技工學校開設工業機器人應用課程的探討

摘 要：在我國產業轉型升級的大環境下，越來越多的企業在尋求使用更多工業機器人代替繁復的人工工作，因而需要更多懂得工業機器人安裝、操作、維護等技術的工人。作為技工學校，應該立足于為行業、企業培養所需的技能人才。本文通過闡述我國工業機器人的發展現狀和趨勢，探討了當前技工學校開展工業機器人應用課程的必要性和可行性，對開展工業機器人的課程存在的困難作出分析，并提出了解決辦法。

關鍵詞：技工學校 工業機器人課程

工業機器人是一種典型的機電一體化設備，它集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科于一體，在現代制造業中，應用廣泛。從1962年世界上第一臺工業機器人在美國問世，到現在已經半個世紀了，隨著計算機、傳感、人工智能等技術的不斷發展，機器人技術也得到相應的發展，到現在，機器人已成為現代制造業中重要的自動化設備。

一、工業機器人在我國的發展現狀和趨勢

在上世紀下半葉起，世界機器人產業就一直保持穩定高速的增長，到了上世紀90年代，工業機器人產品年均增長達到10%以上，目前世界先進的工業國家都大量裝備了工業機器人。聯合國歐洲經濟委員會（UNECE）和國際機器人聯合會（IFR）發布的數據表明，目前世界平均每萬名工人對應機器人數量為55臺，日本最高，達到了350臺，而我國僅為29臺。UNECE和IFR數據也表明，近年我國的工業機器人新裝機數量，年均增長量都在20%以上，成為世界上機器人產品增長速度最快的市場。未來，工業機器人將會中國的生產和社會發展起著越來越重要的作用。

二、技校學生學習機器人操作的必要性

國家對工業機器人的發展非常重視，中國工信部、科技部對于機器人產業給出了許多政策引導，2013年4月還成立了中國機器人產業聯盟。上海機器人協會會長徐建國曾說：“目前是在中國發展機器人的最好時機。”

工業機器人的用工需求主要分三個方面，一是用戶，二是系統集成商，三是產品制造商。

1.用戶

用戶是指使用機器人的企業，它們在使用機器人過程中，少不了對機器人的日常保養，還有一些基本的安裝、設備的停開機等。上面已有論述，目前我國企業由于技術升級，需要在生產線上配置更多的工業機器人，因此產生了大量的操作人才需求。

2.系統集成商

系統集成商本身不生產機器人，他們會按照企業的需求，設計自動生產線，相應的材料配件通過購買，或者自己制造，其中就有成品機器人，最后完成生產線的安裝和調試，他們會把生產線整體研發和制作好，再交付給企業用戶使用。因此，系統集成商需要安裝機器人，按用戶需要編寫機器人運動程序，進行調試，以及售后的維護維修服務，這里也需要大量的相關技能人才。

3.產品制造商

產品制造就是生產成品的機器人。世界工業機器人產品制造商主要是四家：ABB、KUKA（庫卡）、FANUC（發那科）還有YASKAWA（安川）。我國工業機器人發展起步較晚，現在中國的機器人企業還處于發展的起步階段。生產機器人的企業主要有沈陽新松機器人、安徽埃夫特、廣州數控等。國外的機器人制造商可能不太會需要我國的技術人員，因為他們也怕自己技術被我們學會，但我國的企業對我國技術人員的需求是巨大的。雖然我國自主機器人產品在目前在國內市場占有率也才10%左右，但就像以前的家電，現在的計算機、手機、汽車等產品一樣，在將來必然是我國自主品牌占有市場份額越來越多，從而需要的技能人才也將越來越多。

