機(jī)器人對(duì)我院機(jī)電教學(xué)的意義與效果

機(jī)器人對(duì)我院機(jī)電教學(xué)的意義與效果1、引進(jìn)機(jī)器人教學(xué)與校企合作對(duì)專業(yè)建設(shè)的意義理念更新，開(kāi)拓視野：通過(guò)校企合作，將更新職業(yè)教育理念，了解發(fā)展動(dòng)態(tài)，開(kāi)拓了視 野，有利于打造精品專業(yè)，建設(shè)符合市場(chǎng)的機(jī)電一體化專業(yè)課程。全員培訓(xùn)，了解雙元：將從德國(guó)雙元制系統(tǒng)乃至國(guó)內(nèi)成功經(jīng)驗(yàn)全面了解職業(yè)教育的歷史、 特征、保障、實(shí)施細(xì)則等要點(diǎn)，讓教師清晰了解校企合作的職業(yè)教育體制。需求導(dǎo)向，理智辦學(xué)：可針對(duì)性了解企業(yè)對(duì)專業(yè)人才素質(zhì)的要求和希望，同時(shí)讓參與的 教師深刻體會(huì)校企合作重要性和必要性，與企業(yè)的接觸為開(kāi)發(fā)新的課程大綱和計(jì)劃提供 了寶貴的依據(jù)。經(jīng)歷分享，啟發(fā)借鑒：借鑒其他院校經(jīng)驗(yàn)，利用雙元制推動(dòng)專業(yè)課程改革，對(duì)我院高技 能人才培養(yǎng)工程具有重大的啟發(fā)和借鑒意義。師資培養(yǎng)，抓住關(guān)鍵：利用校企合作模式，改變教師的理念和行為方式，將綜合提升教 學(xué)方法能力，明確以學(xué)生為中心的課堂目標(biāo)。實(shí)施試點(diǎn)，探索前進(jìn)：可將數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化等專業(yè)實(shí)施試點(diǎn)教學(xué)，由骨干教師擔(dān) 任主要專業(yè)課程和實(shí)踐訓(xùn)練，并接受一定時(shí)期內(nèi)的雙元制教學(xué)模式。外教指導(dǎo)，原汁原味：可聘請(qǐng)雙元制經(jīng)驗(yàn)的外教來(lái)我院進(jìn)行指導(dǎo)教學(xué)，結(jié)合我院實(shí)際， 應(yīng)用各種互動(dòng)教學(xué)方法和手段，全面提升教學(xué)質(zhì)量?；?dòng)課堂，以點(diǎn)帶面：積極采用多媒體教學(xué)，并與企業(yè)互動(dòng)，通過(guò)系統(tǒng)分析，分步演示 等傳授知識(shí)，活躍課堂，全員參與。明確目標(biāo)，開(kāi)發(fā)課程：重新審視教學(xué)計(jì)劃和大綱，借鑒其他院校相關(guān)專業(yè)大綱和計(jì)劃， 重新開(kāi)發(fā)課程大綱與計(jì)劃，配套編寫合適的教材，使得學(xué)生明確學(xué)校的目標(biāo)和安排，對(duì) 自身的培養(yǎng)方向有更清晰的認(rèn)識(shí)。關(guān)注教研，討論提高：師資培訓(xùn)可與企業(yè)建立聯(lián)盟、群等組織，共享資源教學(xué)，探討教 學(xué)方法，不定期組織活動(dòng)，給予教師平臺(tái)，交流心得體會(huì)。通過(guò)雙元制教研活動(dòng)，達(dá)到 交流、溝通、提高的效果。教學(xué)監(jiān)測(cè)，科學(xué)管理：監(jiān)控試點(diǎn)班的情況和評(píng)估教學(xué)效果，建立評(píng)估體系，為實(shí)施科學(xué) 的教學(xué)管理服務(wù)。其目的不僅為雙元制校企合作教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估，并且將成為教師工 作考核的依據(jù)之一。正向激勵(lì)，機(jī)制保障：為更好開(kāi)展試點(diǎn)教學(xué)工作，調(diào)動(dòng)教師積極性，需制定一系列激勵(lì) 和保障機(jī)制。包括任課教師的激勵(lì)，相關(guān)科研成果的獎(jiǎng)勵(lì)等。他山之石，可以攻玉：我院應(yīng)組織管理人員和骨干教師赴國(guó)內(nèi)雙元制模式運(yùn)行較為成熟 的院校和企業(yè)考察進(jìn)修，進(jìn)一步開(kāi)闊視野，學(xué)習(xí)他人經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，全面提升思想理 念、管理水平、專業(yè)能力及教學(xué)能力。