浅谈中职学校工业机器人的仿真教学实践

黄秀芳

【摘要】随着科学和技术的发展，机器人已被广泛应用于各个领域的工业现场，无论是高职院校，还是基础的中职学校都要跟上时代的步伐。因此，在学校教学过程中相应地开设工业机器人的相关课程是十分必要的。本文从社会、学校及学生等层面分别对中职学校的工业机器人仿真教学实践进行探索研究，不断完善与提高该课程的教学秩序和质量。

【关键词】中职学校;工业机器人;仿真教学

随着社会的进步和劳动力成本的增加，机器人已广泛应用于各个领域的工业现场。而随着工业机器人的广泛使用，工业机器人课程技术教学也被列入中职学校机电技术应用专业的一門理论与实践相结合的课程。中职学校机电技术应用专业的教学是以培养学生快速掌握工业机器人技术为第一任务的一门课程。可是，目前中职学校工业机器人教学中普遍存在的难题是资源匮乏。那么，如何解决这个问题？笔者认为，运用虚拟仿真软件进行教学是十分必要的措施。

一、从社会层面来看，仿真教学是建立资源节约型社会的需求

工业机器人的应用十分广泛，种类也特别多，大家众所周知的“四大家族”品牌机器人——KUKA、ABB、FANUC、YASNAC，它们不仅在使用与操作上就存在很大的差异，而且各自造价昂贵。对于中职学校来说，想要将所有种类的机器人系统配备齐全，显然是根本不可能实现的事情：原因一，机器人造价昂贵，中职学校无力支付;原因二，机器人体积庞大而中职学校规模小无法容纳，并且目前国家也积极建设节约型社会，我们应立足社会、从实际出发。因此，仿真教学成为当前较为流行的一种编程方式，仿真教学软件的开发与投入使用，对中职学校开展工业机器人的教学具有很大的促进作用。

二、对中职学校来说，仿真教学是人才培养的需求

中等职业技术学校要跟上时代的步伐，要培养更多为国家的发展作贡献的技能型人才，但不是所有的中职学校都具有雄厚的资金去置办充足的教学设备，少部分学校也有一定的难处，因为它的实训场地与实训设备很有限，学生的实际操作不能同时同步进行。这极大地限制了学生动手操作的机会，也延误了学生及时巩固课堂知识的最佳时机。仿真教学软件的开发与投入使用既能极大地减少学生学习的时间，也能有效地降低培训成本。学生可以在电脑上反复模拟操作，发现错误及时纠正。因此，仿真教学是机电技术应用专业关于工业机器人人才培养的需求，也是人才培养方案实现和验证的最佳途径。

三、对学生个人来讲，仿真教学是保护学生人身安全的需要

在教学过程中运用工业机器人仿真软件进行编程具有以下几种优势：（1）为操作者节约了机器人停机的时间，因为当操作者正编写下一个任务的程序时，机器人还可继续不停机工作。（2）改善编程者的编程环境，编程者面对一台电脑与虚拟机器人远比面对实际的工业机器人要安全得多。（3）离线编程软件普遍适用于各种类型的机器人进行相应的编程，其使用范围比较广，并且可以使程序达到最优化。（4）可以通过仿真预知将要发生的问题，从而及时将问题解决，减少损失。（5）可把复杂任务进行分解，然后逐步编程，在离线编程软件中，学生能够根据CAD模型中的几何特征（关键点、轮廓线、平面、曲面等）自动生成轨迹。（6）学生在仿真编程的时候，不仅能形象地查看机器人工作过程，而且能准确判断如发生碰撞、出现奇异点、超出工作空间等错误。

机器人教学实训需要其对应的专业实训对象，其危险系数比较高，为减少学生在实训过程中导致的设备损耗和工业机器人在运行过程中的一些误操作而造成的损失，仿真教学软件的开发与投入使用既可以解决学生的人身安全问题，又可以提高学生模拟练习的学习机率，可谓一举两得。

工业机器人是中职学校机电技术应用专业的一门理论性与实践性很强的课程。虽然中职学校的实验设备和实训场地受限，但是工业机器人离线编程系统正不断向智能化、专业化飞快发展，并且用户操作也越来越简便，离线程序能快速生成控制程序，最终实现机器人的实时仿真，为学生学习工业机器人的编程提供了便利的条件。因此，在教学过程中，我们应大力发挥仿真软件的作用，把工业机器人的相关知识内容巧妙地讲授给学生，这样不仅可以调动学生的学习兴趣，还可以提高学生的综合能力，最终为社会培养更多的熟练掌握工业机器人技术的技能型人才。

参考文献：

[1]连硕教育教材编写组.工业机器人仿真技术[M].电子工业出版社，2018.

[2]朱林，吴海波.工业机器人仿真与离线编程[M].北京理工大学出版社，2017.

[3]龚仲华，夏怡.工业机器人技术[M].人民邮电出版社，2017.

责任编辑  陈小凤