智能机器人背景下的“液压与气压传动”教学模式改革

高春艳，吕晓玲，刘 璇

（河北工业大学 机械工程学院，天津 300401）

引言

智能机器人技术的快速发展使得“液压与气压传动”教学成为当前科技领域的研究焦点。智能机器人技术在制造业、服务业、医疗领域以及探索极端环境等方面都展现出巨大的应用潜力，引领着现代工业和社会的变革。在这一背景下，液压与气压传动作为重要的能量传递方式，在机器人技术的发展中扮演着关键性的支撑角色。液压与气压传动技术具有高功率密度、精密控制和可靠性高等优势，使得其在机器人的运动控制、执行器设计和动力传输等方面得到广泛应用。因此，将智能机器人技术与“液压与气压传动”教学有机结合，成为培养高素质工程技术人才的重要途径。

本文旨在深入探讨智能机器人背景下的“液压与气压传动”教学模式改革，以寻求提高学生在机器人技术领域的理论和实践能力的有效途径。随着智能机器人技术的迅速发展，传统的“液压与气压传动”教学模式已经不能完全满足新的需求和挑战。因此，本文将重点讨论如何将“液压与气压传动”教学与智能机器人技术融合，以更好地培养学生的实践能力和工程意识。通过优化课程设置、增加实践环节以及探索创新教学方法，本文的目标是通过科学的教学模式改革，有效提升学生对液压与气压传动的理论理解和实际操作能力，从而为学生在智能机器人领域的职业发展奠定坚实基础。

本文的研究将深入探讨智能机器人背景下的“液压与气压传动”教学模式改革，探索新型教学方法和策略，使教学更加贴近实际需求和工程应用。通过本文的研究成果，将有益于智能机器人技术与液压与气压传动的深度融合，为培养更多高素质的机器人技术人才做出贡献。本文的研究成果对智能机器人背景下“液压与气压传动”教学的创新和教学方法的改进具有重要借鉴意义，为未来智能机器人技术的发展奠定坚实基础，并为相关领域的学术研究和实践应用提供有价值的参考依据。

一、机器人技术与“液压与气压传动”课程的知识协同及融合

液压与气压传动技术作为一种高效、灵活的能量传递方式，在机器人技术领域发挥着重要的作用［1-2］。液压传动系统通过液体介质的压力传递能量，使机器人获得平稳的动作和较大的输出力，常用于重型机器人和工业自动化装置中。气压传动系统则通过气体介质的压缩传递能量，具有快速响应和较低的成本特点，适用于轻型机器人和柔性操作装置。这两种传动方式的应用使得机器人在不同工作场景中都能发挥出优异的性能。“液压与气压传动”课程与智能机器人技术的层次关系如图1所示。

图1 液压与气压传动技术和智能机器人技术的关系

随着智能机器人技术的不断进步，液压与气压传动在机器人中的应用越发智能化和高效。智能控制技术在液压传动中的应用，如采用先进的电液伺服控制系统，可以实现液压系统的高精度运动控制，提高机器人的定位精度和运动稳定性。在气压传动中，智能控制技术的应用使得机器人可以根据不同任务实时调整气压系统的压力和流量，实现更加灵活和智能化的动作控制。

尽管液压与气压传动在机器人技术中具有广泛的应用前景，但在教学中的融合也面临一些挑战和问题。首先，液压与气压传动的知识和智能机器人技术的知识在学科层面上存在一定的差异，如何将它们有机结合，形成协同学习的教学模式仍需深入探索。其次，液压与气压传动涉及流体力学和控制理论等复杂的学科知识，对学生的理论基础要求较高，因此在融合教学中如何确保学生全面掌握相关知识也是一个亟待解决的问题。此外，液压与气压传动在实践应用中的安全性和可靠性需要在教学中得到充分重视。机器人技术和液压与气压传动的知识协同及融合是智能机器人教学中的重要环节，它为培养学生的实践能力和解决复杂工程问题提供了新的思路［3］。在智能机器人背景下，“液压与气压传动”教学模式改革具有重要的现实意义。通过探索新型的教学方法，例如项目制教学和团队合作，可以使学生在实际项目任务中感受液压与气压传动在智能机器人中的应用，培养他们的团队合作意识和创新能力。同时，引入先进技术辅助教学和虚拟仿真平台，能够提供更多实验机会和实验数据，让学生在实践中不断尝试和调整，提高液压与气压传动的实验操作技能。

在“液压与气压传动”课程中，将实际案例与理论教学相结合，可以使学生更好地理解和应用相关知识。此外，开设智能机器人技术专业课程，让学生了解智能机器人技术的最新发展和应用，对液压与气压传动技术的理解和运用有更深入的认识。

智能机器人技术和液压与气压传动之间的知识协同及融合是促进学生学习的关键。通过优化教学内容，采用创新教学方法，结合实际案例和先进技术辅助教学，可以提高学生对液压与气压传动的理论理解和实践操作能力，为学生未来在智能机器人领域的职业发展奠定坚实基础。同时，有助于推动智能机器人技术和液压与气压传动的深度融合，培养更多高素质的机器人技术人才，为未来智能机器人技术的发展贡献力量。

