依托社团的工业机器人实验室开放式管理模式探索

陈东青, 刘颖君, 容爱琼, 陈锐鸿, 姚超友

(华南理工大学 广州学院 机械工程学院, 广东 广州 510800)

高校实验室是重要的教学与科研场所。很多高校为提高实验室利用率与技术水平,采取了开放式管理办法[1-4]。由于实验室一般都已有相当的硬件基础,因此开放式管理的主要难点之一是解决人员的问题,即面向谁开放、谁来进行管理。另一方面,高校社团是学生活动的重要组织,具有广泛的学生基础[5]。在社团建设与活动过程中,硬件条件的制约是主要问题之一,尤其在科技类社团中更为明显[6-7]。近年来,不少院校开始探索实验室与学生社团相结合的管理模式，并取得一定成效[8-9]。本文在分析了高校工业机器人实验室与科技类社团现状的基础上,提出工业机器人实验室与校级社团机器人协会联合发展的模式,进行开放式管理的实践。

1 工业机器人实验室与科技类社团现状分析

1.1 工业机器人实验室现状分析

工业机器人应用是一门集合机械、电子、传感器、计算机等多学科的综合技术,对从业人员的知识体系具有多样性的需求[10-11]。一般院校中工业机器人实验室仅面向特定专业的学生开放,依附于相关课程在指定时间内完成实训内容。因此存在着面向对象范围过窄、实训内容单一、开放时间短等问题。在开展应用项目时,不仅单个学生的知识储备不足,而且在复杂项目的团队组建时会出现人才储备不足,某些技术方向在短时间内难以找到合适成员。如在机械专业的学生中开展工业机器人与视觉应用项目,该专业学生往往需要相当一段时间的学习才能弥补计算机应用、视觉分析等技术短板。工业机器人应用与生产密切相关[12-13],在产学研一体化发展的大趋势下,院校与企业对接的项目一般都有较高的时效性要求,因此更为突显了人才储备的重要性。

工业机器人应用技术具有较高的实践要求,要学习该项技术必然离不开实践。一般院校的工业机器人实验室中普遍存在由于设备不足需延长开放时间；而又导致指导人员工作量增大或出现人员不足等问题。

1.2 科技类社团现状分析

学生社团以学生兴趣为出发点,成员积极性较高；社团成员不受学院、专业限制,辐射范围广；成熟社团有相对完整的培训与管理体系,一是具有良好的学生互助氛围,二是实现学生为主体的社团管理。其中,科技类社团更是对相关的知识具有很好的推广、科普作用,可以激发学生的学习兴趣,参与到相关的学科中。

同时科技类社团也面临着一些问题,主要是设备、场地等硬件限制；缺少培训与项目指导,由于核心成员的能力差异导致社团技术水平波动；缺少方向指引与项目来源,社团由于学生知识限制,在选择研究方向上存在一定盲目性,又由于接触面较小,缺少开展实践的项目来源。

1.3 工业机器人实验室与科技类社团对实验室管理的比较

工业机器人实验室与社团均存在各自的优势与劣势,总结出的6组优劣势的对照如表1所示。可见工业机器人实验室与科技类社团在优劣势方面相互对应。下文将结合工业机器人实验室与校级社团机器人协会的实际情况,在宣传与招新、培训与管理、教学与科研三个方面,开展优劣互补的联合发展模式探索。

表1 工业机器人实验室与社团管理实验室的优劣势

2 依托社团的开放式管理实践

2.1 以实验室为素材的社团宣传与招新

华南理工大学广州学院工业机器人实验室有安川工业机器人4台、ABB工业机器人1台、广数工业机器人1台、雅马哈工业机器人1台、并联工业机器人1台,以及输送线、视觉设备、PLC、传感器等配套设备。图1、图2所示为工业机器人实验室部分设备。

图1 安川工业机器人实训台

图2 并联机器人实验台

由工业机器人实验室提供设备、场地、项目等硬件资料及人才要求,依托社团的宣传招新活动,在全校范围宣传工业机器人知识及实验室情况,组织参观工业机器人实验室、项目交流等活动。采用联合宣传的方式,突破了年级、专业与课程的限制,使更多学生接触工业机器人技术。同时,对工业机器人感兴趣的学生可以通过参加社团的途径开展学习。特别是作为社团宣传主要对象的低年级学生,可以有更充足的时间来学习完善自己的知识体系,为高年级的工程应用打下坚实基础。通过实验室与社团联合,实验室为社团宣传提供素材，社团则为实验室招纳储备人才。

2.2 依托社团的成员培训与实验室管理

高校成熟社团拥有健全的管理体系,其中科技类社团具有学生主导的知识学习、技能培训机制。在培训环节,由工业机器人实验室提供培训设备与场地,指导教师制定培训内容,并指导社团骨干学习,再由骨干培训新成员,形成学生互助的培训体系。如表2所示为社团培训阶段的对象和内容。图3所示为社团成员培训与操作ABB工业机器人。

表2 社团培训阶段

图3 社团成员培训与操作ABB工业机器人

在管理环节,平时实验室的管理以社团为主体,指导教师进行督导,入驻实验室的社团骨干负责日常管理与设备维护。通过实验室与社团联合,实验室为社团提供培训硬件与指导；社团则分担实验室开放过程中的管理与维护工作。

2.3 开放式管理促进教学与科研

在开放式管理模式中,首先,工业机器人实验室通过社团在全校范围内招收储备人才,与社团共同组织开展工业机器人基础知识的学习与基本操作培训,并在此过程中引导成员了解工业机器人应用前景及项目情况,激发成员的学习兴趣。其次,完成基础学习的成员开始协助指导新成员的学习,在巩固自身知识的同时分担培训与维护的工作，同时也为开展深入学习进行方向选择。然后,成长为部长或技术骨干的成员开始主导基础培训,同时根据各自学科方向,参与相应的项目研究。最后,骨干成员主导各自的毕业设计或参与企业项目研究,并分享项目经验。

在常规教学中,由于专业设计与培养计划的限制,相关学生在三年级开始工业机器人的学习。虽然起步较晚,但是通过社团的辅助学习活动可以取得更好的学习效果。包括根据社团培训经验促进教学资料完善与教学方法改进，社团成员担任教学中的助教工作、并起到项目的示范作用等。

其中,以社团成员为主开展了多项服务于实验室的项目,如工业机器人实训模块设计项目,设计并制作了如图4所示的实训模块,应用于社团成员培训与常规教学中,取得了良好效果。基于实验室开放要求的电源监控系统设计项目,设计并制作了如图5所示的工业机器人电源监控系统,指导教师可以通过该系统监控工业机器人电源,进行远程管理,服务于实验室的开放式管理。

图4 工业机器人实训模块

图5 工业机器人电源监控系统

另外,部分学生项目在经过项目成员完成后,再进行资料整理与教学设计,作为社团培训、常规教学的示范项目,以促进培训与教学。

综上,工业机器人实验室的教学与社团培训相互促进,保证充足的人才储备；具有相关知识基础的学生又促进科研项目的顺利开展；项目经验分享与学生互助学习,对后续学生的学习起到引导与协助的作用。由此构建起良性循环的教研模式。

3 结语

本文分析了高校工业机器人实验室与科技类社团的现状,提出工业机器人实验室与校级学生社团机器人协会联合发展的模式。该模式以实验室为硬件基础,结合社团管理体制和人才优势,在宣传与人员招纳、培训与管理、教学与科研三个主要方面实现了两者优势互补、共同发展。通过实验室与社团联合发展的实践与探索,为各院校实验室开放式管理提供借鉴。