高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探析

鄭 博

（中原工學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，鄭州 450000）

隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷成熟和進(jìn)步，機(jī)器人的應(yīng)用范圍越來越廣，機(jī)器人銷售量也在持續(xù)增加，國家和社會(huì)對(duì)于機(jī)器人技術(shù)人才的需求也隨之增加。因此，不少高校開始開設(shè)相關(guān)課程，設(shè)立相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，為解決機(jī)器人技術(shù)人才短缺問題貢獻(xiàn)了力量。然而，由于機(jī)器人涉及計(jì)算機(jī)、機(jī)械、通信等多方面的專業(yè)知識(shí)和技能，對(duì)機(jī)器人理論知識(shí)和相關(guān)技能要求較高，高校在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面因素，建設(shè)更為科學(xué)先進(jìn)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，才能夠推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室充分發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值和作用。因此，探索高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)建設(shè)的具體策略和有效方法十分必要。

1 開展高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要意義

機(jī)器人技術(shù)是一種綜合多種學(xué)科知識(shí)和技術(shù)的新興產(chǎn)物，目前在國際和國內(nèi)都備受矚目。機(jī)器人技術(shù)最初只廣泛應(yīng)用在電子、汽車、紡織等工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)逐步向教育、娛樂等服務(wù)領(lǐng)域發(fā)展[1]。同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展不僅改變了眾多行業(yè)的生產(chǎn)方式，還給人們的生活帶了很大便利，機(jī)器人技術(shù)在一定程度上代表了一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平。現(xiàn)如今，機(jī)器人已逐漸演變成新型勞動(dòng)力，能夠完成很多行業(yè)內(nèi)人工操作無法完成的工作，并且大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，這一新型勞動(dòng)力推動(dòng)了很多行業(yè)內(nèi)部發(fā)生結(jié)構(gòu)變化和升級(jí)。因此，大力推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步是國家和社會(huì)發(fā)展的必然要求，也是提升國家綜合實(shí)力的有效手段。

由于機(jī)器人是一種高新技術(shù)，在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等多方面都需要大量專業(yè)人才，目前社會(huì)對(duì)于這類人才的需求十分迫切。培養(yǎng)機(jī)器人專業(yè)技術(shù)人才的重要途徑是通過相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和各大院校，這對(duì)此類機(jī)構(gòu)提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，而且高校是培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)人才的重要基地，擔(dān)負(fù)著比其他機(jī)構(gòu)更重要的培養(yǎng)相關(guān)人才的責(zé)任[2]。機(jī)器人技術(shù)中涉及眾多學(xué)科知識(shí)和技能，單純依靠理論講授很難準(zhǔn)確掌握相關(guān)技能，在這種形勢(shì)下，建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室成為了高校機(jī)器人專業(yè)發(fā)展的必要趨勢(shì)。高校建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，不僅能夠使學(xué)生通過利用實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)機(jī)器人設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試、加工等方面的知識(shí)和技能，更能在學(xué)習(xí)過程中鍛煉學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和工程實(shí)踐能力。同時(shí)，學(xué)生可以利用機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開展多種實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這是相關(guān)專業(yè)學(xué)生不斷提升自身能力的重 要平臺(tái)。

目前，我國不少高校已經(jīng)建立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，并在不斷改進(jìn)和完善實(shí)驗(yàn)室的裝備和設(shè)施，推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室更好地為學(xué)生提供服務(wù)[3-4]。一些高校不僅在國內(nèi)組織了機(jī)器人競(jìng)賽，以此推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的交流和進(jìn)步，更在國際機(jī)器人競(jìng)賽中取得了良好的成績，展示了我國機(jī)器人專業(yè)人才的風(fēng)采。在這一過程中，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室為大學(xué)生開展創(chuàng)新活動(dòng)、創(chuàng)新實(shí)踐提供了必要的技術(shù)支持，同時(shí)為各類機(jī)器人技術(shù)競(jìng)賽提供了重要的保障，從而提升了高校的教育質(zhì)量和核心競(jìng)爭(zhēng)力。另外，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室對(duì)于擴(kuò)大高校學(xué)生就業(yè)范圍、提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而，當(dāng)今社會(huì)就業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，就業(yè)壓力不斷加劇，而且由機(jī)器操作代替人工操作的趨勢(shì)日益明顯，這給高校學(xué)生就業(yè)帶來了不少阻力和壓力[5]。針對(duì)這種情況，高校應(yīng)積極研究社會(huì)對(duì)人才的需求方向，培養(yǎng)更多具備機(jī)器人技術(shù)的專業(yè)人才，同時(shí)建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的技能，才能使相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在就業(yè)市場(chǎng)有更廣的就業(yè)范圍和更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2 建設(shè)高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的具體策略

