依托社團的工業機器人實驗室開放式管理模式探索

陳東青, 劉穎君, 容愛瓊, 陳銳鴻, 姚超友

(華南理工大學 廣州學院 機械工程學院, 廣東 廣州 510800)

高校實驗室是重要的教學與科研場所。很多高校為提高實驗室利用率與技術水平,采取了開放式管理辦法[1-4]。由于實驗室一般都已有相當的硬件基礎,因此開放式管理的主要難點之一是解決人員的問題,即面向誰開放、誰來進行管理。另一方面,高校社團是學生活動的重要組織,具有廣泛的學生基礎[5]。在社團建設與活動過程中,硬件條件的制約是主要問題之一,尤其在科技類社團中更為明顯[6-7]。近年來,不少院校開始探索實驗室與學生社團相結合的管理模式，并取得一定成效[8-9]。本文在分析了高校工業機器人實驗室與科技類社團現狀的基礎上,提出工業機器人實驗室與校級社團機器人協會聯合發展的模式,進行開放式管理的實踐。

1 工業機器人實驗室與科技類社團現狀分析

1.1 工業機器人實驗室現狀分析

工業機器人應用是一門集合機械、電子、傳感器、計算機等多學科的綜合技術,對從業人員的知識體系具有多樣性的需求[10-11]。一般院校中工業機器人實驗室僅面向特定專業的學生開放,依附于相關課程在指定時間內完成實訓內容。因此存在著面向對象范圍過窄、實訓內容單一、開放時間短等問題。在開展應用項目時,不僅單個學生的知識儲備不足,而且在復雜項目的團隊組建時會出現人才儲備不足,某些技術方向在短時間內難以找到合適成員。如在機械專業的學生中開展工業機器人與視覺應用項目,該專業學生往往需要相當一段時間的學習才能彌補計算機應用、視覺分析等技術短板。工業機器人應用與生產密切相關[12-13],在產學研一體化發展的大趨勢下,院校與企業對接的項目一般都有較高的時效性要求,因此更為突顯了人才儲備的重要性。

工業機器人應用技術具有較高的實踐要求,要學習該項技術必然離不開實踐。一般院校的工業機器人實驗室中普遍存在由于設備不足需延長開放時間；而又導致指導人員工作量增大或出現人員不足等問題。

1.2 科技類社團現狀分析

學生社團以學生興趣為出發點,成員積極性較高；社團成員不受學院、專業限制,輻射范圍廣；成熟社團有相對完整的培訓與管理體系,一是具有良好的學生互助氛圍,二是實現學生為主體的社團管理。其中,科技類社團更是對相關的知識具有很好的推廣、科普作用,可以激發學生的學習興趣,參與到相關的學科中。

同時科技類社團也面臨著一些問題,主要是設備、場地等硬件限制；缺少培訓與項目指導,由于核心成員的能力差異導致社團技術水平波動；缺少方向指引與項目來源,社團由于學生知識限制,在選擇研究方向上存在一定盲目性,又由于接觸面較小,缺少開展實踐的項目來源。

1.3 工業機器人實驗室與科技類社團對實驗室管理的比較

工業機器人實驗室與社團均存在各自的優勢與劣勢,總結出的6組優劣勢的對照如表1所示。可見工業機器人實驗室與科技類社團在優劣勢方面相互對應。下文將結合工業機器人實驗室與校級社團機器人協會的實際情況,在宣傳與招新、培訓與管理、教學與科研三個方面,開展優劣互補的聯合發展模式探索。

表1 工業機器人實驗室與社團管理實驗室的優劣勢

2 依托社團的開放式管理實踐

2.1 以實驗室為素材的社團宣傳與招新

華南理工大學廣州學院工業機器人實驗室有安川工業機器人4臺、ABB工業機器人1臺、廣數工業機器人1臺、雅馬哈工業機器人1臺、并聯工業機器人1臺,以及輸送線、視覺設備、PLC、傳感器等配套設備。圖1、圖2所示為工業機器人實驗室部分設備。

