工业机器人课程开发与教学任务设计分析

◎于春雨

工业机器人课程开发与教学任务设计分析

◎于春雨

工业机器人已经被人们广泛地运用于社会的各个角落，开设工业机器人技术应用专业，引进工业机器人技术应用实训平台迫在眉睫。我们从现有的教学状况出发，在教学内容、方法等等方面对工业机器人课程的进行了设想，应当提高学生在工业机器人安装、调试、编程操控以及检修维护方面的能力，按照由易入难的原则构建与工作过程相对应的学习情境，再根据学生的认知规律和技能养成习惯让工作任务融入学习领域课程，培养符合工业机器人专业的人才，适应社会对这一领域人才的迫切需要。

工业机器人（Industrial Robots）简称IR，是面向工业领域具有多关节机械手或自由度特征的机器人。它们可以自行执行工作，也就是可以靠自身动力和控制能力来实现各种功能，但是它们得接受人们的指挥，也就是按照人工智能技术制定的原则纲领行动。在完成任务方面，机器人与人类相比具有更高效、可靠的特点，因此被广泛运用于自动化生产线上，例如完成汽车工业中的焊接、搬运、喷涂和装配等工作。作为一种高自动化的机电一体化设备，我国企业逐渐意识到了工业机器人的重要性，急需高技能型人才维护工业机器人应用，让其可以代替人类完成重复性操作或危险性工作，所以我国有必要加强对这方面人才的培养力度。

工业机器人课程开发

工业机器人技术在课程开发的过程中需要考虑专业人才培养目标、用人单位的需要、其他相关专业的课程设置、相关课程之间内在联系等因素，锻炼学生掌握机器人的基本组成与系统参数，懂得如何使用示教器，同时还要学会机器人的安装与调试以及程序编写。工业机器人课程的开发可以分为两个部分，一个是工业机器人装配与调试技术，另一个是工业机器人虚拟仿真技术，最为重要的是安装与调试这一方面。

工业机器人安装与调试

课程开发原则。任何一项技术的开发原则都是以企业实际需求为出发点，我国工业机器人的发展很不乐观，在机器人的程序编写和代码调试上以及故障诊断和维护上都急需专业技术型人才。(牛祥永.高职“工业机器人安装与调试”课程开发和实践[J].职业教育研究,2014,(4):86-90.)这就需要老师到企业实地进行调研，确定课程教学内容及范围，切忌在课程教学中脱离实际工程背景、忽视细节以及安排不合理的教学任务。整个教学过程中都要体现工学结合、理论实际结合的特点，紧跟企业的需求，以企业真实的工作任务或者是以产品为载体来完成课程的整体设计。着重培养学生分析问题、解决问题方面的能力，让他们学会辨识电器原理图，在机器人安装与调试上得心应手，并参照相关职业相关资格标准，完成突出职业能力培养的一个工业机器人课程开发。

课程开发流程。在工业机器人课程开发的整体流程中主要是教师通过走访、座谈等形式来了解社会对机器人专业人才的需求情况，以及企业的典型工作任务信息，对课程进行一个准确的定位，制定出开发方案。以现有的高职学生情况为基准，遵从他们的学习能力以及认知规律，协助于企业实践专家对典型工作任务进行提炼来形成行动领域，行动领域决定着学习领域，最终完成课程方案和课程标准的制定。（徐胜,刘友华.以企业需求为导向的中职工业机器人专业课程开发与实践[J].时代农机,2017,44(6):153-154.）

所谓的典型工作任务就是指在机器人的生产中要能够提高劳动生产率、增加产量、减轻劳动强度、改善劳动条件等，在工业机器人性能方面进行标准化，对调试好的工业机器人要能够按照国家验收规则验收，要会使用仪器仪表检测故障源，查找到故障进行修复，最终将故障数据进行存档。在程序编写上在示教盒或用户端计算机上编写执行程序，编译调试成功后程序通过通信电缆下载到机器人的主控单元，指挥机器人进行操作。在机器人动作的过程中，操作人员一定要密切注意机器人的一举一动，以免造成误差。在机器人工作完成后要记得关闭电源，最终将有效数据存档。

工业机器人教学任务示例

工业机器人搬运工件。我们以搬运工件为例，在教学中首先要打开系统电源，登录示教盒的系统选择手动模式，对工业机器人的运行速度进行坐标系的设定，然后再通过示教盒的操作以机械原点为中心到达抓取点完成吸件过程，所谓抓取点就是吸盘与工件接触的位置。吸件过程并不是一次性完成，需要有多个中间点并调整攻坚角度最终完成放件，放件完成后又回到机械原点，这样一来取件和放件过程才能算结束，然后等待下一个信号。

焊接工业机器人。焊接工业机器人主要是利用示教盒编写程序驱动焊接机器人来实现金属零件的直线焊缝或者圆弧焊缝。在完成这些任务之前我们首先要对下面几项进行了解：

（1）自由度为六的工业机器人的组成结构及技术参数

（2）GSK-RH08焊接工业机器人示教盒的使用方法要会掌握

（3）能够通过示教盒对焊接工业机器人的焊接程序进行编写和调试

具体教学计划如下：

首先要让学生对焊接工业机器人工作站有所了解，例如它的组成：机器人本体、机器人控制柜、示教盒、焊接电源等，然后详细介绍工作台的工作流程。其次对GSKRH08焊接工业机器人的基本参数有一定的了解，然后在指导老师的带领下动手操练焊接机器人各个轴的旋转运动。还要对示教盒的各个功能键进行熟悉，然后给学生布置任务，让他们通过一个安全的速度去驱动GSK-RH08工业焊接机器人轴上的每一个电机，进一步地了解机器人的自由度和运动范围，为下一步的焊接做好准备。（王保军.中职学校开展"工业机器人应用"教学设想[J].科技资讯,2017,15(15):186-187,189.）在焊接的过程中还要勤于思考问题，例如工业机器人末端是如何实现点位控制以及连续轨迹控制的？怎么样才能使工业机器人避开障碍？如何对焊接机器人进行参数设置？带着这些问题进入焊接工作，最终分小组完成讨论。

以工业机器人为核心的柔性生产线的安装和调试课程在我们高职校园里并不多见，所以我们对这方面的了解少之又少，可以借鉴的经验也没有，所以我们在课程的开放中要敢于尝试，学会灵活调整及时更新，对课程内容进行修改和补充，结合学生的反馈完成课程内容的闭环控制，让学生取得更多的实质性成果。

（作者单位：中铁十三局技师学院）