綜上所述，在我國工業機器人的發展趨勢下，需要越來越多掌握機器人技術、能操作機器人的技術工人。這就為技工學校開展機器人課，培養相關技能人才提出了新的要求。

三、技校學生學習機器人操作的可行性

眾所周知，機器人技術在機電技術中處于高端地位。然而技校學生理論知識基礎比較薄弱，可能在一些人看來，讓技校學生去學習機器人技術是不大現實的，只有高等院校的教授、博士生、研究生等才能以機器人技術作為課題研究。但是，筆者認為這些看法實際上是混淆了研發與應用的區別。

2012年廣東省機電一體化技能競賽技工院校學生組的比賽中，首次引入了工業機器人的實踐操作，通過操作機器人以及對機器人的動作編程，完成生產線上工件的搬運工作。參賽選手都是來自技工學校的學生。他們經過技能培訓和自身刻苦的鍛煉，在比賽前都已基本掌握機器人的操作和編程技能。在比賽中，絕大多數的選手都能在規定時間內完成機器人的控制編程，最終完成了工作任務。如此就說明了，技工學校的學生，是可以掌握機器人的基本操作技能的。

技工學校機電類專業的學生在3～4年的技校學習中，已經基本掌握了電氣安裝的技能，從包括伺服電動機、液壓與氣動、可編程序控制器，到傳感器技術等專業知識和技能，對現代工業機器人的基本構成和操作已有足夠的知識和技能儲備。作為設備操作人員，他們并不需要過多的理論知識，也不需要深奧的設計和開發能力，他們只需要懂得機器人的安裝、調試、日常維護，以及能進行一些較為簡單的動作編程，即可滿足一般的生產需要，至于將來能否更進一步深入掌握機器人技術，則需要看學生在工作實踐中的知識和技術的進步情況，因人而異。

目前應該說，國家、社會、行業企業對機器人操作人才都有很大需求，技校學生的知識儲備已足夠，因此說，開展機器人技術應用課程的時機已經成熟。

四、在技校中開展機器人應用等課程仍需解決的一些問題

目前學校已在電氣自動化專業高級班中開展工業機器人方向，設置了ABB工業機器人的操作實踐課程。從目前教學的情況看，學生通過學習，能掌握基本操作和簡單動作編程，但是由于機器人價格昂貴，學校不可能讓學生對機器人進行拆裝，而且由于相關教師也對機器人內部狀況了解不多，因此，機器人的保養、維護等教學的展開比較困難。教師對機器人技術掌握還是不足，一些較復雜的編程指令需要教師更深入去學習。此外，機器人的工作對象非常多，需要的工藝流程也千差萬別，因此教學的深度和廣度都不能得到令人滿意的水平，需要在今后機器人教學改革方面繼續研究，也需要和教育部門和其他兄弟學校更多溝通和共同實踐探索。

由此，筆者認為在技校中開展機器人應用的課程需要解決的困難在兩個方面，一是投入、二是師資力量。

1.投入

一臺工業機器人的完整系統至少十幾萬的價格，要形成教學規模，至少配備15臺機器人系統，才能滿足一個班的學生的學習需求。還有場地等和維護等配套措施，學校必須投入過百萬的資金。在國家產業升級的需求下，希望能通過國家、政府的投入，使資金方面的問題能夠得以解決。

2.師資

師資力量方面，很多技校教師的知識技能都是十幾年前的。要滿足機器人應用課程的教學，學校需要安排教師進行培訓，特別是年輕教師，年輕教師吸收新知識、新技術的速度比較快。比如在2012年廣東省機電一體化技能競賽中，引入了機器人應用，許多參賽的年輕教師都能很好地完成機器人的操作與應用。但是，目前教師對機器人的知識技術儲備應該說還是很不足的，因此，加大培訓力度，才能更好地滿足機器人課程師資的需要。

五、小結

工業機器人是未來我國產業升級轉型重要的機電一體化設備，需要大量的相關技能人才。筆者認為，技工院校應該緊跟時代的需求，盡快開發工業機器人的專業和課程，以滿足社會和企業的用工需求，也能為學生創造更多優質的就業機會。

（作者單位：廣州市高級技工學校）