圖1 安川工業機器人實訓臺

圖2 并聯機器人實驗臺

由工業機器人實驗室提供設備、場地、項目等硬件資料及人才要求,依托社團的宣傳招新活動,在全校范圍宣傳工業機器人知識及實驗室情況,組織參觀工業機器人實驗室、項目交流等活動。采用聯合宣傳的方式,突破了年級、專業與課程的限制,使更多學生接觸工業機器人技術。同時,對工業機器人感興趣的學生可以通過參加社團的途徑開展學習。特別是作為社團宣傳主要對象的低年級學生,可以有更充足的時間來學習完善自己的知識體系,為高年級的工程應用打下堅實基礎。通過實驗室與社團聯合,實驗室為社團宣傳提供素材，社團則為實驗室招納儲備人才。

2.2 依托社團的成員培訓與實驗室管理

高校成熟社團擁有健全的管理體系,其中科技類社團具有學生主導的知識學習、技能培訓機制。在培訓環節,由工業機器人實驗室提供培訓設備與場地,指導教師制定培訓內容,并指導社團骨干學習,再由骨干培訓新成員,形成學生互助的培訓體系。如表2所示為社團培訓階段的對象和內容。圖3所示為社團成員培訓與操作ABB工業機器人。

表2 社團培訓階段

圖3 社團成員培訓與操作ABB工業機器人

在管理環節,平時實驗室的管理以社團為主體,指導教師進行督導,入駐實驗室的社團骨干負責日常管理與設備維護。通過實驗室與社團聯合,實驗室為社團提供培訓硬件與指導；社團則分擔實驗室開放過程中的管理與維護工作。

2.3 開放式管理促進教學與科研

在開放式管理模式中,首先,工業機器人實驗室通過社團在全校范圍內招收儲備人才,與社團共同組織開展工業機器人基礎知識的學習與基本操作培訓,并在此過程中引導成員了解工業機器人應用前景及項目情況,激發成員的學習興趣。其次,完成基礎學習的成員開始協助指導新成員的學習,在鞏固自身知識的同時分擔培訓與維護的工作，同時也為開展深入學習進行方向選擇。然后,成長為部長或技術骨干的成員開始主導基礎培訓,同時根據各自學科方向,參與相應的項目研究。最后,骨干成員主導各自的畢業設計或參與企業項目研究,并分享項目經驗。

在常規教學中,由于專業設計與培養計劃的限制,相關學生在三年級開始工業機器人的學習。雖然起步較晚,但是通過社團的輔助學習活動可以取得更好的學習效果。包括根據社團培訓經驗促進教學資料完善與教學方法改進，社團成員擔任教學中的助教工作、并起到項目的示范作用等。

其中,以社團成員為主開展了多項服務于實驗室的項目,如工業機器人實訓模塊設計項目,設計并制作了如圖4所示的實訓模塊,應用于社團成員培訓與常規教學中,取得了良好效果。基于實驗室開放要求的電源監控系統設計項目,設計并制作了如圖5所示的工業機器人電源監控系統,指導教師可以通過該系統監控工業機器人電源,進行遠程管理,服務于實驗室的開放式管理。

圖4 工業機器人實訓模塊

圖5 工業機器人電源監控系統

另外,部分學生項目在經過項目成員完成后,再進行資料整理與教學設計,作為社團培訓、常規教學的示范項目,以促進培訓與教學。

綜上,工業機器人實驗室的教學與社團培訓相互促進,保證充足的人才儲備；具有相關知識基礎的學生又促進科研項目的順利開展；項目經驗分享與學生互助學習,對后續學生的學習起到引導與協助的作用。由此構建起良性循環的教研模式。

3 結語

本文分析了高校工業機器人實驗室與科技類社團的現狀,提出工業機器人實驗室與校級學生社團機器人協會聯合發展的模式。該模式以實驗室為硬件基礎,結合社團管理體制和人才優勢,在宣傳與人員招納、培訓與管理、教學與科研三個主要方面實現了兩者優勢互補、共同發展。通過實驗室與社團聯合發展的實踐與探索,為各院校實驗室開放式管理提供借鑒。