二、探索创新教学模式

在智能机器人背景下的“液压与气压传动”教学中，创新教学方法的探索对提高学生学习效果至关重要。本节将从以下两个方面展开论述。

（一）利用先进技术辅助教学

充分利用先进技术辅助教学是提高学生学习效果的有效途径［4-6］。在智能机器人背景下，“液压与气压传动”教学融合了虚拟实验平台和计算机仿真软件等先进技术，为学生提供了更加丰富多样的学习体验。孟昭亮等［7］提出一种基于LabVIEW的液压传动系统教学仿真平台，通过引入虚拟实验平台和计算机仿真软件，学生可以在虚拟环境中进行“液压与气压传动”实验和控制操作。此类虚拟仿真平台的应用具有多方面的优势，首先，仿真平台降低了实验设备的成本，使学校能够更轻松地提供足够的实验设备供学生使用。其次，虚拟实验平台具有较高的灵活性，学生可以随时随地进行实验，不受时间和空间的限制。此外，虚拟仿真还能为学生提供更多的实验机会和实验数据，让学生在实验中进行多次尝试和调整，从而提高其实验操作技能。通过虚拟仿真和先进技术辅助教学，能够帮助学生更好地理解和掌握液压与气压传动的原理及应用。

（二）引入项目制教学和团队合作

项目制教学和团队合作是智能机器人背景下“液压与气压传动”教学中的另一重要教学方法［8］。通过引入实际项目任务，学生可以在团队合作中担任不同角色，共同解决机器人技术中的复杂问题。这种教学方法有助于将学生从传统的被动接受者转变为主动学习者和实践者，激发学生学习的热情和动力。在团队合作中，学生还能够培养团队合作意识和沟通能力，这些都是未来从事机器人工程的重要素养。

通过项目制教学和团队合作，学生可以参与到真实世界的机器人项目中，提高解决问题的能力，并通过实际操作巩固理论知识。智能机器人背景下的“液压与气压传动”创新教学模式如图2所示，这样的教学模式能够更好地激发学生的学习兴趣和动力，培养学生的实践能力和问题解决能力，为他们未来在液压与气压传动应用的智能机器人领域的职业发展奠定坚实基础。通过对智能机器人背景下“液压与气压传动”教学模式改革的深入探讨，我们可以不断完善教学方法和教学策略，使教学更加贴近实际需求和工程应用，为相关领域的学术研究和实践应用提供参考依据。智能机器人背景下的“液压与气压传动”创新教学模式可以在图2中呈现。

图2 “液压与气压传动”创新教学模式

通过上述两方面来创新教学方法，可在教学与实践中激发学生的学习兴趣和动力，提高学生的实践能力和问题解决能力，为培养适应科技需求与产业变革的机器人工程人才奠定坚实基础。通过不断探索创新教学方法，将智能机器人技术与“液压与气压传动”教学有机结合，有望培养更多优秀的机器人工程师，推动智能机器人技术的发展与应用。

三、结论与展望

在智能机器人技术飞速发展的背景下，对“液压与气压传动”教学进行模式改革具有重要的意义和积极的成果。通过将智能机器人技术与“液压与气压传动”课程相结合，可以使学生深入了解液压与气压传动在机器人技术中的重要应用，培养学生在这一领域的综合技能。改革后的教学模式充分利用先进技术辅助教学、引入项目制教学和团队合作，以及利用虚拟仿真和实验平台，提高了学生的学习兴趣和动力，拓展了学生的实践能力和解决问题的能力。这些成果为培养适应科技需求与产业变革的工程技术人才奠定了坚实的基础。

然而，在智能机器人背景下的“液压与气压传动”教学模式改革过程中，仍然存在一些不足之处，具体体现在以下两点：（1）虽然引入了先进技术辅助教学和虚拟仿真平台，但是教学资源和设备的建设仍然需要进一步完善，以确保学生能够获得更丰富和全面的学习体验。（2）项目制教学和团队合作需要更多的教师和学生支持，教师需要不断提升项目管理和团队协作能力，学生也需要更多的时间和精力投入项目中，以取得更好的学习效果。因此，改进方向包括进一步完善教学资源和设备，加强教师和学生的培训及指导，提高项目制教学和团队合作的质量及效果。

展望未来，智能机器人背景下的“液压与气压传动”教学模式将不断完善和发展。随着科技的进步和教学经验的积累，教学模式将更加多样化和个性化，更加注重学生的主体地位和创新能力的培养。未来还可以进一步拓展液压与气压传动与其他前沿技术的结合，如人工智能、自动控制等，以推动“液压与气压传动”教学与智能机器人技术的融合及创新。通过持续改进和创新，智能机器人背景下的“液压与气压传动”教学模式将为培养更多适应未来科技发展和产业需求的机器人工程人才贡献力量。