2.1 采取校企合作等多種建設(shè)途徑，提高建設(shè)效率

高校建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室需要投入大量的資金、設(shè)備和配套設(shè)施等，這對(duì)于部分高校是極大的負(fù)擔(dān)，在較短時(shí)間內(nèi)無法順利完成。在這種情況下，高校可以積極與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)進(jìn)行溝通、合作，以爭(zhēng)取其他渠道對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的支持和幫助。同時(shí)，高校可以尋求與機(jī)器人專業(yè)廠家進(jìn)行合作，共同建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。高校在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí)可能受到資金等多方面的制約，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和設(shè)備具有一定的局限性，通過和專業(yè)機(jī)器人廠家合作能改善這一現(xiàn)狀，使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)腳步大大加快，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化教學(xué)。高校通過與相關(guān)廠家進(jìn)行合作，能夠使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中及時(shí)了解機(jī)器人最新知識(shí)和動(dòng)態(tài)，更能夠推動(dòng)校企間的交流合作，使學(xué)生有更多專業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，而且對(duì)推動(dòng)國內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展有積極意義。另外，高校還應(yīng)根據(jù)實(shí)際市場(chǎng)需求和教學(xué)目標(biāo)等不斷完善機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的配套設(shè)施，通過尋求主管部門、政府部門、專業(yè)協(xié)會(huì)等組織的幫助，為建設(shè)實(shí)驗(yàn)室籌措更多的經(jīng)費(fèi)，以充分滿足實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)需求，從而進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)質(zhì)量和效率，為實(shí)驗(yàn)室順利使用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 明確機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)科研內(nèi)容，優(yōu)化機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)效果

機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室在高校培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才方面扮演著重要的角色，同時(shí)承擔(dān)著教學(xué)、科研、競(jìng)賽等方面的重要任務(wù)，這就要求高校應(yīng)該明確機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)科研內(nèi)容和任務(wù)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生發(fā)展情況等多方面制定系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)計(jì)劃，并針對(duì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室教學(xué)內(nèi)容編寫相關(guān)教材。同時(shí)，教材編寫人員應(yīng)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)規(guī)劃出清晰的教學(xué)思路，充分結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平和實(shí)際學(xué)習(xí)情況進(jìn)行編寫，還應(yīng)結(jié)合學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備采取由淺入深、由理論到實(shí)踐的方式讓學(xué)生循序漸進(jìn)掌握相關(guān)知識(shí)和技能。另外，教師可以選擇優(yōu)秀機(jī)器人教學(xué)案例供學(xué)生參考學(xué)習(xí)，使學(xué)生在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，逐漸掌握機(jī)器人專業(yè)知識(shí)和操作技能，保證實(shí)驗(yàn)室教學(xué)質(zhì)量。機(jī)器人技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種的學(xué)科專業(yè)性知識(shí)，并且這些學(xué)科知識(shí)的融合性很強(qiáng)，這就要求學(xué)生在利用機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，不僅要學(xué)會(huì)驗(yàn)證調(diào)試程序，更要學(xué)會(huì)制作機(jī)器人的機(jī)體，設(shè)計(jì)控制板，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立開發(fā)新的機(jī)器人，從而使學(xué)生以更高的熱情投入到機(jī)器人的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制作中。相關(guān)院校在開展機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室教學(xué)時(shí)，應(yīng)明確學(xué)生應(yīng)該掌握的機(jī)器人設(shè)計(jì)技巧和方案，使學(xué)生能夠通過造型軟件自主設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)體部分，并利用專業(yè)加工機(jī)械進(jìn)行制作，從而更熟練地掌握機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)技能。

2.3 重視機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的實(shí)用性，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的價(jià)值

