重構(gòu)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)理論體系研究

文/深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 郭 婷 盧 鑫

一、引言

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群是我國(guó)重點(diǎn)戰(zhàn)略性全力發(fā)展的方向，近幾年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)器人專業(yè)集群的發(fā)展。機(jī)器人專業(yè)集群的發(fā)展進(jìn)一步優(yōu)化了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局,培育壯大了一批具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)質(zhì)企業(yè)，推動(dòng)了整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)專業(yè)化、差異化發(fā)展。機(jī)器人專業(yè)集群的發(fā)展將進(jìn)一步帶動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群向特色化、專業(yè)化、精細(xì)化和技術(shù)化方向發(fā)展。這樣就要求工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)能夠適應(yīng)機(jī)器人專業(yè)集群的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人與機(jī)器人專業(yè)集群的融合會(huì)越來(lái)越緊密。為了使工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)適應(yīng)機(jī)器人專業(yè)集群的發(fā)展需求，就必須重構(gòu)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的理論體系。本文對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)在新的環(huán)境中的理論體系進(jìn)行了研究。

二、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)理論體系的現(xiàn)狀

據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟(International Federation of Robotics,IFR)的調(diào)查研究，在新冠疫情期間全球的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展，從基礎(chǔ)工業(yè)到各個(gè)高端制造業(yè)都將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展作為一個(gè)戰(zhàn)略布局。從發(fā)達(dá)國(guó)家到發(fā)展中國(guó)家都在大力投資工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，將工業(yè)機(jī)器人作為國(guó)家高端制造業(yè)、智能制造業(yè)的一部分。全球工業(yè)機(jī)器人技術(shù)起源于20世紀(jì)中期，在21世紀(jì)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化制造的要求使得工業(yè)機(jī)器人得到了快速發(fā)展。

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始起步，工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)與控制、精密機(jī)械零部件的加工等領(lǐng)域。通過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)初步形成了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群。在這個(gè)產(chǎn)業(yè)集群中涵蓋了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)所需的芯片、控制器、伺服、感知、機(jī)器人本體、機(jī)器人配套系統(tǒng)。目前我國(guó)的高端制造業(yè)、國(guó)防領(lǐng)域、軍工產(chǎn)品、汽車行業(yè)、民生服務(wù)等領(lǐng)域都離不開機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群。根據(jù)麥肯錫全球研究院的預(yù)測(cè)，到2025年，全球機(jī)器人應(yīng)用每年將產(chǎn)生1.70萬(wàn)億至4.50萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。隨著工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的快速發(fā)展和工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的不斷擴(kuò)容，各行各業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的要求也越來(lái)越高，其中對(duì)工業(yè)機(jī)器人的人才需求已經(jīng)呈跳躍式的增長(zhǎng)。市場(chǎng)需要更多的能夠掌握工業(yè)機(jī)器人最新技術(shù)的專業(yè)人才。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人的專業(yè)理論體系已經(jīng)不能適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展需求。市場(chǎng)的發(fā)展，需要我們對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的理論體系進(jìn)行調(diào)整與更新，以適應(yīng)特色化、專業(yè)化、精細(xì)化和技術(shù)化工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。重構(gòu)工業(yè)機(jī)器人人才所需的理論體系才能適應(yīng)機(jī)器人專業(yè)集群的需求，培養(yǎng)出行業(yè)需求的應(yīng)用型工業(yè)機(jī)器人才。

三、重構(gòu)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)理論體系

工業(yè)機(jī)器人通過(guò)編程和軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員需求的在多自由度上的自動(dòng)運(yùn)行，這種運(yùn)行具有從初級(jí)到高級(jí)的視覺(jué)和力覺(jué)的感知功能，通過(guò)感知功能對(duì)工作對(duì)象實(shí)現(xiàn)判斷和指揮力覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行工作。工業(yè)機(jī)器人可以有效地減少人工勞動(dòng)量，幫助人們完成各類繁重、重復(fù)和有害環(huán)境下的體力勞動(dòng)，如焊接、機(jī)械加工、搬運(yùn)、裝配、分揀等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和提高產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機(jī)器人在不斷的快速進(jìn)步和擴(kuò)張，其專業(yè)理論體系應(yīng)符合機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群的需求。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的理論體系包括了基礎(chǔ)理論模塊、專業(yè)理論模塊、專業(yè)技能模塊、機(jī)器人專業(yè)鏈拓展模塊。在構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)理論體系的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)建新的課程體系和人才培養(yǎng)目標(biāo)。

