工业机器人论文关于基于“理虚实一体化”的“工业机器人技术”课程改革论文范文参考资料VIP

工业机器人论文关于基于“理虚实一体化”的“工业机器人技术”课程改革论文范文参考资料 【关键词】工业机器人；理虚实一体化；教学模式；课程改革 【基金项目】本文系东莞理工学院城市学院青年教师发展基金项目“基于Adams与Matlab的高压水射流破拆机械臂动力学分析及仿真”（编号：xxQJY002Z）的研究成果。 ：G712：A：1671-0568（xx）29-0018-02 目前，老龄化加快、人口红利消失等因素导致国内制造业人力成本快速增长，随着制造业转型升级，产业结构不断调整，“机器换人”势在必行。根据国际机器人联合会（IFR）xx至xx年发布的报告可知，全球工业机器人销量快速增加，从xx年起，中国已连续四年成为全球最大的工业机器人消费市场，具体数据如表1。 工业机器人是一项涉及多门学科的综合性技术，随着机器人在生产一线的大量应用，不仅需要更多的研发人员进行机器人技术的不断创新发展，还需要大量具备机器人技术的高技能型人才。对于应用机器人设备的众多企业来说，更多的是需要在生产、安装、调试、系统编程、应用与管理、维修与维护等方面掌握机器人技术的技能型人才。 为满足企业对掌握机器人技术的技能型人才的大量需求，越来越多的中高职及应用型本科院校开设工业机器人的相关课程。但该专业由于发展时间短，而“工业机器人技术”是一门既需要一定的理论基础，又对实践操作有较高要求的课程，传统教学中普遍存在重理论、轻实践的问题，学生只能死记课本上生硬的知识点，缺乏实际动手操作的机会。总体来看，“工业机器人技术”课程教学仍然存在不少问题： 第一，培养目标不准确，忽视“理虚实”一体化教学。许多院校在开设该课程时，因实验设备昂贵且数量少，仍以理论教学为主，一味强调课堂教学，忽视了学生实际动手操作能力的锻炼，导致学生对机器人技术仅停留在概念理解。 第二，工业机器人技术涉及许多机械、电气相关知识，需先修多门课程，尤其是数学。如求解机器人的正逆运动学方程、动力学分析等，这部分知识因公式多，推导过程复杂，对高职院校学生来说难度很大，而这部分知识也是机器人课程中必须理解、掌握的重点，缺乏先修课程知识导致学生学习机器人技术困难而失去兴趣。 第三，课程教学脱离实际工程背景。机器人技术的基本操作是编程与调试，但一味强调基本操作的训练，则脱离了实际工程应用案例，学生仅能简单操作机器人，无法与实际应用联系，同时学校难以做到在企业的实际工作环境、真实案例中培养学生，致使培养的人才与企业需求脱节。 针对“工业机器人技术”课程涉及知识多、难理解、实践性强的特点，许多院校进行了课程教学改革尝试。蒋庆斌等人通过分析国内工业机器人产业链，明确了高职院校应以“应用机器人技术”为培养目标，并据此构建了机器人专业课程体系。为提高学生的职业技能，张玫在“机器人技术实训”课程中采用项目驱动进行教学，并给出了具体实施方案。郝建豹将机器人课程与企业工程项目联系到一起，以实现学校专业课程教学与企业人才需求的无缝连接。鲁鹏等人以Robotstudio构建了机器人虚拟仿真实验室，以改善教学质量。程仙国等人结合该校焊接工业机器人工作站，在教学中增加了机器人焊接的实践性任务，以提升学生的实际操作技能。以上课程教学改革主要集中在3个方面：一是对课程内容体系进行重新构建；二是以理实一体化教学模式替代“理论+实践”的分段式教学；三是在实践中引入仿真技术。这些尝试对培养学生的兴趣和主动性，提高学生的工程应用能力具有重要意义。目前，各院校师资水平参差不齐、硬件设施相差较大，工业机器人实验设备昂贵，实验中易因操作错误造成设备故障、人员受伤，且设备数量有限，人均实际操作学时不足。结合工业机器人方向学生多、机器人设备不足，但计算机实验室充足的现状，笔者认为可采用理论讲解、虚拟仿真与实际操作三者相结合的教学方法进行课程改革。 1. 教学模式 “理虚实一体化”教学是在理论教学的同时引入计算机虚拟仿真，以仿真操作加深知识理解，并在熟练后上机实操，最后归纳总结强化理论与实践的联系，如图1所示，具体教学过程分为4步：课前预习，教师每次课前将PPT、视频等教学资源提前传给学生，把需要预习的部分以课后学习任务下达，督促学生按时完成并在课上检查。教师在机房以多媒体辅助进行理论讲解，并利用虚拟仿真进行操作演示，学生根据教师讲解、演示对虚拟机器人进行操作，以加深理论理解和熟练操作技能。对已理解理论知识、掌握操作技能的学生，在教师指导下，由学生实际操作机器人实验设备，进行坐标设定、程序编写与调试等操作。归纳总结虚拟操作、实际操作中遇到的问题，并再次学习理论知识，找出合理解释，使理论学习、虚拟仿真和实际操作相互促进、融为一体。 2. 应用举例 随着机器人技术的不断进步，搬运工业机器人在物流运输、仓储、码垛等领域的应用越来越广。笔者以ABB机器人搬运薄板类工件为例，要求学生先在Robotstudio中完成坐标系设定、目标点示教等工作，实现整个搬运过程。 课前将PPT、视频等教学资源提前传给学生，要求学生了解工业机器人的结构及技术参数、搬运机器人示教盒的使用，并掌握以示教盒为工具完成机器人搬运任务。 课堂上，在Robotstudio中建立一个机器人搬运工作站，如图2所示，并向学生介绍机器人的6个自由度、工作台、控制柜、示教盒及末端吸盘夹具，让学生了解工作站各部分结构及作用，并讲解机器人各部分之间如何配合以完成搬运任务。再由教师边讲解、边操作虚拟机器人，依次完成I/O配置、程序模板导入、坐标系设定、示教目标点、复原工作站5步，即可完成搬运工作，每一步讲解操作后，留出足够时间，让学生自己动手操作虚拟机器人，直至熟练操作。对已经熟练无误地操作虚拟机器人设备完成搬运任务的学生，在教师指导下，操作实际机器人设备完成坐标系设定、示教目标点等步骤，最终实现搬运任务，如图3所示。 课后，引导学生归纳总结虚拟仿真操作、实际操作中遇到的问题，并与理论知识相联系，使理论学习、虚拟仿真和实际操作相互促进、融为一体。 综上所述，“理虚实一体化”教学模式打破了“理论