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  • 论工业机器人教学


  • 发布者:教学设备问答 发表时间:2018-10-11
  •     目前,工业机器人正在全世界迅猛发展,中国的工业机器人市场 也是一片欣欣向荣的景象。要实现机器人替代人除了需要先进的 科学技术和制造工业技术之外,还需要一大批掌握工业机器人应用技 术的专业性技术人才。与工业机器人结合最为紧密的专业,毫无疑问 就是机电专业,工业机器人技术囊括了机械设计、机械制造和电子控 制等几大专业。所以对于工业机器人教学,我们要把握准方向,要以 机电方向为主,配合其他相关专业,真正的做到理论联系实际,培养 出合格的工业机器人应用型人才。

    一、工业机器人教学的基础课程

      机器人学是一门综合了机械学、控制理论、电子学和力学的交叉 性前沿学科。要想真正掌握工业机器人的应用技术,必须贮备一定理 论的知识,否则仅仅是一名工业机器人操作工,而无法进一步的提升 自我。工业机器人机电方向的基础核心课主要有机械工程制图、机械 设计、机械原理、电子信息技术、机械控制理论、材料力学、理论力 学和有限元分析等。机械工程制图是一切机械设计制造的基础,能绘 制和看懂机械工程图是一个合格工业机器人应用工程师的基本能力。 作为工业而机器人的使用者,不能仅仅关注机器的操作和使用,应当 去探寻其实现的原理和方法。机械设计和机械原理很好为我们提供了 这方面的途径。

    二、工业机器人教学方法

      工业机器人课程是兼具理论性和实践性的课程,对学生的要求不 仅仅局限于对工业机器人本体机构和编程控制的了解,还起到培养学 生创新性的作用。目前,各大本科及专科院校,对工业机器人的教学 主要存在以下几点缺陷:

      (1)课程进度快,内容抽象,学生理解困难。当前教学多运用 多媒体教学,用幻灯片替代了以前板书,缺乏对机械理论的分析和公 式的推导过程。虽然提高了教师的授课效率,但增加了学生理解的难 度和较少了学生的思考时间。

      (2)缺乏教学重点,知识点零星分散,学生难以从总体感知上 有一个主观认识。首先,工业机器人教学既需要学习机器人的总体结 构,还需要学习运动学、传动与驱动等,容易使学生产生迷惑,难以 抓住重点。其次,工业机器人课程涉及到坐标方程变换、运动学方程 及其推导、有限元的刚度矩阵计算和力雅克比与静力计算等,这一部 分公式复杂、推导繁琐,是学生最缺乏耐心和兴趣的部分,但恰恰是 这部分,才是这门课程的核心。

    3)教师主要是以理论讲解为主,缺少学生实际动手能力的锻炼。 一方面,工业机器人设备昂贵,一般普通院校无力承担此费用;另一 方面,即使开设实验课程也难以全方位覆盖全体学生,更不用说让学 生独立完成工业机器人的设计任务。

    针对工业机器人教学中所出现的问题,提出以下几点:1)明确 工业机器人教学的核心任务。为了避免由于学科交叉对学生产生的困 惑,可以以某一类型的工业机器人为参照,着重分析讲解,此类工 业机器人的机械本体结构、运动方式、驱动原理、逻辑控制原理和末 端轨迹规划等。通过此类工业机器人,使学生对机器人有一个全面的 认识,关联所学的力学、电学等其他相关专业的知识,激发学生对工业机器人的兴趣。2)多媒体课件的内容仅仅是书本内容的提炼而 已,难以提高学生的学习积极性。教师应当利用虚拟仿真技术和三维 设计软件等工具,更加直观的表现工业机器人。比如,利用 PROE SOLIDWORKS UG 等三维设计软件绘制出某类型工业机器人的装 配图和主要零部件图,使学生更加直观的认识机器人机构;利用前面 建立的三维模型,运用 ADAMS 软件,对工业机器人的运动进行运动 学分析。虚拟运动仿真与控制动画演示,让学生了解工业机器人真实 的运动方式。3)由于经费和其他原因,工业机器人教学往往理论传 授多于实验模拟。各大中专院校,应积极寻求与企业合作机会,以企 业需求为导向,培养适合企业要求的应用型工业机器人人才。


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