机器人工程专业创新型人才培养方案探索

吴文强 朱大昌 江帆 陈从桂 刘镇章

（广州大学 机械与电气工程学院，广东 广州 510006）

摘 要：根据我校新办机器人工程本科专业建设的需求，分析珠三角制造行业对机器人自动化技术人才的需求状况，探索以创新型人才为培养的目标的专业人才培养方案，包括培养目标、建设方向、培养规格、课程修业方案等方面。通过优化课程体系、建设教学团队、加强学科建设，以及加强实践教学等措施，培养适应能力强、基础扎实、自学能力强、具备创新能力的机器人自动化专业技术人才。

关键词：机器人工程；创新型人才；人才培养方案；新专业建设

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）15-0043-03

Abstract： This paper analyses the demand for technical talents of robot and automation in manufacturing industries of Pearl River Delta. Meanwhile， based on construction of robot engineering， a new discipline of Guangzhou University， this thesis discusses the education programs for innovation-oriented talents. Education targets， course orientation and other detailed plans are demonstrated in the education programs. The ultimate of this study is to bring up technical talents with solid course foundation， great adaptability， innovative ability as well as expertise in robot and automation by adopting measures， such as optimizing course system， building teaching team and strengthening discipline system.

Keywords： robot engineering； innovative talents； personnel training program； new specialty building

一、概述

《中国制造2025》[1]、《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》[2]和《广州制造2025战略规划》[3]提出明确的目标，将机器人智能装备作为本地区重点发展领域之一，广州市将于未来十年内实现3千亿元的产值，成为广东乃至中国新型创新中心，巨大的市场容量带来了对机器人自动化产业相关创新技术型人才的迫切需求。越来越多的高等院校开办机器人专业，目前在机器人技术人才培养方面，高职类院校[4，5]以及部分应用型本科[6-7]已形成相对完善的模式，其目的主要在于培养操作应用类人才，但对于综合性本科院校，更注重对创新能力的培养[8-11]。

针对珠三角乃至全国对机器人自动化人才的需求，广州大学于2017申办成立机器人工程本科专业，并计划于同年招生。作为全国第一批开办本科机器人工程专业的院校，学校在发展规划指出要立足地方产业，服务地方经济，办好办强机器人工程专业，为地方经济社会发展提供强有力的创新型人才、科技支撑。

本文针对我校新办机器人工程专业的需求，研究机器人创新型人才培养模式，建立立足产业、服务地方的人才培养方案，形成创新型人才培养机制，为珠三角乃至全国机器人自动化行业长期稳定的输送创新型人才打下坚实的基础。

二、机器人工程专业人才需求分析

（一）行业需求

广东省珠三角地区是我国制造业的聚集地，汇集了包括汽车、家电、机器人、医疗器械、数控装备、楼宇自动化、铁路、电力等行业的研发、制造、生产销售等各类规模的企业，随着人口红利的下降以及生产成本的提高，各行业对机器人自动化的需求更加迫切。以电子生产制造产业为例，作为优势和特色产业，珠三角汇集了数以万计的电子生产制造企业，但大都是劳动密集型企业，其生产都依赖于低效率和低质量的手工制造，综合竞争力不強，位于产业结构的底层和产业链的低端，制约了“中国制造”的可持续性发展。据不完全统计，目前我国3C行业从业人员超过2000万人，广东的轻工业从业人员更是超过4千万人，同样存在着自动化程度低的缺点，缺乏竞争力。

为提升行业综合竞争力，目前，全省乃至全国都在开展“机器换人”的行动，注重科技开发和应用，注重自动化程度的提高，作为“制造业皇冠上的一颗明珠”的机器人，更是得到重视，已逐步在各行各业中推广使用。机器人产业近年来呈现爆发式增长的态势，但随着而来的就是技术储备供不应求，技术型人才，特别是创新型人才极其匮乏，体现在：

1. 机器人产业的快速扩张急需更多高素质人才：我国俨然已成为全球机器人第一大市场，工业机器人的热潮带动整个自动化产业的智能生产，同时也产生了大量的机器人产业园，广州、东莞、佛山、深圳等地均已开建机器人产业园区，产业的发展需要大量从事机器人自动化相关研发、设计、制造、装配、系统集成的高素质技术人才。

2. 机器人应用领域的扩大需要更专业的技术人才：机器人的应用领域已经从传统的汽车行业逐步扩大到各行各业，且其他行业对机器人需求的规模已大大超过汽车行业，但在新领域中的应用，需要更多有行业背景的机器人专业技术人才。据统计，珠三角直接使用工业机器人的人才缺口达数万人。不仅仅需要机器人操作维护人才，更需要专用夹具设计、机器人工艺设计、传感应用、控制系统研发等各方面的技术人才。

