重构工业机器人技术专业理论体系研究

文/深圳信息职业技术学院 郭 婷 卢 鑫

一、引言

机器人产业集群是我国重点战略性全力发展的方向，近几年机器人产业集群的发展促进了机器人专业集群的发展。机器人专业集群的发展进一步优化了机器人产业结构布局,培育壮大了一批具有核心竞争力的优质企业，推动了整个机器人产业专业化、差异化发展。机器人专业集群的发展将进一步带动机器人产业集群向特色化、专业化、精细化和技术化方向发展。这样就要求工业机器人技术专业能够适应机器人专业集群的发展，工业机器人与机器人专业集群的融合会越来越紧密。为了使工业机器人技术专业适应机器人专业集群的发展需求，就必须重构工业机器人技术专业的理论体系。本文对工业机器人技术专业在新的环境中的理论体系进行了研究。

二、工业机器人技术专业理论体系的现状

据国际机器人联盟(International Federation of Robotics,IFR)的调查研究，在新冠疫情期间全球的工业机器人产业正在快速发展，从基础工业到各个高端制造业都将工业机器人的发展作为一个战略布局。从发达国家到发展中国家都在大力投资工业机器人领域，将工业机器人作为国家高端制造业、智能制造业的一部分。全球工业机器人技术起源于20世纪中期，在21世纪由于计算机技术和智能化制造的要求使得工业机器人得到了快速发展。

我国的工业机器人技术从20世纪80年代开始起步，工业机器人主要应用在数控机床的生产与控制、精密机械零部件的加工等领域。通过几十年的发展，我国已经初步形成了机器人产业集群。在这个产业集群中涵盖了机器人产业所需的芯片、控制器、伺服、感知、机器人本体、机器人配套系统。目前我国的高端制造业、国防领域、军工产品、汽车行业、民生服务等领域都离不开机器人产业集群。根据麦肯锡全球研究院的预测，到2025年，全球机器人应用每年将产生1.70万亿至4.50万亿美元的经济产业。随着工业机器人行业的快速发展和工业机器人市场的不断扩容，各行各业对工业机器人的要求也越来越高，其中对工业机器人的人才需求已经呈跳跃式的增长。市场需要更多的能够掌握工业机器人最新技术的专业人才。传统的工业机器人的专业理论体系已经不能适应行业的发展需求。市场的发展，需要我们对工业机器人技术专业的理论体系进行调整与更新，以适应特色化、专业化、精细化和技术化工业机器人的发展。重构工业机器人人才所需的理论体系才能适应机器人专业集群的需求，培养出行业需求的应用型工业机器人才。

三、重构工业机器人技术专业理论体系

工业机器人通过编程和软件实现设计人员需求的在多自由度上的自动运行，这种运行具有从初级到高级的视觉和力觉的感知功能，通过感知功能对工作对象实现判断和指挥力觉系统进行工作。工业机器人可以有效地减少人工劳动量，帮助人们完成各类繁重、重复和有害环境下的体力劳动，如焊接、机械加工、搬运、装配、分拣等生产环节，提高劳动生产效率和提高产品质量。工业机器人在不断的快速进步和扩张，其专业理论体系应符合机器人产业集群的需求。工业机器人技术专业的理论体系包括了基础理论模块、专业理论模块、专业技能模块、机器人专业链拓展模块。在构建工业机器人技术专业理论体系的基础上，可以构建新的课程体系和人才培养目标。

(一)基础理论模块

工业机器人技术专业的理论模块是工业机器人理论体系的一个基础内容，包含必修理论和选修理论。选修理论根据学生的发展方向进行选择，选修理论主要培养学生在工业机器人方面的个性化发展。通过基础理论课教学让学生掌握工业机器人技术专业所需的理论、人文、社会和心理等基本理论。工业机器人技术专业的基础理论模块有六个内容，这六个内容是：工业机器人的机械技能、工业机器人的电气技能、工业机器人的操作技能、工业机器人的维护技能、工业机器人的设计安装技能、劳动价值与可持续发展能力。工业机器人基础理论体系见表1。

表1 工业机器人基础理论体系

(二)专业理论模块

专业理论模块首先要满足工业机器人技术专业的需要，还应适应机器人专业集群的要求，专业理论模块要根据学生在机器人产业集群就业岗位所需的理论知识进行定位。根据工业机器人毕业生的就业岗位对知识的需求确定专业理论模块。表2为工业机器人企业就业主要岗位类型及所需的技能。

表2 工业机器人企业就业岗位类型

根据表2工业机器人企业就业岗位类型的所需专业理论模块知识，可以将专业理论模块分为通用专业理论模块和专项专业理论模块，见表3。

表3 专业理论模块分类

(三)专业技能模块

专业技能模块是学生在学习理论知识的同时，学会工业机器人的专业技能，提高学生实际动手能力，将理论知识运用到工程实际中。专业技能模块要对接企业的实际岗位，使培养的学生能够与机器人产业集群对接、专业内容与行业标准对接、教学知识与生产流程对接、技能证书与行业证书对接，提高培养的学生与行业岗位的符合度、学生所学知识与行业目标需求的符合度。工业机器人技术专业技能模块又可以分为常用技能模块和专项技能模块见表4。

表4 专业技能模块分类

(四)机器人专业链拓展模块

机器人专业链拓展模块是在培养学生掌握工业机器人基本知识和技能的基础上，提供给学生学习更多机器人专业产业链知识的一个学习空间，满足学生对机器人专业集群理论的兴趣和探索，见表5。由于每个学生的追求和爱好不一样，所以每个学生对机器人专业集群中的不同细分知识需求不一样，不同层次学生的发展要求也不一样。机器人专业链拓展模块要适应学生的个性发展，就要建立将专业链拓展模块进行分类、分级。

表5 机器人专业链拓展模块分类

按照机器人类型，可以将工业机器人分为多关节机器人、平面多关节机器人、坐标机器人、圆柱坐标机器人、并联机器人等拓展模块。专业链拓展模块一般应该通过学分制教学进行教学和管理，加强学生的分类指导，课内课外相结合，采用个性化和信息化教学方式，提高学生自主学习能力，为学生在工业机器人的个性化发展提供条件。

四、结束语

为了满足工业机器人技术专业的快速发展，应重构工业机器人技术专业的理论体系。工业机器人技术专业的理论体系应满足机器人产业集群在新技术、新工艺，新领域的发展。工业机器人的理论体系包括了基础理论模块、专业理论模块、专业技能模块、机器人专业链拓展模块。在构建工业机器人技术专业理论体系的基础上，可以构建新的课程体系和人才培养目标。