2、機(jī)器人推薦教學(xué)模式及教學(xué)理念博實(shí)公司經(jīng)過(guò)多年與各高等院校、職業(yè)類院校的產(chǎn)品合作，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，特別機(jī)器人教學(xué)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我院機(jī)器人教育初期開(kāi)展的實(shí)際情況，博實(shí)公司提供如下建議和理念：建議機(jī)器人教學(xué)分組進(jìn)行，將每班級(jí)每3人一組進(jìn)行，每組學(xué)生各司其職，從拆分到清 點(diǎn)、清洗零件、裝配、檢驗(yàn)、控制、電氣裝配、運(yùn)行等逐級(jí)負(fù)責(zé)，由此鍛煉學(xué)生獨(dú)立動(dòng) 手能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，技術(shù)掌握熟練后，可組織每組進(jìn)行競(jìng)賽。教師教學(xué)采取理論與實(shí)踐結(jié)合模式，配合機(jī)器人所配資料進(jìn)行，教學(xué)動(dòng)手學(xué)生學(xué)習(xí)，學(xué) 生動(dòng)手，教師指導(dǎo)的互動(dòng)模式，并可收集國(guó)內(nèi)外各類機(jī)器人資料進(jìn)行興趣教學(xué)，使得學(xué) 生樂(lè)教樂(lè)學(xué)。建議教師無(wú)論機(jī)電軟各部分，均從零件級(jí)基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始進(jìn)行，讓學(xué)生扎實(shí)的了解機(jī)器人 是如何設(shè)計(jì)和產(chǎn)生的，從低到高的技術(shù)教學(xué)，可以讓學(xué)生更掌握機(jī)電一體化的終極模式。 又可以在此過(guò)程中，學(xué)習(xí)到各專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，使得機(jī)器人設(shè)備不僅表現(xiàn)在機(jī)器人技術(shù)， 也表現(xiàn)在普通機(jī)電設(shè)備的教學(xué)應(yīng)用上，也是博實(shí)公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初衷。必要時(shí)將學(xué)生按照興趣程度及掌握水平等分組，講授更高級(jí)的機(jī)器人技術(shù)，給學(xué)生以更 大的發(fā)展空間，增加學(xué)生就業(yè)機(jī)會(huì)和增長(zhǎng)學(xué)院的知名度。實(shí)驗(yàn)室教師應(yīng)非常熟悉機(jī)器人各部分知識(shí)，并制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程，并監(jiān)督學(xué)生嚴(yán)格按照規(guī)程操作，避免不必要的零件損耗，甚至人身傷害等發(fā)生。實(shí)驗(yàn)完畢，按照操作規(guī)程整理設(shè)備和工具，鍛煉學(xué)生責(zé)任心。機(jī)器人教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室教師可人為制造一些故障和作業(yè)，讓學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn) 題，比如電氣故障，無(wú)法運(yùn)行，從最簡(jiǎn)單的線路連接查起，逐步上升到軟件級(jí)別，鍛煉 學(xué)生解決問(wèn)題的思路和方法。按照博實(shí)公司提供的技術(shù)資料，學(xué)生可自行設(shè)計(jì)類似的模塊結(jié)構(gòu)，教師可鼓勵(lì)學(xué)生從操 作、檢測(cè)到設(shè)計(jì)全部掌握的一體式技術(shù)層面。3、機(jī)器人設(shè)備提供的技術(shù)資料機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室先期設(shè)備模塊化可拆裝機(jī)器人合作企業(yè)博實(shí)公司提供以下技術(shù)資料： 機(jī)器人教學(xué)大綱，針對(duì)不同產(chǎn)品不同專業(yè)，配置不同的教學(xué)內(nèi)容。 機(jī)器人技術(shù)理論教材：詳細(xì)介紹機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)以及數(shù)學(xué)模型建立，機(jī)器人正解逆解的理論知識(shí)與軌跡規(guī)劃等； 機(jī)器人使用說(shuō)明書：從硬件角度，敘述機(jī)器人使用過(guò)程中注意事項(xiàng)，機(jī)器人各部分組成及尺寸參數(shù)，以及維修、整體連接方法過(guò)程等； 機(jī)器人實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書：以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式，闡述模塊化機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 從理論到實(shí)踐相互結(jié)合，起到理想的教學(xué)效果。