3. 专业研发类人才培养缺乏针对性：之前还未有本科院校开办机器人专业，仅有部分高校开设机器人课程，大多数还是研究生课程，难以对机器人技术进行全面系统地学习。而在企业从事机器人技术开发工作的工程师多是出身机电类专业，不经过系统培训和深入的学习，很难直接从事机器人研发工作。

4. 机器人应用复合型人才供不应求：机器人是集机械、控制、传感、电子等多学科专业知识的行业，机器人能否顺利应用不仅取决于设备、工艺、生产管理的成熟性，更取决于集成应用技术人才的素质，但目前的现状是相关人才数量和质量均不能达到市场的需求。

（二）岗位需求

据调研，机器人技术人才需求体现在以下岗位上：

1. 机器人研发工程师：研制机器人系统，主要包括机器人本体设计和机器人控制系统研制，具体岗位有机械设计、制造、机器人装配、机器人测试、示教器研制、语言系统开发、机器人算法研究、运动控制系统开发、伺服系统开发等。

2. 机器人操作工程师：操作机器人，对机器人进行编程、调试，以及外围设备编程测试、PLC編程等，配合其他相关人员完成机器人应用系统的搭建、调试，负责机器人运行期间的状态监控、维护等工作。

3. 机器人系统工程师：把握客户需求，制订工艺过程，设计机器人应用项目的整套方案，对关键技术进行分析，对机器人及相关设备分析选型，对工装夹具、传输设备、检测装置进行设计，指导并参与机器人系统的搭建、编程、调试的全过程，并提供必要的技术支持。

4. 机器人软件工程师：编制机器人应用软件，包括机器人离线编程系统、外围设备控制系统、传感信息处理系统、运动控制系统、信息管理系统、操作软件等。

5. 机器人培训工程师：负责安全培训、机器人产品技术培训、应用操作培训，机器人技术开发培训等。

广州大学建设机器人工程专业的初衷就是培养“机器人与智能制造技术”的专业人才，为智能制造这样的新兴产业发展输出高水平、复合型精英人才，支持产业科学、持续、高速的发展。

三、机器人工程创新型人才培养方案

（一）培养目标

遵循“博学笃行，知行合一”的校训，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，紧紧围绕“立德树人”的根本任务，把德育和创新教育贯彻整个人才培养的全过程，培养德才兼备、专业基础夯实、动手能力强、具有创新意识，能够从事机器人自动化行业设计、研发、集成、应用、管理与维护的高素质技术人才。

（二）发展方向

依据市场需求以及机器人技术学科的发展方向，机器人工程专业设置了三个各具特色的专业方向：

1. 机器人系统设计与制造专业方向：工业机器人技术和机械学科交叉融合的专业方向，面向工业生产，主要研究机器人自动化技术及应用技术，包括机器人系统、机器人工作站、机器人控制和应用等，主修该方向的学生要求掌握机械设计、机械制造、机器人技术、机器人自动化生产线、自动控制原理等的基础理论和应用技术，能利用先进的技术从事工业机器人机构本体和自动生产线的设计、制造、维护、智能控制和工业应用开发等工作。

2. 工业智能机器人专业方向：主要研究智能机器人系统集成设计、制造、人机交互、人工智能算法、地图建模与自主导航理论和技术，主修该方向的学生要求能利用机器视觉技术、语音语义识别技术、传感器技术、信号与信息处理技术和地图建模等技术从事各类智能服务机器人的设计、制造和高级应用开发等工作。

3. 服务机器人专业方向：主要研究面向复杂服役工况下的机器人创新型设计理念，加深与推进服务机器人产学研用进程。主修该方向的学生要求既掌握复杂服役工况下服务机器人设计和制造的基本理论和技术，又掌握服务机器人的市场分析、技术转化等相关知识，能够从事服务机器人的设计、开发、加工、应用等工作。

（三）人才培养规格

机器人工程专业的学生要求具备坚定的政治信念，具备开展技术研究开发工作的基本素养，掌握机器人技术的基础理论，具有开阔的思维与认知能力，具备很强的实际动手能力，能从事机器人产品的创新设计、制造、应用开发、运行管理与维护和教育培训等方面的工作，本专业毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1. 具备坚定的政治信仰，以及良好的品德，健康的体魄和心理；