(一)基礎(chǔ)理論模塊

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的理論模塊是工業(yè)機(jī)器人理論體系的一個(gè)基礎(chǔ)內(nèi)容，包含必修理論和選修理論。選修理論根據(jù)學(xué)生的發(fā)展方向進(jìn)行選擇，選修理論主要培養(yǎng)學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人方面的個(gè)性化發(fā)展。通過(guò)基礎(chǔ)理論課教學(xué)讓學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)所需的理論、人文、社會(huì)和心理等基本理論。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)理論模塊有六個(gè)內(nèi)容，這六個(gè)內(nèi)容是：工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械技能、工業(yè)機(jī)器人的電氣技能、工業(yè)機(jī)器人的操作技能、工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)技能、工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)安裝技能、勞動(dòng)價(jià)值與可持續(xù)發(fā)展能力。工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)理論體系見(jiàn)表1。

表1 工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)理論體系

(二)專業(yè)理論模塊

專業(yè)理論模塊首先要滿足工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的需要，還應(yīng)適應(yīng)機(jī)器人專業(yè)集群的要求，專業(yè)理論模塊要根據(jù)學(xué)生在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群就業(yè)崗位所需的理論知識(shí)進(jìn)行定位。根據(jù)工業(yè)機(jī)器人畢業(yè)生的就業(yè)崗位對(duì)知識(shí)的需求確定專業(yè)理論模塊。表2為工業(yè)機(jī)器人企業(yè)就業(yè)主要崗位類型及所需的技能。

表2 工業(yè)機(jī)器人企業(yè)就業(yè)崗位類型

根據(jù)表2工業(yè)機(jī)器人企業(yè)就業(yè)崗位類型的所需專業(yè)理論模塊知識(shí)，可以將專業(yè)理論模塊分為通用專業(yè)理論模塊和專項(xiàng)專業(yè)理論模塊，見(jiàn)表3。

表3 專業(yè)理論模塊分類

(三)專業(yè)技能模塊

專業(yè)技能模塊是學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)工業(yè)機(jī)器人的專業(yè)技能，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，將理論知識(shí)運(yùn)用到工程實(shí)際中。專業(yè)技能模塊要對(duì)接企業(yè)的實(shí)際崗位，使培養(yǎng)的學(xué)生能夠與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群對(duì)接、專業(yè)內(nèi)容與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接、教學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)流程對(duì)接、技能證書與行業(yè)證書對(duì)接，提高培養(yǎng)的學(xué)生與行業(yè)崗位的符合度、學(xué)生所學(xué)知識(shí)與行業(yè)目標(biāo)需求的符合度。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)技能模塊又可以分為常用技能模塊和專項(xiàng)技能模塊見(jiàn)表4。

表4 專業(yè)技能模塊分類

(四)機(jī)器人專業(yè)鏈拓展模塊

機(jī)器人專業(yè)鏈拓展模塊是在培養(yǎng)學(xué)生掌握工業(yè)機(jī)器人基本知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，提供給學(xué)生學(xué)習(xí)更多機(jī)器人專業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈知識(shí)的一個(gè)學(xué)習(xí)空間，滿足學(xué)生對(duì)機(jī)器人專業(yè)集群理論的興趣和探索，見(jiàn)表5。由于每個(gè)學(xué)生的追求和愛(ài)好不一樣，所以每個(gè)學(xué)生對(duì)機(jī)器人專業(yè)集群中的不同細(xì)分知識(shí)需求不一樣，不同層次學(xué)生的發(fā)展要求也不一樣。機(jī)器人專業(yè)鏈拓展模塊要適應(yīng)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，就要建立將專業(yè)鏈拓展模塊進(jìn)行分類、分級(jí)。

表5 機(jī)器人專業(yè)鏈拓展模塊分類

按照機(jī)器人類型，可以將工業(yè)機(jī)器人分為多關(guān)節(jié)機(jī)器人、平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人、坐標(biāo)機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人等拓展模塊。專業(yè)鏈拓展模塊一般應(yīng)該通過(guò)學(xué)分制教學(xué)進(jìn)行教學(xué)和管理，加強(qiáng)學(xué)生的分類指導(dǎo)，課內(nèi)課外相結(jié)合，采用個(gè)性化和信息化教學(xué)方式，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，為學(xué)生在工業(yè)機(jī)器人的個(gè)性化發(fā)展提供條件。

四、結(jié)束語(yǔ)

為了滿足工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的快速發(fā)展，應(yīng)重構(gòu)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的理論體系。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的理論體系應(yīng)滿足機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群在新技術(shù)、新工藝，新領(lǐng)域的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人的理論體系包括了基礎(chǔ)理論模塊、專業(yè)理論模塊、專業(yè)技能模塊、機(jī)器人專業(yè)鏈拓展模塊。在構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)理論體系的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)建新的課程體系和人才培養(yǎng)目標(biāo)。