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋機(jī)械、電氣、軟件以及三 方組合的各個(gè)實(shí)用方面； 機(jī)器人軟件使用說(shuō)明書：包括軟件安裝過(guò)程、使用過(guò)程及注意事項(xiàng)等； 機(jī)器人裝配說(shuō)明書：介紹機(jī)械裝配理論基礎(chǔ)知識(shí)，以及模塊化機(jī)器人每模塊詳細(xì)組成零 件及詳細(xì)的裝配過(guò)程和注意事項(xiàng)，以實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式書寫，配以三維課件圖形描述，直觀 易懂，且裝配達(dá)到螺釘級(jí)； 模塊化機(jī)器人裝配真人視頻錄像：合作企業(yè)優(yōu)秀裝配鉗工操作，配合裝配說(shuō)明書詳細(xì)說(shuō) 明模塊化機(jī)器人每模塊及整體的裝配過(guò)程和操作方法。 機(jī)器人電氣原理圖：CAD圖紙，便于學(xué)生拆裝電控部分，了解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制基本組成和 原理，以及注意事項(xiàng)等，教師可利用原理圖設(shè)置一些安全障礙和人為故障實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生查找，提高動(dòng)手能力；機(jī)器人部分機(jī)械圖紙：模塊化機(jī)器人合作企業(yè)提供關(guān)鍵零件機(jī)加圖紙，我院可利用現(xiàn)有 數(shù)控設(shè)備等進(jìn)行零件工藝加工等試驗(yàn)，與合作企業(yè)溝通實(shí)際工廠加工的工藝過(guò)程和注意 事項(xiàng)等；機(jī)器人三維SOLIDWORKS課件；機(jī)器人本體拆裝三維零件演示動(dòng)畫；機(jī)器人軟件二次開(kāi)發(fā)函數(shù)與部分軟件源代碼及機(jī)器人控制算法，需與我院簽訂保密協(xié)議。4、機(jī)器人產(chǎn)品培訓(xùn)說(shuō)明由于模塊化機(jī)器人等技術(shù)對(duì)我院是較新的機(jī)電技術(shù)范疇，機(jī)器人技術(shù)有其機(jī)電方面獨(dú)到的技術(shù)和范圍，因此從教師到學(xué)生都需要一個(gè)過(guò)程進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)方面的培訓(xùn)和整合，這就需要先期針對(duì)授課教師進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)深層次理論等方面的培訓(xùn)，經(jīng)過(guò)與考察企業(yè)博實(shí)機(jī)器人技術(shù)公司洽談：我院針對(duì)模塊化機(jī)器人等機(jī)器人技術(shù)將進(jìn)行如下培訓(xùn)計(jì)劃：我院邀請(qǐng)博實(shí)公司董事長(zhǎng)孫立寧教授對(duì)校方教師進(jìn)行機(jī)器人講學(xué)，與博實(shí)公司商洽邀請(qǐng) 哈工大機(jī)器人研究所和蘇州大學(xué)機(jī)器人與微系統(tǒng)研究中心機(jī)器人領(lǐng)域方面專家進(jìn)行機(jī)器 人技術(shù)培訓(xùn)；針對(duì)機(jī)器人各專業(yè)知識(shí)，博實(shí)公司可分步驟對(duì)使用教師進(jìn)行理論技術(shù)與實(shí)踐操作的培訓(xùn)， 達(dá)到完全使用為止；我院可派遣使用教師到博實(shí)公司進(jìn)行技術(shù)學(xué)習(xí)與機(jī)器人整體設(shè)計(jì)過(guò)程認(rèn)知，具體操作過(guò) 程將與博實(shí)公司進(jìn)行協(xié)商；在機(jī)器人使用教學(xué)過(guò)程中，遇到的問(wèn)題可隨時(shí)與博實(shí)公司技術(shù)人員聯(lián)系解決，博實(shí)公司 提供各專業(yè)技術(shù)帶頭人聯(lián)系方法，隨時(shí)隨地為我院解決各類問(wèn)題；針對(duì)模塊化機(jī)器人，我院在知識(shí)水平逐步上升后，將進(jìn)行本體加工、電氣控制改造（如 改為PLC控制等）等自主研發(fā)，博實(shí)公司承諾將免費(fèi)進(jìn)行技術(shù)支持，必要時(shí)親臨現(xiàn)場(chǎng)進(jìn) 行培訓(xùn)和指導(dǎo)。與蘇州大學(xué)機(jī)器人與微系統(tǒng)研發(fā)中心建立合作工作站，長(zhǎng)期進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)研發(fā)合作。