生開創性思維,激發學生學習興趣。實驗課上,實驗機理固定單一,且實驗模式刻板,學生只需按照實驗指導書上的步驟即可完成實驗,未能為學生預留出思考空間,機器人的系統控制、編程語言的應用、機器人的驅動等細節無法深入學習。
三、項目導向教學法設計要點
(一)依據教學目標,設置項目任務。
設定好教學項目中的任務,教師起非常重要的作用。設定教學項目任務之前教師要深入研究與課程相關的需要運用理論知識或者實踐知識解決的各種問題,同時要結合學生現有理論和實踐知識水平。把教學任務設計好以后,合理安排教學計劃,學習任務可以書面形式下發給學生。
(二)制訂實施項目任務的具體計劃。
由于學生愛好、興趣和技能知識水平不同,實施計劃的設置需要根據學生實際水平。具體計劃可以分為多個部分:基礎部分、提高部分、發揮部分等,以適應不同水平層次學生完成相應的任務難度與工作量要合理設置,任務工作量過大遠遠超出學生能力,學生難以完成。任務工作量過小,學生提前完成,未能很好掌握相關知識點。
實施過程計劃中可以列明需要哪些知識,查閱哪些手冊;實施過程計劃中還要寫明是個人完成還是團體完成,如果是團體完成,明確小組成員及職責;同時項目實施計劃時間的安排表不能少。
(三)項目實施。
在項目實施過程中,教學階段是教師、學生、設備互動階段,也是老師邊講解邊操作,學生邊聽講邊操作設備。在學生實做階段,要發揮學生積極主動性,根據任務要求及時間安排完成,以實現“教學做”一體的教學模式。
(四)項目評估。
對于教學項目的完成要及時評估和總結,也可以說是反饋。這個過程中包括考核、實訓總結、作業等。
在任務評估過程中,任務評估標準表的制定很重要,要按教學目標的知識點和技能點細化,列出評分考核點。其中評分可以分為自我評分、同學互評、教師評分,評分比例可以根據具體項目不同設計。自我評分有助于學生認識自身優點和不足;同學互評可以促使學生互相學習,學習他人長處,同時在交流中進步、成長;教師評價主要是對任務知識點和技能點進行強化與總結。
四、工業機器人技術項目導向教學法設計
下面以“模塊化機器人與工業機器人的認識”項目為例,講述工業機器人技術課程教學中如何應用項目導向實施教學。
(一)依據教學目標,設置項目任務。
教學目標是了解什么是機器人,了解機器人發展現狀與發展趨勢;掌握機器人的整體結構;掌握機器人的相關參數。這些教學目標就是本項目的任務。
(二)制訂實施項目任務的具體計劃。
制訂具體計劃,查閱非常多的相關資料。對機器人的由來發展趨勢及結構等資料要盡量多地收集。
通過對搜集資料分類、整理,對比較新知識點、技能點在制訂計劃過程中需要注意問題的導入和時間的分配,讓學生在整體上對任務設計有所了解,計劃的設定就是任務執行思路。
(三)項目實施。
在項目實施過程中,教學階段是教師、學生、設備互動階段,也是老師邊講解邊操作,學生邊聽講邊操作設備。在學生實做階段,要發揮學生積極主動性,根據任務要求及時間安排完成,以實現“教學做”一體的教學模式。整個過程中,教師起著協同作用。任務實施要調動學生積極性,所以要多設置問題,非技術問題可以不具體。如針對項目任務:了解什么是機器人?
對于這個任務可以讓同學們分組討論,討論結果可以書面形式寫下來作為小組項目執行成果。也可以就討論結果讓小組推薦一人表述。鍛煉同學們的協調組織能力及表達能力成為項目中的一個任務。
對于具體問題,如機器人的整體結構是什么樣子的?可以根據實訓室里的設備參考搜集的資料完成。在完成具體問題過程中老師起引領作用。
(四)對項目任務實施進行評估。
當一個教學項目完成時,要及時評估和總結,也可以說是反饋。這個過程中包括實訓總結、作業考核等。
其中任務考核針對不同項目考核標準及考核手段可以靈活多樣。對項目完成情況的評價可以作為成績考核標準。如對一個項目設置總分數為100分,學生自己、同學之間、教師對學生都可以進行評分。
其中評分可以分為:自我評分、同學互評、教師評分,評分比例根據具體項目不同設計。自我評分有助于學生認識自身優點和不足:同學互評可以促使學生互相學習,學習他人長處,同時在交流中進步、成長;教師評價主要是對任務知識點和技能點進行強化與總結。
在任務評估過程中,任務評估標準表的制定也很重要,按教學目標的知識點和技能點進行細化,列出評分考核點(見下表)。
表 完成任務評分表
在對“模塊化機器人與工業機器人的認識”項目任務的評估中,總分是百分制,機器人的認識占20分,發展趨勢論述占20分,機器人的整體結構占30分,參數認知占30分。任務評價欄讓學生和教師對任務進行點評,寫出對任務的評價??梢栽诒碇刑顚懺u分細節,哪些地方失分,進一步改正措施是什么等。
五、結語
項目導向教學法在工業機器人技術課程中的應用,能讓學生在完成任務的過程中學習新技能、新知識。任務實施是以學生為中心,學生作為主要參與者,讓學生主動學習、探究、分析、完成任務,發揮創新思維,提高學習主動性。當學生看著自己完成的任務作品時,會產生成就感,有利于提高學生的學習興趣,形成良性循環[3]。
參考文獻:
[1]邵長春.弧焊機器人和變位機的耦合與解耦分析.廣西科技大學,2013-07-01.
[2]陳瑜.項目式教學法之我見.時代教育,2012.12.