基于开放实验室的《工业机器人》实践教学改革的探索

刘 琼，王洪新，荣 莉，曹昌勇

（皖西学院 机械与车辆工程学院，安徽 六安 237012）

目前，工业机器人在汽车制造、机械制造、电子器件、集成电路、塑料加工等企业中均有广泛的应用，随着中国制造业产业升级速度加快，工业机器人应用也将会越来越普及。据统计，全球每销售5台机器人，就有一台在中国安装。因此，社会对掌握工业机器人技术的人才需求会非常旺盛。作为应用型大学的皖西学院面向机械专业学生也开设了机器人技术相关课程。为了适应企业对工业机器人相关技术能力的要求，须以强化培养学生的工业机器人工程应用与实践能力为首要目标，以突出针对性、实用性、实践性的实践性教学为重要途径，使学生在实验能力、动手操作能力、观察分析能力和自主探索与创新能力方面都能得到训练和提高。为此我院针对《工业机器人》实践教学的目标，总结现有实践教学中存在的问题和困难，提出了基于开放实验室的《工业机器人》实践教学改革的新思路并进行了探索与实践。

1《工业机器人》实践教学的教学目标

《工业机器人》实践教学是在学生完成工业机器人理论教学的基础上，以工程应用、工程实践能力为主要的培养目标，理论联系实际，在实践中深入理解自动控制、运动控制、过程控制等相关课程的理论知识，使学生能够根据工业机器人的使用说明书安全熟练的使用示教仪编制控制程序，对工业机器人进行示教；二是能够根据工业机器人实际工况的任务要求规划工业机器人的运动轨迹并进行控制程序的编写；三是能够对工业机器人进行简单的维护和保养，对工业机器人使用过程中常见的故障有一定的处理能力。

2《工业机器人》实践教学中存在的问题

在目前本科院校工业机器人实践教学过程中，老师们都在努力的做着一些改革尝试，如采用软件模拟的方式对工业机器人进行仿真，加深学生对工业机器人基础知识和基本概念的理解，采用微课教学和在学课程的方式方便学生课后的学习，采用机器人模型进行操作训练。但是实践教学需要在实际操作中进行能力提高，以上做法难以达到提升能力的要求。从教学的实际反映来看，目前存在如下主要问题。

2.1 工业机器人实验设备不足

由于工业机器人价格较高，一般高校很难有足够的经费采购大批量的工业机器人进行教学活动，即使采购了几台工业机器人设备，由于害怕损坏以及有些工业和机器人会优先满足科研需求，学生真正能够在校内实训的时间很少，很难达到培养目标的要求。

2.2 工业机器人实验训练相对不足

由于培养方案中《工业机器人》课程中实验课时安排相对较少，难以实现规定的教学目标，因此，目前工业机器人的实验只能停留在认识阶段，通过验证性、演示性实验完成教学环节，加上设备不足，

学生在实验过程中不能直接有效参与进去，导致实验过程走过场，甚至出现代替签到、应付了事的现象，非常不利于实践能力、创新能力的培养。

2.3 工业机器人实践教学内容难以激发创新能力

传统的工业机器人的实验项目主要是学生按实验指导书的要求按步操作，实验过程中学生很少进行思考，也发现不了新的问题，不利于激发学生的学习兴趣，抑制了学生主动参与实验的积极性。

3 工业机器人实验室开放探索与实践

针对上述工业机器人实践教学中存在的问题，我院将工业机器人实验室建成为开放实验室，以提高教学效果，具体做法如下：

3.1 制定机器人开放实验室管理制度

与普通实验室相比，开放实验室的实验人员组成更复杂，开设的实验项目也更丰富，需要一套行之有效的管理制度保障开放实验规范运行。我院已经制定了《机器人实验室开放实验室管理办法》和《学生实验助理管理办法》，使开放实验室有章可循，有制可依，保证开放实验项目安全有效地进行。

3.2 通过选聘学生实验助理进行实验室的日常管理

在机器人实验室开放后，仅依靠教师难以对学生进行全天、全面的指导。因此，对部分学生进行选拔、培训、考核后聘用为学生实验助理，辅助教师完成工业机器人日常检查和维护工作，对设备的使用进行完整的记录，指导其他学生的实验项目，保证机器人实验室的正常运行。

3.3 鼓励学生在机器人实验室中进行创新性、研究性的实验项目

在机器人实验室中学生可以自主申请实验项目或课题，这些项目或课题具有创新性、设计性和研究性，学生通过文献查阅、选题、制定实验方案，能够很好的锻炼独自开展实验研究和科学研究的能力以及论文写作的能力，也能够激发学生的学习兴趣，提高学生主动参与实验的积极性。同时，学院会给予一定的实验经费支持，对在机器人开放实验获得独创性成果的学生给予奖励措施，以此激发学生学习的主动性，提升学生参与开放实验获得的成就感和荣誉感。

4 工业机器人实验室开放成效与反思

通过开放机器人实验室对《工业机器人》实践教学进行改革和探索，不仅完成了实践教学的教学目标，使学生具备较高的工业机器人的工程应用能力和实践能力。还能够很好地解决现有的资金短缺、设备数量少、师资力量不足、场地面积有限等一系列问题。同时，开放性实验也激发了学生的主动性、创新性。机器人实验室开放两年来，学生获得与机器人技术相关的国家级、省级、校级大学生创新创业项目10余项，获得国家级、省级比赛奖励5项，取得了良好的教学效果。