應用型高校開設機器人專業的必要性和初步探索

金鑫　耿娜

摘要：機器人的研究是一個多領域、多學科交叉的新工科方向，面對國家新工科建設的需求，機器人的教學工作應該依據學校層次體現不同特色，對于應用型高校可以開展偏向機器人機械本體結構及控制系統的設計，以及機器人集成應用、檢測與維修、生產運行與管理等人才的培養。

關鍵詞：應用型；機器人專業；探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）04-0158-02

一、引言

東南大學是第一個正式在本科階段設立機器人專業的全國普通高等院校，截止到2017年4月，我國已經有402所高校開設了機器人及相關專業，包括清華大學、東北大學等傳統工科學校也正式開設機器人本科專業。但大多數985、211類的高校，通常不設置機器人專業，而是將其設置為自動化大類專業中的一個學科方向；大多數應用型本科院校，則突出自身辦學特色，積極申報了機器人工程專業，但多以工業機器為主；而與本科高校不同，不少職業院校近幾年陸續開辦了機器人相關專業，則主要以工業機器人的應用型教育為主。

二、機器人分類及開設的必要性

1.機器人專業的分類。機器人是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類的工作。

我國從應用環境出發，將機器人分為兩大類，即工業機器人和特種機器人。所謂工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。而特種機器人則是除工業機器人之外的、用于非制造業并服務于人類的各種先進機器人，包括：服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人、機器人化機器等。

在特種機器人中，有些分支發展很快，有獨立成體系的趨勢，如服務機器人、水下機器人、軍用機器人、微操作機器人等。國際上的機器人學者，從應用環境出發將機器人也分為兩類：制造環境下的工業機器人和非制造環境下的服務與仿人型機器人，這和中國的分類是一致的。

2.機器人專業特點。機器人的技術按照通常的理解分為三個部分，感知、認知和行為控制。感知主要是基于視覺，聽覺及各種傳感器的信息處理；認知部分則負責更高層的語義處理，如推理、規劃、記憶、學習等；行為控制部分專門對機器人的行為進行控制。所涉及的知識橫跨機械、電子、控制、計算機以及人工智能等多學科，是一個多領域交叉的綜合性學科。

僅對于多自由度工業機器人這一方向來說，所涉及的知識就相當廣泛。歸納起來是機械學和微電子學的結合以及機電一體化技術等等。而當今第三代智能工業機器人不僅具有獲取外部環境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是和人工智能、控制和計算機技術的應用密切相關。因此，機器人技術的發展必將帶動其他技術的發展，機器人技術的發展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業技術的發展水平。

3.國家發展的需要。根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和當前國家推動創新驅動發展，實施“一帶一路”、“中國制造2025”、“互聯網+”等，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，為推進新工科的建設與發展，機器人和人工智能等跨學科綜合性技術，將作為國家中長期發展的重中之重。

4.國內外市場的需要。隨著傳統制造業的改造提升、人工成本的快速提高，促使企業不得不考慮用更多的機器人來代替人工，中國已經成為全球規模最大的工業機器人市場，亟須懂機器人原理，又會維修、維護的技術人才。開設工業機器人技術專業。從研究型大學到應用型高校再到高職高專，專業劃分越來越細致，特色越來越突出，直接反映職業特色和市場需求。

5.學生成長的需要。到目前為止，在理工科領域還沒有一個學科方向能像機器人專業一樣，技術綜合程度那么高，學科領域跨度那么廣。學生在經歷了本科階段學習之后，無論從就業層次的維度，還是從就業面的廣度也是前所未有的，特別是如果再經歷研究生階段的拔高培養，或者去國外深造以后，就業的前景將更為廣闊。即使學好其中的部分專業課或基礎課，學生所具備的能力也完全能滿足當今社會上工科發展的需求。

三、應用型本科院校開設機器人專業的培養目標

應用型本科院校要開設機器人專業，其目的就是：培養具有扎實的自然科學、人文社會科學和工程技術基礎，掌握各類機器人機械本體結構及控制系統的設計，以及機器人集成應用、檢測與維修、生產運行與管理等專業知識，受到較強工程實踐和研究能力的訓練，能從事機器人工程領域內的機器人整機、核心零部件、控制系統設計，以及機器人系統應用等相關領域的科學研究、技術開發、應用維護及管理工作，具有良好的經濟、安全和環保意識，具有人文社會科學素養、社會責任感、工程職業道德及國際視野的機器人工程領域的高級技術人才，預期發展成為所在領域的專業技術骨干或管理骨干。

四、目前所做的嘗試

1.開設全校型選修課。首先，我們在全校范圍內包含本科生和研究生，開設了《機器人與現代生活》、《機器人導論》兩門課程，對機器人的概況進行廣泛的宣傳普及式教育。目前，從最初的每學年開設一次，現在發展到每學期開設兩次，可見學生們對這個專業的開展有著強烈的愿望，也想通過這些選修課拓寬自己的知識面和豐富自己的知識儲備。

2.相關專業資源整合。機器人專業有著自身的專業屬性和行業特點，比如機械自動化專業、電氣自動化專業和工業自動化專業是目前機器人專業的主要前身專業，再輔以人工智能、傳感測控技術、電子技術、通信技術和計算機等專業相關知識，經過校院兩級和校外機器人領域專家的多方論證，在學校的機電工程系首先形成了一個機器人方向學生社團。

目前這個社團已經代表學校，參加了全國工程機器人大賽獲得了特等獎冠軍一項、一等獎三項的好成績，而且社團成員就業非常搶手，學生在大三暑假就被國內知名企業搶先預定，并在大四畢業實習階段可以在公司帶薪實習，優先提前轉正。學院正準備以機電系為班底，綜合電氣、控制和計算機等相關專業的師資力量，重點申報本校的機器人工程專業。

五、今后的發展方向

如今機器人發展的特點可概括為：橫向上，應用面越來越寬。由95%的工業應用擴展到更多領域的非工業應用。像做手術、采摘水果、剪枝、巷道掘進、偵查、排雷，還有空間機器人、潛海機器人，機器人應用無限制，只要能想到的，就可以去創造實現；縱向上，機器人的種類會越來越多，像進入人體的微型機器人，已成為一個新方向，可以小到像一個米粒般大小；機器人智能化也得到加強，機器人會更加聰明。

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。機器人專業作為新工科建設的著力點，必將成為建設的主力方向，成為今后長期發展的新型工科專業。

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Abstract：Research on robotic is a new multi-filed and multidisciplinary engineering direction.Facing with the country's new demand of engineering construction，robot teaching should reflect different characteristics according to different university levels.Hence，for application-oriented universities，they can carried out the training of talents who tend towards to robot manipulator structure and the design of the control system，the robot integration application，detection and maintenance，operation and management and so on.

Key words：application-oriented universities；major of robotic；explore