與博實(shí)公司簽訂校企合作協(xié)議，并在條件具備基礎(chǔ)上，由我院牽頭，打造長(zhǎng)三角校企合 一職業(yè)培訓(xùn)聯(lián)盟。5、機(jī)器人針對(duì)教師與學(xué)生教學(xué)效果機(jī)器人也代表著機(jī)電一體化的最高層次，博實(shí)公司設(shè)計(jì)機(jī)器人也恰好針對(duì)職業(yè)類院校的教學(xué)需求，知識(shí)面涵蓋從低端到高端逐步行進(jìn)的技術(shù)模式。機(jī)械上從零件設(shè)計(jì)工藝加工入手到最終裝配，擴(kuò)展到工業(yè)機(jī)器人典型結(jié)構(gòu)和計(jì)算方法，以及機(jī)器人典型減速器類型等。并為職業(yè)教學(xué)考慮，模塊增加常用的齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、行星減速傳動(dòng)、諧波減速等。電氣方面從控制柜入手，從電氣元器件組成種類及使用方法，到電氣設(shè)計(jì)原理及配線原則等，進(jìn)而提升到單片機(jī)、嵌入式等工業(yè)常用控制系統(tǒng)上，并增加電氣硬件機(jī)器人控制卡的原理和組成及詳細(xì)說(shuō)明和使用方法等。軟件上使用工業(yè)設(shè)備常用的VC平臺(tái)，可以從最簡(jiǎn)單語(yǔ)句開(kāi)始逐漸了解機(jī)器人控制軟件的編制方法，進(jìn)而升級(jí)到機(jī)器人控制算法的數(shù)學(xué)模型及控制方法等。教學(xué)機(jī)器人最終的成功與否還在于應(yīng)用在具體教學(xué)中會(huì)對(duì)教師與學(xué)生科研與工作的作用大小，博實(shí)公司模塊化可拆裝機(jī)器人的目的也就在于此，模塊化機(jī)器人也屬于工業(yè)作業(yè)型教學(xué)機(jī)器人，除具備串聯(lián)機(jī)器人一切功能外，還具備可拆裝模塊化重組的新興理念，功能特點(diǎn)如上所述，以下就機(jī)器人機(jī)械、電氣、軟件、功能主要方面對(duì)機(jī)器人教學(xué)中對(duì)學(xué)生受業(yè)效果詳細(xì)說(shuō)明：機(jī)械：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與工業(yè)機(jī)器人一致機(jī)器人采用同步帶傳動(dòng)、諧波減速傳動(dòng)等工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，且每一關(guān)節(jié)具體結(jié)構(gòu)等參照工業(yè)機(jī)器人研發(fā)設(shè)計(jì)，基本保持一致。且關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)可視化，同時(shí)，說(shuō)明書擴(kuò)展介紹其他機(jī)器人常用結(jié)構(gòu)甚至設(shè)計(jì)計(jì)算方法。教學(xué)中博實(shí)公司提供三維裝配說(shuō)明書，詳細(xì)說(shuō)明具體結(jié)構(gòu)，增加教學(xué)內(nèi)容，有助于學(xué)生畢業(yè)后在機(jī)器人相關(guān)企業(yè)工作時(shí)，很快掌握機(jī)器人的結(jié)構(gòu)并做到高效率的維護(hù)。模塊化可拆裝機(jī)器人注重拆裝理念，結(jié)構(gòu)上包括工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電設(shè)備常用的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，比如蝸輪蝸桿、齒輪傳動(dòng)、行星減速傳動(dòng)、諧波減速傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)等，可以在教學(xué)中對(duì)以上傳動(dòng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用和特點(diǎn)有一個(gè)直觀的了解，并通過(guò)親自動(dòng)手拆裝，了解傳動(dòng)的基本用法，對(duì)走上工作崗位后能較快適應(yīng)環(huán)境非常有用，并使得學(xué)生畢業(yè)后的能力大幅度提高，具有重要意義。結(jié)構(gòu)零件與工業(yè)機(jī)器人一致機(jī)器人均采用優(yōu)質(zhì)碳鋼與鋁合金材料制造，采用加工工藝與工業(yè)機(jī)器人基本一致，相當(dāng)于工業(yè)機(jī)器人小型化而已。且機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)件如軸承等也均與工業(yè)機(jī)器人相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型一致，教學(xué)中可全面對(duì)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械工藝知識(shí)和裝配原理的講解，使得學(xué)生從基礎(chǔ)細(xì)節(jié)全面掌握機(jī)器人技術(shù)。