技師學院工業機器人實訓基地建設的研究

紀獻平

魯南技師學院，山東臨沂，276017

0 引言

隨著工業技術的不斷進步和制造業的智能化轉型，工業機器人在生產過程中發揮著越來越重要的作用。然而現實情況是，許多技師學院在工業機器人實訓方面面臨眾多挑戰，如教學資源的匱乏、教師水平的不足以及實踐操作機會的缺乏等。為了滿足行業對工業機器人技術人才的需求，并為學生提供更好的培養環境，建設工業機器人實訓基地成為技師學院必不可少的任務。

1 技師學院工業機器人實訓基地建設的必要性

首先，工業機器人在現代制造業中起著至關重要的作用。它們能夠自動化完成重復、繁瑣、危險和高精度的工作任務，提高生產效率和質量，減少人力成本和工傷事故風險。因此，培養和提高學生在工業機器人領域的技能和知識具有重要意義[1]。其次，工業機器人的應用領域廣泛。工業機器人不僅在制造業中被廣泛應用，如汽車制造、電子制造、食品加工等，還在醫療、農業、倉儲和物流等領域有著重要的應用價值。基于這一點，建設工業機器人實訓基地能夠為更多行業培養高素質的機器人技術人才，滿足各個行業對人才的需求。最后，工業機器人的技術不斷創新和更新換代。隨著科技的發展和制造業的智能化轉型，工業機器人的技術也在不斷更新換代。為了跟上行業的發展，培養具備最新技術和創新能力的人才顯得尤為重要。建設工業機器人實訓基地可以給學生提供接觸和學習最新機器人技術的機會，培養他們的工程實踐能力和創新思維，適應社會對機器人技術人才的需求。此外，工業機器人實訓基地還可以提升學生的綜合能力。在實訓基地中，學生不僅能夠學習機器人的基本原理和操作技術，還可以接觸到與機器人相關的多學科知識，如機械設計、控制系統、傳感器技術等[2]。通過綜合學習，學生可以培養自己的協作能力、解決問題的能力和創新精神，為自己未來的就業和職業發展打下堅實的基礎。

2 工業機器人實訓基地建設的需求分析

（1）人才培養需求：工業機器人實訓基地的建設需要針對不同層次和專業的學生。這包括設計專門的課程體系和實踐項目，確保學生能夠全面了解工業機器人的原理、應用和維護等方面的知識。

（2）技術裝備和設施需求：為了滿足實訓需求，工業機器人實訓基地需要配備先進的工業機器人裝備，包括各類不同用途的機器人，各種傳感器、執行器、控制系統以及相關的軟件。此外，基地需要提供仿真實驗環境和實際應用場景，以幫助學生了解真實工業場景中機器人的應用。另外，還需要提供安全設施和緊急救援措施，確保學生在實訓過程中的安全。

（3）師資隊伍建設需求：建設工業機器人實訓基地需要擁有一支高素質的師資隊伍，他們應該具備豐富的工業實踐經驗和教學經驗，能夠將自己的實踐經驗與理論知識有機結合，有效地引導學生學習[3]。

3 工業機器人實訓基地的建設

3.1 場地建設

實訓基地建設應包括場地建設和配套設施建設，本文設計的實訓基地占地約700平方米，平面設計如圖1所示。

圖1 實訓基地平面設計圖

應按照國際企業標準打造集實訓教學、技能認證、師資及企業職工培訓、技能競賽及教學研發服務為一體的校內實訓基地。該基地建有工業機器人應用實訓區、機器人控制體驗區、工業機器人綜合應用實訓區、工業機器人仿真實訓室等。并以“8S”標準化管理為主線貫穿，制作體現操作規范、工藝流程等的宣傳展牌、指示標識，強化職業素養和現代企業文化精神培育的功能[4]。

3.2 設備配置

（1）工業機器人應用實驗室：工業機器人應用實驗室是學生進行實際機器人應用操作的場所。該實驗室應該配備多個工業機器人平臺，其中應包括主流的工業機器人，如SCARA、Delta、協作機器人等，以滿足學生學習和實踐的需要。每個工業機器人平臺應該具備多軸自由度、高精度定位和擴展能力，以適應不同應用場景的需求。此外，實驗室還應該配置適當的工作臺和工具，方便學生進行機器人的組裝、維護和調試等操作。

