基于研发反哺的“工业机器人应用技术”课程教学实践

摘 要：研发反哺教学是高职教育提升人才培养质量的一个重要特征，有助于促进新技术应用创新人才培养。“工业机器人应用技术”课程教学以研发为切入点，引入行业新发展、研发新技术和抛光工业机器人研发真实项目，形成了教学与研发相结合的教学模式，通过实践证明研发反哺课程的教学效果良好。

关键词：研发反哺；工业机器人；教学实践

作者简介：王哲禄，硕士，温州职业技术学院电气电子工程系讲师，研究方向为工业机器人与机电一体化技术。（浙江 温州 325035）

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2018）14-0047-02

教学与研发是高校发展的两翼，是人才培养的两大主要支撑。教学是前提和基础，研发是提升和发展，两者缺一不可。因此，研发和教学互动，有效地开展研发反哺教学是高职教育提升人才培养质量的一个重要特征，有助于促进新技术应用，创新人才培养，提升高职教育人才培养质量[1-3]。

“工业机器人应用技术”是高职机电一体化技术工业机器人方向学生的核心课程，课程教学注重理论和实践相结合，培养学生熟悉工业机器人理论知识的同时掌握新技术的应用能力，为今后从事工业机器人相关工作打下坚实的基础。教师在开展工业机器人真实项目研发中，会查阅相关文献，参加研讨会，走访调研企业，探讨新技术需求等获得行业和学科技术的新发展和新应用；同时在研发项目时获得丰富的项目开发实践经验，将这些研发项目经验与理论知识相结合应用到课堂教学实践中去，为学生构造一个真实的研发教学环境，对培养学生创新设计和动手能力，构建研发应用的思路是非常必要的。

一、将行业的新发展引入课堂教学

在课堂中，首先引入行业发展的新动态至课堂中，让学生了解工业机器人的教学和研发在当今社会的现实意义。第一台工业机器人问世在20世纪60年代初，美国通用汽车公司使用全球第一台工业机器人Unimate。经过长达半个世纪，工业机器人技术得到了迅速发展，工业机器人系统在自动化、先进装备制造、智能化领域得到广泛应用。2014年，国家工信部的最新数据显示，在中国工业机器人市场上保持着35%的高增长率，远高于德国、日本等发达国家和制造强国，标志着中国已正式进入工业机器人时代。

工业機器人行业的发展崛起一批有实力的机器人公司，如德国的KUKA、瑞典的ABB，日本的FANUC，中国的新松机器人等，占领国际和国内市场上的大部分份额。随着“中国制造2025”的提出，工业机器人作为先进高端装备得到重点关注，是实现工业4.0和“机器换人”战略的核心[4-5]。教师将工业机器人的新发展通过工业机器人应用技术课程传授给学生，帮助学生熟悉行业发展的新动态，激发学习热情，做好专业发展定位。

二、将研发活动中的新技术引入课堂教学

工业机器人是集机械、电子、控制、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。工业机器人集成项目研发活动是以工业机器人技术为核心进行的，同时还有集成应用新技术，如三维建模技术、机器虚拟仿真技术、机器视觉技术、现代电气控制技术、总线控制技术。在教学过程中，三维建模技术和虚拟仿真技术，不仅可以有效引导学生进行工业机器人本体的认识与理解，而且帮助学生理解如何进行工业机器人工作站方案的整体设计、夹具设计和虚拟仿真轨迹分析。

机器视觉技术是和工业机器人技术紧密相连的传感技术，该技术被广泛应用在现代生产制造等行业，可用来产品检测、机器人引导、信息处理等。课程教学过程中，将研发活动中利用的机器视觉引入到教学内容中，讲解视觉传感如何获取项目对象的二维图像，并通过视觉算法进行处理、分析和解释，得到符号描述，最终机器人能够辨识物体信息，并引导机器人动作。最后，整个控制系统由电气控制和总线技术集成控制。通过新技术引入到课堂教学中，这样教师在讲授理论的同时，辅助新技术的应用，给予学生直观的认识，加强理论知识的理解和新技术应用。