電氣：電機(jī)應(yīng)用進(jìn)口伺服電機(jī)和優(yōu)質(zhì)步進(jìn)電機(jī)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用日本進(jìn)口伺服電機(jī)，配套驅(qū)動(dòng)器，完全與工業(yè)機(jī)器人和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電設(shè)備應(yīng)用類型一致，可全面了解電機(jī)控制方法和注意事項(xiàng)。掌握編碼器等原理技術(shù)。 同理也可全面掌握步進(jìn)電機(jī)的原理和控制方法與應(yīng)用中的注意事項(xiàng)等，讓學(xué)生可全面掌握高端機(jī)電設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)的種類和原理，在走上工作崗位后可快速輕松地了解企業(yè)機(jī)電設(shè)備的原理和使用方法，甚至進(jìn)行設(shè)計(jì)改良等。電氣控制元件工業(yè)化機(jī)器人控制柜內(nèi)部元件均采用工業(yè)化元件，如斷路器、接觸器、接線端子、控制電纜等，并嚴(yán)格按照工業(yè)設(shè)備配置程序進(jìn)行操作，安全等級(jí)與工業(yè)設(shè)備相比，有過(guò)之而無(wú)不及。博實(shí)公司可提供電氣控制原理與配線圖，學(xué)生可從基礎(chǔ)元件學(xué)起，到電控柜配置，掌握控制原理的同時(shí)，了解注意事項(xiàng)以及接線原理和維護(hù)方法。其功能作用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)顯而易見(jiàn)。嵌入式控制系統(tǒng)博實(shí)公司機(jī)器人也可采用基于PC104總線的嵌入式控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，與工業(yè)機(jī)器人控制原理一致，可以讓學(xué)生深層次了解控制方法并掌握機(jī)器人控制卡的原理和使用方法。對(duì)更高要求的學(xué)生以及教師科研都有所作為，在工作崗位的科技攻關(guān)可見(jiàn)一斑。軟件：控制軟件全面開(kāi)放機(jī)器人控制程序及算法面向用戶全面開(kāi)放，包括一些不涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)的源代碼也將對(duì)用戶開(kāi)放，將極大擴(kuò)展機(jī)器人的教育內(nèi)容和意義，對(duì)學(xué)生走上工作崗位后，掌握機(jī)器人及機(jī)電設(shè)備的控制方法甚至語(yǔ)言編制都有重要意義。功能：使用功能與工業(yè)機(jī)器人一致由前述機(jī)器人實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容可以看出，機(jī)器人產(chǎn)品具有裝配、搬運(yùn)、軌跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn)等功能，末端工具氣動(dòng)夾具和特定用途工具，與工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用一致，加上在機(jī)械、電氣、軟件的一致性，可以說(shuō)此種教學(xué)機(jī)器人除犧牲一部分精度外，其他就是工業(yè)機(jī)器人的翻版小型化，并注入特定的設(shè)計(jì)教學(xué)理念?？梢哉f(shuō)學(xué)習(xí)到博實(shí)公司機(jī)器人的知識(shí)內(nèi)容，將一對(duì)一的了解相應(yīng)工業(yè)機(jī)器人的操作方法，功能實(shí)現(xiàn)原理等作用，并進(jìn)一步拓展到其他工業(yè)機(jī)電設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)和設(shè)備維護(hù)作業(yè)。末端可連接多種工具機(jī)器人末端可除氣動(dòng)手爪外，還可連接電磁鐵、真空吸附系統(tǒng)等工具，極大的豐富了教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)末端工具的不同，可以學(xué)習(xí)機(jī)器人軌跡規(guī)劃的技術(shù)和原理以及操作方法，其道理等同于機(jī)器人焊接技術(shù)?？梢允沟脤W(xué)生在工作崗位上很快接受并掌握機(jī)器人焊接等作業(yè)操作方法。真正學(xué)以致用。綜上所述，博實(shí)公司模塊化