工业机器人专业定位的三个核心问题

马高峰

摘 要：随着国家《中国制造2025》深入进行，机器人产业蓬勃兴起。越来越多的学校开设或将要开设工业机器人专业。本文从提出“工业机器人专业需要教什么样的机器人设备？”“工业机器人专业与机电一体化专业有什么区别？”“未来5年智能化生产会变成什么样子？”这三个问题和解答这三个问题入手，为中职工业机器人专业建设提供了三个核心方法。

关键词：工业机器人专业;专业建设;机电一体化

一、工业机器人行业背景

随着工业产业的转型升级，《中国制造2025》、工业4.0的推进，工业机器人的应用呈逐年快速增长趋势。国务院公布了中国制造业在2025年的实施方案，近几年来，中国工业自动化及机器人市场实现了爆发式增长。我国2015年-2017年，年均增长率达25%，2017年销量达10万台，大量的产业需求就需要大量合格的操作人才，目前单在浙江省就有26所学校开设或将要开设机器人专业。

二、目前主流学校工业机器人专业建设思路

目前大多数学校把机器人专业作为电气自动化或机电一体化专业的一个专业（技能）方向。大部分学校将工业机器人应用作为某个专业的一个方向开设，一可以降低风险，二是由于机器人的特殊性。工业机器人应用在不同的行业，像汽车行业、电子信息行业、食品饮料行业等，如果在相应的专业中开设一兩门机器人相关的课程，既能提高原有专业的含金量，也降低开设全新专业的成本。

三、工业机器人专业定位三个核心问题

职业教育与专业建设的主要目的是为了服务当地经济、保证学生就业。专业建设的成功与否在于经过工业机器人专业培养出学生是否满足企业需要，所以对于专业的定位尤为重要。经过对2016年至2018年《机器人行业白皮书》的学习和近15个浙江省机器人生产企业代表、机器人应用企业代表，近10家开设机器人专业的学校，浙江大学机器人研究院专家，宁波市机器人研究院专家的多次了解与商讨下，我们认为目前机器人专业建设是有核心的，是可以定位的，工业机器人的定位可以从以下三个简单的问题进行解答。

（一）工业机器人专业需要教什么样的机器人设备？

这个问题决定了我们实验室要建设成什么样子。目前，浙江省各学校已经建有的实验室几乎全部是多关节机器，品牌基本为机器人四大家族中的ABB机器人。这样创建实现了职业教育为服务当地经济，满足企业所需的要求。在选择实训设备时，首先应考虑企业的需要，从我们走访企业的实际情况，以及结合近几年的国家《机器人行业白片书》来看存在一定的问题。

从浙江省来说，由于多关节机器人高昂的价格，因此目前多关节机器人只有7000多台，大部集中在汽车、制药等行业，人员需要比较少。机器人品牌较多，其实四大家族的各个品牌都有不小的市场份额，ABB在2018年的市场占有率为18%，多关节机器人在我国机器人市场的占有率为42.1%。如果我们单从ABB这一单一品牌和多关节机器人单一设备来进行建设，或结合不同品牌的机器人，都存在一定程度上的差异性。以上两点原因使我们的学生在技能培养上有所欠缺，很有可能毕业即失业。同样的问题，很多学校在专业建设的过程也时有发生。

工业机器人专业实训设备的解决方案。对于这一问题，我们的答案是直角坐标机器人与多关节机器人并重的建设方案。多关节机器人根据当地市场占有率尽量多采购一些品牌，让学生广泛体验不同厂商的机器人控制方式与编程方式，如日系、欧系、中系。直角坐标机器人因为结构简单，成本低廉等特点而广泛应用在企业，这个才是目前机器人在中小微企业中应用的主力。从技术上来讲，直角坐标机器人大多采用G代码来作为其标准的控制语句，所以相对来说建设时与品牌无关。

（二）工业机器人专业与机电一体化专业有什么区别？

这个问题关系到工业机器人课程建设，牵涉到“专业中哪个课程重要，应该放多少课时”的问题，这个问题也是一直困扰学校的大问题。

从目前的工业用途来看，工业机器人是合适于柔性生产线，在一定程度上可以换程序而不换设备的改造生产线，机电一体化是非标生产线的核心。非标生产线指的是一个生产配一条生产线。生产鞋子，就配一条专用生产鞋子的生产线。它关心点的PLC、液压气动，关于柔性生产，不同的生产配同一生产线就可以实现，也就是同样一条生产线既能生产鞋子也能生产电视机，只要下载不同程序就可以实现，使用效果就会不同。

柔性自动化系统不是一个新词汇，用户的需求是多样的，同质化过多的产品情况使企业需要比以往更多的小改款，使产品的更新速度越来越快。更多的产品出现了用户自定义的个性化需求，柔性自动化系统就是能够通过信息技术手段自动切换工装夹具以达到共线生产不同产品的自动化技术，柔性自动化系统的核心技术就是生产出高度可编程化、自适应化的工业机器人。

硬性自动化、非标自动化即根据客户要求而定制的非标准类的自动化设备。它也属于自动化领域，是按企业用户定制的自动化机械设备，按其工艺要求而量身设计，设备本身不通用、非标准化，它常应用于电子工业、卫生、医疗等领域。传统非标自动化的设计就是一条产线一条设计，需要研发人员有极高的机电一体化的设计基础与设计能力。

（三）未来5年智能化生产会变成什么样子？

这个关系到机器人专业人才还需要掌握其他什么技能，明白岗位需要。目前普遍认为未来5年智能制造会向以下方面发展。

1.新的人机界面（AR、VR）。目前在工业现场，触摸屏、电脑显示器甚至电视机还是作为主要的显示手段和数据展示平台。但是由于工业现场的日趋复杂化、数据的采集的多样化，设备的多层次和不可见内容也越来越多，单纯平面式的显示方式很难表现设备的3D层次结构。使用新型VR技术可以很好地解决这一问题。AR技术能在现实图像的基础上添加、增强显示的内容，比如可以在部件上显示相应的生产过程数据。这在工业现场的快速排除故障、了解生产动态数据方面都有非常好的应用。

2.工业物联网技术。在工业现场，节点数据的获取和数据的维护在工业环境中一直都是最重要的维护内容，而物联网技术下的传感器的广泛使用，能为工业现场提供更多的信息。维护人员可以通过自己的经验也可以借助于人工智能这些新技术快速定位到问题所在区域。可以比以前更能全面地了解到生产环节中的每个细节，为进一步提高效率获取更多的基础数据，这些都需要获得工业物联网技术的支持。

3.网络技术和网络安全。目前从国际上来看，网络攻击变得越来越猖獗和越来越有利可图。工业设备由于其安全防范较低的特点，尤其要注意网络入侵与网络安全问题。攻击的结果对工业设备来说往往是灾难性的。制造业公司面临的挑战之一，就是确保他们平时正常地使用同时也符合网络安全条例，并确保所有操作的存在较小的漏洞或尽可能做到没有漏洞。因为软件的环境在工业产线中应用越来越广，而软件由于编程人员的问题与原编译系统的原始问题是不可以保证完全安全的，需要在后续的应用操作的过程中不断加强安全防护技术与措施。

为了顺应未来工业机器人的发展方向，所以我们要在机器人专业的课程安排上加入计算机网络与计算机控制的课程，适时加入VR技术和人工智能技术的有关知识。

总之，经过我校的工业机器人建设实践，了解、清晰了工业机器人三个核心问题后，明确了专业建设的方向，并获得了一些专业建设的成效。