应用型本科高校机器人工程学院跨学科平台的运作模式研究

王振力

摘  要：新一轮科技革命和产业变革快速席卷全球，我国正处于新旧动能转换的关键时期，经济结构调整与产业转型升级的现实压力，均要求加快新工科专业建设进程。作为新工科建设中一项难度大、复杂程度高的关键性工作，突破新工科交叉学科专业建设的现实困境，探寻新工科交叉学科专业建设的可持续发展路径显得尤为迫切与需要。该文以哈尔滨华德学院机器人工程学院为基础，深入研究和探索机器人工程学院专业建设、实践教学平台建设、师资队伍建设，以机器人为核心，以智能制造为背景，针对跨学科平台的运作模式进行研究。

关键词：应用型本科高校  机器人工程学院  新工科  跨学科平台

中图分类号：G647                            文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）03（a）-0039-03

Research on the Operation Mode of Interdisciplinary Platform of Robotics Engineering College in Application Oriented Universities

WANG Zhenli

（School of Robotics Engineering， Harbin Huade University， Harbin， Heilongjiang Province， 150025  China）

Abstract：The new round of science and technology revolution and industrial reform swept the world rapidly. At the same time， China  is in the critical period of the transformation of old and new energy. With the realistic pressure of economic restructuring and industrial transformation and upgrading， it is required to accelerate the construction of new engineering majors. As a difficult and highly complex key task in the construction of new engineering disciplines， it is particularly urgent and necessary to break through the practical dilemma of the construction of new engineering interdisciplinary specialties and to explore the sustainable development path of the new engineering interdisciplinary professional construction. Based on the school of robot engineering of Harbin Huade University， this paper deeply studies and explores the specialty construction， practical teaching platform construction and teaching staff construction of the college of robotics engineering. Taking robot as the core and intelligent manufacturing as the background， this paper studies the operation mode of interdisciplinary platform.

Key Words： Application oriented universities; School of robotics engineering; New engineering; Interdisciplinary platform

近5年，我國机器人产业规模增速基本保持在20%以上。机器人产业人才需求中，40%为应用型人才（系统集成开发工程师和售前售后技术服务工程师）。目前，机器人应用型人才培养存在参与方单一，参与度不够，多方协同育人机制体制不健全的问题。机器人产业处于科技革命和产业革命的变革前沿阵地，综合运用了传感器、人工智能、大数据、物联网和新材料等前沿技术。机器人应用型人才培养涉及到控制、机械、电子信息和计算机等多个学科知识。目前，高校一般按学科设立教学学院，学科交叉融合不够，不能适应机器人应用型人才培养。

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略。2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。

哈尔滨华德学院在“工业4.0”和“中国制造2025”等背景下，顺应智能制造对机器人高级应用人才的需求，整合优势专业，于2017年3月成立机器人工程学院。机器人工程学院下设机器人工程系、电气工程系和机械电子工程系，共有机器人工程、自动化、电气工程及其自动化、机械电子工程和智能制造工程5个专业，涉及控制工程、电气工程和机械工程3个学科，着力开展了跨学科专业群建设、跨学科实践教学平台建设和跨学科师资队伍建设。

1  跨学科机器人专业群平台建设

机器人工程学院专业建设以机器人为特色，以智能制造为背景，建设机器人专业群，发挥机器人工程、自动化、电气工程及其自动化、机械电子工程和智能制造工程各自专业特色，学科专业交叉，形成合力，最终实现跨学科机器人专业群平台建设。各专业主要定位与特点如下。

1.1 机器人工程专业

机器人工程专业主要培养学生掌握机器人工程专业理论和机器人机构、机器人控制、机器人编程等应用知识，强化机器人系统集成的相关技能。机器人机构类课程群包含工程制图、机械设计基础、工业机器人设计与应用;机器人控制类课程包括控制理论与仿真、机器人传感器技术、机器视觉技术;机器人系统集成类课程包括工业机器人编程与仿真、可编程控制器原理与应用、工业机器人系统集成。

1.2 自动化专业

自动化专业主要培养学生掌握自动化控制系统设计能力，实现运用微控制器技术实现教育、娱乐、服务机器人设计。主要包括机器人微控制器技术、人机交互技术、机器人运动控制技术、移动机器人技术等课程。

1.3 电气工程及其自动化专业

机械电子工程专业侧重培养学生应用机电技术从事机电一体化产品和系统设计、制造、运行、实验、研究的能力，注重装备制造业工业机器人自动生产线设计、编程、调试、维护、运行及管理等。

1.4 機械电子工程专业

电气工程及其自动化专业侧重培养学生电机、电机驱动器、运动控制器等电气设备的运用能力，注重机器人运动控制系统设计、调试和运行维护等。主要包括工业机器人技术、液压与气动技术、机器人末端执行器设计、自动化装配技术、机电一体化技术等课程。