三、以真实工业机器人项目研发导引课程教学

工业机器人应用技术课程是一门应用性很强的课程，在课程教学中引入真实工业机器人项目是非常有必要的。在深度分析机电一体化技术机器人方向学生学习特点情况，在研发实践教学设计的环境下，结合项目教学设计方法引入抛光工业机器人研发的真实项目和工作任务，实现“训、研、创”一体化教学设计。

抛光工业机器人典型项目以抛光技术为切入点，进行抛光工业机器人工作站的开发与研发，完成工作站的整体设计，电气控制设计，整机的组装与调试。根据研发过程将学生分组，研发项目学习实施模式由“研发真实项目导入”“研发真实项目计划制定”“研发真实项目计划实施”“研发真实项目创新设计”和“研发真实项目成果展示与评价”五个环节组成，其中抛光工业机器人真实研发项目教学贯穿了该模式的所有环节。该模式的实施方案如下：

1.“研发真实项目导入”环节。第一、以抛光工业机器人工作站研发项目为基础，布置抛光工作站的任务、展示最终要达到的研发成果，使学生能直观地认识研发项目，然后再分解任务；第二、利用抛光工作站研发项目创建的环境下，学生讨论自己在项目中承担的具体任务，任务中涉及的工业机器人新技术应用，最终预期自己达到的新技术应用水平；第三、根据学生的知识水平和学情，先摸底调查问卷，按照团队进行分组，成员中适当配置对机械设计、电气控制等动手能力强的成员，最后确定任务时间和完成目标等。

2.“研发真实项目计划制定”环节。在导师的指导下，学生团队合作，查阅资料等方式，对抛光工业机器人的目标和创新成果进行分析，确定任务所需的新技术应用，如三维技术和机器视觉技术，充分应用已掌握的新技术进行决策，确定研发任务的实施步骤，为任务的实施做好充分的准备。

3.“研发真实项目计划实施”环节。学生在抛光工业机器人研发里按照计划完成研发任务。以抛光工业机器人项目研发为目标，教师为指导，师生交流，推进任务进程，构建工业机器人技术知识体系，形成真实环境下的核心岗位能力。

4.“研发真实项目创新设计”环节。根据研发项目，引导学生进行工业机器人创新设计，并教导学生如何进行知识产权申报，进行基于工业机器人技术的创新创业教育。

5.“研发真实项目成果展示与评价”环节。学生对抛光机器人工作站的项目和创新设计成果进行展示，各小组相互评价与总结。参照制定的《工业机器人抛光项目任务完成情况评价表》进行评价。同时，邀请专业老师一起参与，指导学生的新技术成果答辩，进行新技术应用交流。

抛光工业机器人研发项目教程以研发能力、职业素养为本位，教学中心侧重由“教师为中心”向“教师引导、学生为主体”转变。在工业机器人课堂教学中以真实研发项目为案例，提高了学生学习的主动参与性，学习行动的互动合作性。

研发反哺教学的实践以工业机器人技术研发项目为切入点，引入工业机器人行业新发展、研发新技术和抛光工业机器人真实研发项目模式，反哺工业机器人应用技术课程实践与课程教学改革。在课程教学过程中以研发带动教学，教学促进研发，教师讲授知识的同时使学生熟悉研发过程，探讨研发方案，帮助学生理解自己所学知识，并进行真实项目研发实践，提高实践动手能力，实践证明研发反哺课程的教学效果良好。

参考文献：

[1] 张中强，唐翔，蒋艳.基于科研反哺教学理念的高校科教融合机制研究[J].教育探索，2014，（1）：79-80.

[2] 王亚晓，王洪喜，田慧慧.科研反哺教学在机械电子专业的实践和探讨[J].教育教学论坛，2017，（36）：136-137.

[3] 李俊杰.地方院校基于高水平学科平台的科研反哺教学的理论与实践探索[J].浙江工业大学学报（社会科学版），2011，10（1）：53-57.

[4] 王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业发展技化发展战略[J].机械工程学报，2014，9（50）：1-13.

[5] 王海霞，李志宏，吴清锋.工业机器人在制造业中的应用和发展[J].机电工程技术，2015，10（44）：112-114.

责任编辑 程 华