高校在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí)，不應(yīng)過度關(guān)注建設(shè)實(shí)驗(yàn)室?guī)淼臉s譽(yù)，更應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注實(shí)驗(yàn)室是否符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，是否具有通用性和實(shí)用性。高校在著手建設(shè)實(shí)驗(yàn)室之前，應(yīng)明確建設(shè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模⒎e極學(xué)習(xí)類似高校建設(shè)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)和案例，綜合了解機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)和需求，盡量選擇與社會(huì)主流機(jī)器人類似的產(chǎn)品，以確保學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)和技能滿足專業(yè)需求。另外，在建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室時(shí)，高校科研和教學(xué)等部門應(yīng)給予高度關(guān)注，重視機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室與學(xué)科教學(xué)的充分融合，充分借助機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)來提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，相關(guān)部門和教師應(yīng)充分考慮實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)和學(xué)科學(xué)習(xí)目標(biāo)，合理設(shè)計(jì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充、改造，以促使機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室更符合教學(xué)需求。因此，雖然機(jī)器人實(shí)驗(yàn)主體設(shè)備是不變的，但是在實(shí)際教學(xué)中可以利用新的輔助設(shè)備來實(shí)現(xiàn)教學(xué)發(fā)展需求，從而使機(jī)器人實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更豐富、實(shí)驗(yàn)效率更高，同時(shí)能夠使實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用效率更高，充分發(fā)揮機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的最大價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，高校還應(yīng)及時(shí)淘汰落后的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，引進(jìn)先進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)品，使學(xué)生接觸更多最新知識(shí)和專業(yè)技能，避免機(jī)器人產(chǎn)品落后無法發(fā)揮其應(yīng)有的學(xué)習(xí)作用。此外，高校還應(yīng)關(guān)注機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的使用情況，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)機(jī)器人進(jìn)行拆卸、操作、組裝等實(shí)踐工作，避免實(shí)驗(yàn)室成為擺設(shè)，使學(xué)生能夠從實(shí)踐操作中掌握相關(guān)原理和操作技能，從而真正發(fā)揮機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的價(jià)值。

2.4 建立完善的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，確保實(shí)驗(yàn)室使用的安全性和合理性

高校建立機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，首先應(yīng)保障實(shí)驗(yàn)室使用的安全性和合理性，這就要求高校制定切實(shí)可行的規(guī)章制度，以確保實(shí)驗(yàn)室按照規(guī)范進(jìn)行使用。高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的使用對(duì)象多數(shù)是廣大學(xué)生群體，他們具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，對(duì)機(jī)器人具有充分濃厚的學(xué)習(xí)興趣，但也缺乏相關(guān)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室操作經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，若機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行故障或者人為操作失誤很容易給學(xué)生帶來傷害，從而給學(xué)生的安全使用帶來一定風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這種情況，高校應(yīng)把學(xué)生的安全放到第一位，在學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前開展安全教育并詳細(xì)說明實(shí)驗(yàn)室使用方式，要求學(xué)生嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)章制度進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)不必要的安全事故。因此，高校應(yīng)制定科學(xué)詳細(xì)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度、保障措施和操作規(guī)程等，利用完善的制度體系保障實(shí)驗(yàn)室的安全使用。高校在制定相應(yīng)制度時(shí)，不能直接照搬機(jī)器人生產(chǎn)中的相關(guān)保障措施和操作流程，這不適用于沒有操作經(jīng)驗(yàn)的高校學(xué)生，而是應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況制定相應(yīng)規(guī)章制度和操作流程。

2.5 保障機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的開放程度，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的潛力

機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開放程度與實(shí)驗(yàn)室作用的發(fā)揮息息相關(guān)，也直接關(guān)系實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和發(fā)展的潛力能否被充分激發(fā)。只有保證機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室充分合理開放，才能為學(xué)生創(chuàng)造更多自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)驗(yàn)的條件，才能促使學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)不斷創(chuàng)新，提升學(xué)生的綜合能力。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開放過程中，學(xué)生可以形成合作小組共同參與實(shí)驗(yàn)，這不僅有利于實(shí)驗(yàn)的高效進(jìn)行，也利于提高學(xué)生的合作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3 結(jié)語

高校建設(shè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室需要投入大量的資金和人工成本，因此在建設(shè)時(shí)可以選擇校企合作的方式推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。同時(shí)，高校應(yīng)嚴(yán)格管理實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)、使用以及相關(guān)規(guī)章制度，并加強(qiáng)對(duì)相關(guān)師資力量的投資，以保障機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的實(shí)效性，這樣才能通過高校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和綜合能力，才能進(jìn)一步提升學(xué)校的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為高校的長遠(yuǎn)發(fā)展增光添彩。