高職工業機器人職業體驗中心建設方案探討*

李衛民 柳亞輸 朱艷 于雯

泰州職業技術學院 江蘇泰州 225300

0 引言

國家大力提倡素質教育、創新教育、職業教育，結合我國教育的現狀，提出“體驗教育”的模式。近年來，職業教育發生了重大的改革，致力于培養符合職業市場需求、符合產業供給側結構性改革需求的高素質職業技能人才，國家在職業教育方面投入了大量的人力物力，并通過積極開拓校企合作等措施改善教學實訓環境，打造了面向各個專業的開放式公共實訓基地。依托工業機器人開放式公共實訓基地，讓學生和家長深入了解未來的職業和職業教育，感受高職校園文化，通過組織與工業機器人職業相關的職業體驗教育，讓學生親自實踐，體驗職業，發現、培養學生職業興趣、職業認知、職業傾向，指導學生職業規劃。

1 工業機器人職業體驗中心的定位

1.1 口號定位

體驗職業，憧憬未來！

1.2 目標定位

探索工業機器人技術的神秘世界，體驗工業機器人技術的職業技能，感受泰州職業技術學院校園文化，發現自己的潛能，遇見未來的自己。

1.3 服務定位

中心的服務宗旨是“一切為了孩子，為了孩子的一切，一切屬于孩子”。中心安排專業素質過硬的專兼職教師對工業機器人職業體驗項目進行指導，還安排志愿者作為助教，讓學生可以得到最專業的指導與最快樂的體驗。

1.4 功能定位

1）將科普、生活、學習、娛樂融為一體，將職業文化、產業文化、傳統文化融為一體，增強了職業體驗教育吸引力。

2）普職融通、社會參與，有普通中小學參與，有企業支持。

3）中心布局科學合理，設施設備先進，注重安全，環境優美，反映最先進的職業理念。

4）中心信息化教學和管理應用程度高；能通過虛擬仿真、交互體驗、實際操作等手段全面、立體體驗相關職業。

5）能滿足學生不同層次的職業體驗要求；能面向學生開展不同層次的職業啟蒙教育；能兼顧專業教學、技能培訓、職業技能鑒定、繼續教育等方面的需求。

2 工業機器人職業體驗中心實施方案

針對不同年齡層次和不同體驗需求的體驗者，遵循學生的心智特征和認知規律，設計分層的體驗目標，如圖1 所示。整個體驗過程分為五個模塊：工業機器人認知參觀學習—工業機器人離線編程操作體驗—工業機器人現場編程及操作體驗—百變機器人編程與操作體驗—3D 打印體驗。每個模塊根據體驗者認知能力差別，分別設計小學生、初中生和高中生的有針對性的項目，讓體驗者通過看、聽、做等多感官參與的方法，了解工業機器人的基本工作原理、應用和基本崗位。探索工業機器人技術的神秘世界，體驗工業機器人技術的職業技能，感受高職校園文化，發現自己的潛能。體驗過程中“5S”管理體現在細微處。強調團隊合作是有效工作的最佳方法。

圖1 體驗目標

模塊一：工業機器人認知

1）使用對象：小學生。體驗項目包括：工業機器人認知；工業機器人工作站演示；校中廠參觀，與實習同學互動，讓每個學生都能近距離地看到機器人技術的應用過程，讓學生親手觸摸機器人生產的產品。

2）使用對象：初中生。體驗項目包括：初探智能機器人；工業機器人工作站演示；校中廠參觀，與實習同學互動，讓每個學生都能近距離地看到機器人技術的應用過程，讓學生親手觸摸機器人生產的產品；操作機器人體驗，以工業機器人認知和展示中心為平臺，體驗操作不同工業機器人完成指定任務。

3）使用對象：高中生。體驗項目包括：初探智能機器人；工業機器人工作站演示；廠中校參觀，與實習學生互動，讓每個學生都能近距離地看到機器人技術的應用過程，讓學生親手觸摸機器人生產的產品；操作機器人體驗，以工業機器人認知和展示中心為平臺，體驗操作不同工業機器人完成指定任務。

模塊二：工業機器人離線編程體驗

1）使用對象：小學生。體驗項目包括：工業機器人仿真應用技術；演示工業機器人基本工作站的創建。

2）使用對象：初中生。體驗項目包括：工業機器人仿真應用技術；工業機器人基本工作站的創建；創建工業機器人軌跡程序。

3）使用對象：高中生。體驗項目包括：工業機器人仿真應用技術；工業機器人基本工作站的創建；創建工業機器人軌跡程序；創建工業機器人工具。

模塊三：工業機器人現場編程及操作

1）使用對象：小學生。體驗項目包括：三角形軌跡程序編制與操作。主要利用小型工業機器人IRB120 進行機器人的基本操作，編寫三角形程序，介紹基本的運動指令，介紹編寫程序的方法、思路，學生編寫程序，教師負責調試運行。

2）使用對象：初中生。體驗項目包括：復合軌跡程序編制與操作。主要利用小型工業機器人IRB120 進行機器人的基本操作，編寫復合程序，介紹基本的運動指令，介紹編寫程序的方法、思路，體驗示教器的使用，學生編寫程序并調試運行。

3）使用對象：高中生。體驗項目包括：復合軌跡程序編制與操作。主要利用小型工業機器人IRB120 進行機器人的基本操作，編寫復合程序，通過示教器，編寫復雜軌跡，介紹基本的運動指令，介紹編寫程序的方法、思路，學生編寫程序并調試運行。

