基于理虚实一体化的工业机器人技术课程改革,本文是机器人技术相关参考文献格式范文跟工业机器人和课程改革和虚实类论文范例.
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【摘
要】根据“工业机器人技术”课程教学中存在的问题,分析了现有课程教学改革的趋势,结合学校实际情况,构建了“理虚实一体化”教学模式,并应用在具体教学任务中.“理虚实一体化”教学模式打破了“理论+实践”的分段式教学,将理论知识讲解和动手操作训练紧密结合,对强化学生实操能力、提高教学质量方面具有重要意义.
【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：2016QJY002Z）的研究成果.
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）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）2013至2016年发布的报告可知,全球工业机器人销量快速增加,从2013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.
一、“工业机器人技术”课程教学现状
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.
二、“工业机器人技术”课程改革
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.
三、“理虚实一体化”教学
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：①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.②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.③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.④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+实践”的分段式教学,可以边进行理论讲解,边虚拟仿真,虚拟操作熟练后即可在实际设备上操作,将理论知识讲解和动手操作训练紧密结合,真正做到在学中做、做中学,能够革新教学模式,改善教学质量,提升学生的实操能力.
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（编辑：秦俊嫄）
言而总之,这是一篇适合不知如何写工业机器人和课程改革和虚实方面的机器人技术专业大学硕士和本科毕业论文以及关于机器人技术论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
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