2. 具备能够开展技术研究开发工作的基本素养，包括基本常识、阅读写作能力、外语等；

3. 掌握机器人领域相关基本常识，熟悉机器人操作，掌握机器人组成结构、关键技术、应用技术等基本，能够开展机器人系统的设计或开发工作；

4. 要求掌握专业大纲要求必修课专业知识，具备文献检索能力，能够把握学科前沿，掌握行业动向；

5. 要求具备较强的实际动手能力，具有一定的创新能力，能够分析及解决实际工程问题，具备较强的自学能力，以及研发、管理能力。

（四）课程修业方案

1. 课程设置：根据学校培养方案，机器人专业课程基本框架包含必修课、专业选修课和集中性实践教学环节等三部分。其中专业必修课包括机器人学、机械设计基础、自动控制原理、机器人系统建模、单片机、工程测试、工程力学、三维建模等课程；专业选修课根据具体的方向设置课程体系，机器人系统设计与制造偏重机械结构设计与制造，工业智能机器人偏重控制与人工智能，服务机器人偏重传感与智能化，所有的专业选修课均加强课程实践，注重培养学生实践创新能力。

2. 学制：根据学校培养方案，机器人工程专业为四年，且最多延长至七年，学分制管理，需达到规定的学分才能够毕业。

3. 学分体系：须完成全校统一类课程的学习，包括36学分的必修课和11学分的选修课。机器人学、机械设计基础、自动控制原理、机器人系统建模、单片机、工程测试、工程力学、三维建模等专业必修课是所有机器人工程专业学生必须完成的环节，专业选修课要求学生毕业前至少选修不少于16学分的课程，而实践环节要求必须完成。

4. 引入竞争淘汰机制：机器人工程专业将在大一学生中开展机器人技术方面的认知教育：学生需定期查阅相关资料并以报告形式举办交流活动，指导教师根据综合评价给出相应分值，大二学期结束将按分值高低进行排名，后10%的学生将在机器人工程三个专业方向内进行调整。

5. 注重实习实践：进入大三阶段将重点培养应用创新能力，采取“进实验室“、“入驻企业“、“导师负责制“等策略引导学生学以致用、积极创新。本专业三个实验室实行无障碍全面开放管理模式，学生毕业前必须通过综合实验测试（根据集中性实践环节要求，在工业机器人编程与操作、机器人机构设计等方面制定具体要求）才能取得毕业资格。

四、实施举措

1. 优化课程体系：建立毕业要求与课程教学内容的直接联系，明确课程的教学目的，有针对性地编制教学大纲。目的驱动型教学设计，让师生对每一门课，甚至每一节课的目标与价值了如指掌，而不会对“为什么学”、“如何教”等问题产生迷茫。

2. 教学团队建设：三个方向设定三个教学团队，负责人需是机器人该领域学科带头人，由负责人和课程组长梳理各类课程之间的关系，制定专业基础课程指南。

3. 学科建设：加强学科高层次人才梯队建设，在引进一批高层次机器人学科人才的同时，整合学院与相关研究院、企业的优势资源，建设成为一支以学术研究为导向、技术转化为落脚点的高水平教学科研团队。

4. 加强实践教学：机器人工程是一个实践性强的学科，同时又是一个集机械、电子、通讯、计算机、传感等多学科交叉的学科，仅注重课堂教学很难让学生掌握完整的知識体系，更难以启发学生的创新能力，只有通过实操性强的实践教学，在动手的过程中学习掌握理论知识，进一步培养学生的自主学习能力，才能培养出机器人理论和实践能力皆强的复合型人才。

五、结束语

作为我国本科院校首批新开展的专业，机器人工程专业的人才培养模式还处于摸索阶段，不同于职业类院校的机器人专业，不仅要培养实际操作能力，还要培养技术研发与应用能力。本文针对我校新办机器人工程专业的需求，研究机器人创新型人才培养模式，力求建设创新型人才培养机制，为珠三角乃至全国机器人自动化行业长期稳定的输送创新型人才打下坚实的基础。

参考文献：

[1]国务院.中国制造2025[M].北京：人民出版社，2015.

[2]广东省人民政府.广东省人民政府关于印发《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》的通知[DB/OL].http：//zwgk.gd.gov.cn/006939748/201507/t20150729_595930.html.

[3]广州市人民政府.广州市人民政府关于印发《广州制造2025战略规划》的通知[DB/OL].http：//www.gz.gov.cn/gzgov/s2811/201603/97

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[4]陈小艳，沈洁.高职工业机器人技术专业人才培养模式研究与实践[J].吉林工业技术师范学院报，2014，3：21-22.

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