模塊四：百變機器人編程與操作

1）使用對象：小學生。體驗項目包括：爬蟲機器人；漫步機器人；涂鴉機器人；蠕蟲機器人；DIY 吸塵器；托馬斯小火車；智能垃圾桶；智能交通紅綠燈；智能滅火機器人；智能飲水機；智能巡跡小車；超聲波感應風扇；四足機器人；六足機器人；蛇形機器人等。

2）使用對象：初中生。體驗項目包括：mBlock創意機器人教育編程啟蒙；mBlock 創意機器人教育三合一智能臺燈；超聲波避障小車；巡跡智能小車；溫度監測報警機器人；Mbot 迎賓車；倒車雷達；暗影魔狼等。

3）使用對象：高中生。體驗項目包括：雙足機器人；履帶2 自由度排爆機器人；三角履帶3 自由度排爆機器人；萬向輪2 自由度排爆機器人；掃地機器人；恐龍機器人；拉車機器人；打球機器人等。

模塊五：3D 打印

1）使用對象：小學生。體驗項目包括：3D 打印技術的原理（七巧板設計）；3DCAD 軟件應用（創意燈罩，筆筒）；曲面與實體混合建模（孔明鎖）；設計結果的表達（創意圓珠筆）；設計作品遞交及檢查（多面體設計）；打印數據的檢查與處理（卡通人物）；逆向設計應用（樂高積木）等。

2）使用對象：初中生。體驗項目包括：3D 打印技術的原理（七巧板設計）；3DCAD 軟件應用（創意燈罩，筆筒手機殼）；曲面與實體混合建模（孔明鎖）；設計結果的表達（創意圓珠筆）；設計作品遞交及檢查（多面體設計）；打印數據的檢查與處理（卡通人物）；逆向設計應用（樂高積木）；3D 打印作品的后處理（卡通烏龜）等。

3）使用對象：高中生。體驗項目包括：3D 打印技術的原理（七巧板設計）；3DCAD 軟件應用（創意燈罩，筆筒手機殼）；曲面與實體混合建模（孔明鎖）；設計結果的表達（創意圓珠筆）；設計作品遞交及檢查（多面體設計）；打印數據的檢查與處理（卡通人物）；逆向設計應用（樂高積木）；3D 打印作品的后處理（卡通烏龜）等。

3 工業機器人職業體驗中心環境建設

中心各個場館的布局要結合各實訓室的特點、實驗實訓項目、房間空間結構等合理安排，既要合理利用內部空間，又要能充分展示專業性內容，體現文化需求，使學生進入展館后就能對展館的基本功能、實驗內容、工業機器人前沿研究有所了解，激發學生對機器人的興趣。充分利用VR 技術、虛擬仿真技術、動畫技術、影音資料集合等信息交互工具，展示機器人行業產品生產的情境。工業機器人實訓室“軟環境”行業博物館化是在廣泛收集整理行業資料的基礎上，采取相應的表現形式予以實現的。

3.1 工業機器人實訓室圖文平面展示

圖文平面展示是實現軟環境博物館化實用的一種形式，具有資料內容多、收集方便等特點，主要包括工業機器人實訓中心簡介、工業機器人行業不同時期行業發展的成果等。

3.2 工業機器人實景靜態復原

工業機器人實景靜態復原是將工業機器人的結構進行展示的一種方式，如通過模型、雕塑以及各種道具，提供一個可供學生體驗學習的真實的物質基礎，讓學生能夠更好地體會工業機器人魅力所在。

3.3 工業機器人實景動態演示

根據展示直觀性的要求，在實景靜態復原環境的基礎上加入人的因素，利用信息交互工具，如多媒體技術、現代電子數碼科技、動畫技術、影音資料集合等，展示工業機器人生產的情境，增強學生的直觀印象。

3.4 工業機器人實物展示

結合企業生產實際和工業機器人人才培養方案，按照認知—基礎訓練—綜合訓練這個學習過程，將工業機器人集中在不同區域進行展示，形成工業機器人認知展示中心、工業機器人基礎操作實訓室和工業機器人工藝應用實訓室。

3.4.1 工業機器人認知與展示實訓室

工業機器人認知與展示實訓室由工業機器人本體認知工作站、模塊化機器人、工業機器人控制認知工作站、工業機器人人機協作工作站、工業機器人雙機互動工作站等設施組成。通過該中心，了解機器人發展歷史，認識機器人的基本結構和組成，了解工業機器人新技術新應用。

3.4.2 工業機器人基礎操作實訓室

工業機器人基礎操作實訓室由工業機器人多功能教學工作站和工業機器人多工藝教學工作站組成。利用該工作站，可以實現基本結構認識、基礎操作實訓、參數配置聯系、在線示教編程實訓、簡單語言編程實訓的教學；結合工具庫、基礎實訓工作臺、綜合實訓工作臺實現工具更換、復雜軌跡規劃及編程、簡單工藝應用的綜合實訓；利用I0 及PLC實訓單元實現工業機器人通信和生產線配合實訓。

3.4.3 工業機器人工藝應用實訓室

工業機器人工藝應用實訓室由工業機器人焊接實訓工作站、工業機器人去毛刺實訓工作站、工業機器人噴涂實訓工作站、工業機器人分揀實訓工作站、工業機人數控雕刻實訓工作站等組成，可以提供工業機器人工藝實現方式、工作站設計方法、工藝配合技巧、多站配合調試等訓練內容。

4 結束語

工業機器人職業體驗中心作為高職院校的一項重要職能，充分發揮高職院校在技術人才、實訓設備與場地方面的優勢，同時，加強中心環境建設作為補充，可以進一步促進學科建設與職業體驗教育的深度融合，在培養學生的科技認知和探索能力、傳播科技知識、促進崇尚科學的社會氛圍等方面發揮重要作用。