淺談中職學(xué)校工業(yè)機(jī)器人的仿真教學(xué)實(shí)踐

黃秀芳

【摘要】隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)論是高職院校，還是基礎(chǔ)的中職學(xué)校都要跟上時(shí)代的步伐。因此，在學(xué)校教學(xué)過(guò)程中相應(yīng)地開(kāi)設(shè)工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)課程是十分必要的。本文從社會(huì)、學(xué)校及學(xué)生等層面分別對(duì)中職學(xué)校的工業(yè)機(jī)器人仿真教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行探索研究，不斷完善與提高該課程的教學(xué)秩序和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】中職學(xué)校;工業(yè)機(jī)器人;仿真教學(xué)

隨著社會(huì)的進(jìn)步和勞動(dòng)力成本的增加，機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。而隨著工業(yè)機(jī)器人的廣泛使用，工業(yè)機(jī)器人課程技術(shù)教學(xué)也被列入中職學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程。中職學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的教學(xué)是以培養(yǎng)學(xué)生快速掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)為第一任務(wù)的一門課程。可是，目前中職學(xué)校工業(yè)機(jī)器人教學(xué)中普遍存在的難題是資源匱乏。那么，如何解決這個(gè)問(wèn)題？筆者認(rèn)為，運(yùn)用虛擬仿真軟件進(jìn)行教學(xué)是十分必要的措施。

一、從社會(huì)層面來(lái)看，仿真教學(xué)是建立資源節(jié)約型社會(huì)的需求

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用十分廣泛，種類也特別多，大家眾所周知的“四大家族”品牌機(jī)器人——KUKA、ABB、FANUC、YASNAC，它們不僅在使用與操作上就存在很大的差異，而且各自造價(jià)昂貴。對(duì)于中職學(xué)校來(lái)說(shuō)，想要將所有種類的機(jī)器人系統(tǒng)配備齊全，顯然是根本不可能實(shí)現(xiàn)的事情：原因一，機(jī)器人造價(jià)昂貴，中職學(xué)校無(wú)力支付;原因二，機(jī)器人體積龐大而中職學(xué)校規(guī)模小無(wú)法容納，并且目前國(guó)家也積極建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，我們應(yīng)立足社會(huì)、從實(shí)際出發(fā)。因此，仿真教學(xué)成為當(dāng)前較為流行的一種編程方式，仿真教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)與投入使用，對(duì)中職學(xué)校開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人的教學(xué)具有很大的促進(jìn)作用。

二、對(duì)中職學(xué)校來(lái)說(shuō)，仿真教學(xué)是人才培養(yǎng)的需求

中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校要跟上時(shí)代的步伐，要培養(yǎng)更多為國(guó)家的發(fā)展作貢獻(xiàn)的技能型人才，但不是所有的中職學(xué)校都具有雄厚的資金去置辦充足的教學(xué)設(shè)備，少部分學(xué)校也有一定的難處，因?yàn)樗膶?shí)訓(xùn)場(chǎng)地與實(shí)訓(xùn)設(shè)備很有限，學(xué)生的實(shí)際操作不能同時(shí)同步進(jìn)行。這極大地限制了學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，也延誤了學(xué)生及時(shí)鞏固課堂知識(shí)的最佳時(shí)機(jī)。仿真教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)與投入使用既能極大地減少學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間，也能有效地降低培訓(xùn)成本。學(xué)生可以在電腦上反復(fù)模擬操作，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)糾正。因此，仿真教學(xué)是機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)關(guān)于工業(yè)機(jī)器人人才培養(yǎng)的需求，也是人才培養(yǎng)方案實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證的最佳途徑。

三、對(duì)學(xué)生個(gè)人來(lái)講，仿真教學(xué)是保護(hù)學(xué)生人身安全的需要

在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人仿真軟件進(jìn)行編程具有以下幾種優(yōu)勢(shì)：（1）為操作者節(jié)約了機(jī)器人停機(jī)的時(shí)間，因?yàn)楫?dāng)操作者正編寫下一個(gè)任務(wù)的程序時(shí)，機(jī)器人還可繼續(xù)不停機(jī)工作。（2）改善編程者的編程環(huán)境，編程者面對(duì)一臺(tái)電腦與虛擬機(jī)器人遠(yuǎn)比面對(duì)實(shí)際的工業(yè)機(jī)器人要安全得多。（3）離線編程軟件普遍適用于各種類型的機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的編程，其使用范圍比較廣，并且可以使程序達(dá)到最優(yōu)化。（4）可以通過(guò)仿真預(yù)知將要發(fā)生的問(wèn)題，從而及時(shí)將問(wèn)題解決，減少損失。（5）可把復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行分解，然后逐步編程，在離線編程軟件中，學(xué)生能夠根據(jù)CAD模型中的幾何特征（關(guān)鍵點(diǎn)、輪廓線、平面、曲面等）自動(dòng)生成軌跡。（6）學(xué)生在仿真編程的時(shí)候，不僅能形象地查看機(jī)器人工作過(guò)程，而且能準(zhǔn)確判斷如發(fā)生碰撞、出現(xiàn)奇異點(diǎn)、超出工作空間等錯(cuò)誤。

機(jī)器人教學(xué)實(shí)訓(xùn)需要其對(duì)應(yīng)的專業(yè)實(shí)訓(xùn)對(duì)象，其危險(xiǎn)系數(shù)比較高，為減少學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中導(dǎo)致的設(shè)備損耗和工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中的一些誤操作而造成的損失，仿真教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)與投入使用既可以解決學(xué)生的人身安全問(wèn)題，又可以提高學(xué)生模擬練習(xí)的學(xué)習(xí)機(jī)率，可謂一舉兩得。

工業(yè)機(jī)器人是中職學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門理論性與實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。雖然中職學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地受限，但是工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)正不斷向智能化、專業(yè)化飛快發(fā)展，并且用戶操作也越來(lái)越簡(jiǎn)便，離線程序能快速生成控制程序，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時(shí)仿真，為學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的編程提供了便利的條件。因此，在教學(xué)過(guò)程中，我們應(yīng)大力發(fā)揮仿真軟件的作用，把工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容巧妙地講授給學(xué)生，這樣不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生的綜合能力，最終為社會(huì)培養(yǎng)更多的熟練掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的技能型人才。

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責(zé)任編輯? 陳小鳳