1.5 智能制造工程专业

智能制造工程专业侧重培养学生智能装备运用、工业软件应用、工业大数据和工业互联网等能力，包括产品数字化设计与工艺仿真、数字化工厂设计与仿真、产品全生命周期数据管理等应用技术。

2  跨学科实践教学平台建设

为了保障工科人才培养质量，机器人工程学院配备了优质的实践教学环境，下设电气工程与自动化、机器人工程、智能制造工程这3个实践教学中心。注重学科交叉融合，搭建机电结合、强弱电结合的跨学科实践教学平台。各实践教学平台主要定位与特点如下。

2.1 气工程与自动化实践教学中心

电气工程与自动化实践教学中心主要侧重电类基础实践教学，目前包含9间实验室，包括学生创新实验室、电工技术实验室、电子技术实验室、电子与工艺实训室、PLC与电气控制实验室、自动控制原理实验室、电气工程与自动化实训室、电机与运动控制实验室、自动化系统实验室。气动控制技术实训项目具有跨学科实践教学的显著特点，包含了气动装置的机械设计、PLC控制系统的电气设计和上位机人机交互界面的软件设计。

2.2 机器人工程实践教学中心

机器人工程实践教学中心主要侧重机器人类专业课实践教学，目前包含6间实验室，包括学生创新实验室、工业机器人实验室、工业机要器人系统集成实验室、移动机器人实验室、机器人仿真实验室、娱乐机器人实验室。工业机器人系统集成实训项目具有跨学科实践教学的显著特点，包含了机器人末端执行器的机械设计、工业机器人控制系统的电气设计和工业机器人运动点位编程的软件设计。

2.3 智能制造工程实践教学中心

智能制造工程实践教学中心主要侧重智能制造类专业课实践教学，目前包含6间实验室，包括学生创新实验室、智能制造装备实验室、产品数字化设计与仿真实验室、数字化工厂设计与仿真实验室、产品全生命周期数据管理实验室、智能制造自动化生产线实验室。智能制造自动化生产线实训项目具有跨学科实践教学的显著特点，包含了自动化生产线治具卡具的机械设计、自动化生产线控制系统的电气设计和智能制造生产管理系统的软件设计。

3  跨学科教师队伍建设

机器人系统典型组成结构由三大部分和6个子系统，三大部分包含控制部分、机械部分和传感部分，其中控制部分由控制子系统和人机交互子系统组成，机械部分由机械子系统和驱动子系统组成，传感部分由感知子系统和机器人-环境交互子系统组成。机器人相关专业知识体系具有典型的交叉学科特点，需要建设跨学科教师队伍才能完成机器人专业群人才培养工作。

跨学科教师队伍建设是应用型本科高校机器人专业群建设的重点和难点，结合机器人工程学院的实际情况，积极拓宽师资队伍的来源渠道，优化教师队伍，实行激励与制约相结合，健全管理机制，致力于建设跨学科的优秀教学团队。

3.1 跨学科选聘优秀人才

根据智能制造与机器人工程行业背景需求，积极选聘跨学科选聘优秀人才，加强人才培养过程中教学团队的交叉融合能力。现在已建成包含机械、电气、电子、控制、计算机、检测等学术背景教师组成的跨学科教师队伍。

3.2 加强多方协同共建教学团队

加强产教融合和校企合作，实现多方协同共建优秀教学团队机制。积极邀请企事业单位专家学者为教师开展专题培训，开拓教师学术视野，了解机器人工程多学科交叉融合的应用型人才培养发展趋势。鼓励教师到校企合作单位参观学习，到高校和科研院所所交流访问，强化教师工程实践能力和科研能力。制定兼职教师聘任管理办法，选聘企业和科研院所中实践能力强的专业技术人员和高技能人才担任兼职教师，建立一支优秀的企业、科研院所兼职教师队伍。

4  结语

在新工科背景下，在人才培养和教学实践中，探索自动化、电气工程及其自动化和机械电子工程专业如何适应新工科要求，研究智能制造工程和机器人工程专业如何适应新工科的要求，如何适应产业多应用型人才的需求，如何适应产业化学院建设要求，克服老专业建设经验的束缚，突破学科等界限，主动适应新工科要求，向新工科转型，建设适应机器人产业需求的转型专业。以智能制造产业需求为背景，以机器人类专业群为切入点，应用型本科高校机器人工程学院跨学科平台的运作模式，在人才培养方案、教师培训和实践教学条件建设过程中，提高新工科建设的经验。通过该校机器人工程专业群3年的实践，该文所列跨学科平台的运作模式取得了较好的效果。

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