（2）機器人控制體驗室：機器人控制體驗室是用于學生學習機器人控制系統的重要場所。該實驗室應該配備先進的機器人控制系統，如PLC（可編程邏輯控制器）和多軸控制器。學生可以在這里學習和實踐機器人的編程和控制技術，了解機器人的運動規劃和路徑規劃等相關算法。此外，實驗室還應該配備相應的編程軟件和仿真軟件，方便學生進行算法開發和控制系統的調試。

（3）工業機器人虛擬仿真實訓室：工業機器人虛擬仿真實訓室是用于學生進行虛擬仿真實訓的場所。虛擬仿真實訓軟件可以模擬真實的工業機器人應用場景，以及機器人的運動軌跡、操作流程等。學生可以在虛擬環境中進行機器人的路徑規劃和任務協作等操作，提前熟悉和掌握機器人的應用技術。此外，虛擬仿真實訓室還可以提供故障排除和緊急情況處理的實戰模擬，幫助學生提高應對實際工作中的問題的能力[5]。

（4）工業機器人綜合應用實訓室：工業機器人綜合應用實訓室是學生進行機器人應用實踐的關鍵場所。這個實訓室應該配備多種類型的工業機器人系統，包括用于裝配、焊接、搬運、噴涂等不同的應用場景。每個機器人系統都應該具備先進的傳感器和執行器，以及相應的控制系統和編程軟件。學生可以在這個實訓室中學習并實踐如何將機器人系統應用于不同的工業生產過程，從而掌握機器人應用的技術和能力。

（5）人工智能職業體驗與實踐基地：人工智能職業體驗與實踐基地是用于學生學習人工智能技術在機器人中應用的實踐場所。這個基地應該配備具有人工智能功能的工業機器人系統，如具有視覺識別、語音交互和自主決策能力的機器人。學生可以在這個基地中學習并實踐如何應用人工智能技術來提升工業機器人的感知、判斷和決策能力。此外，基地還應該配備相應的硬件和軟件工具，如深度學習平臺和語音識別系統等，以幫助學生進行相關算法的開發和應用[6]。

（6）工業機器人工作站應用實訓室：工業機器人工作站應用實訓室是用于學生進行工業機器人操作和編程實踐的重要場所。這個實訓室應該配備多個工業機器人工作站，每個工作站都包括具有多軸自由度和高精度定位能力的機器人，以及相應的編程和控制系統。學生可以在這個實訓室中學習和實踐機器人的編程、操作和調試等技術，培養他們在實際工作中熟練運用機器人的能力。此外，實訓室還應該配備工業機器人操作界面和仿真軟件，以提供虛擬實踐和模擬場景的機會。

4 實訓基地運營與管理

4.1 運營模式選擇與管理機制建設

（1）運營模式選擇

學校自主運營：學校可以自主運營實訓基地，通過投入資金、招聘師資和購置設備等方式，獨立承擔實訓基地的運營和管理工作。

企事業單位合作共建：學校可以與企事業單位進行合作，共同投資和建設實訓基地。學校提供教學資源和師資力量，企事業單位提供資金和實踐支持，共同運營和管理實訓基地。

與行業合作的聯合運營：學校可以與行業相關的機構或協會等進行合作，共同建設和運營實訓基地。通過與行業的深度合作，可以更好地滿足行業的需求，并給學生提供更實踐性的學習機會。

（2）管理機制建設

運營模式規范化：明確基地的運營目標、發展方向和服務對象，制定相應的運營計劃和管理制度，通過規范化的運營模式來提高工作效率和管理水平。

資源配置有效化：合理配置師資、設備、資金等資源，保障實訓基地的正常運行。根據實訓需求和師生規模合理規劃資源的使用和調配，確保資源的充分利用和合理分配。

管理體系建設：建立健全的管理體系，包括制定明確的職責分工和崗位職責，建立有效的溝通渠道和監督機制，建立學生管理和安全保障體系，實施質量評價和持續改進等措施[7]。

4.2 實訓基地與企業合作機制

（1）實訓需求調研與對接：實訓基地應該進行需求調研，了解企業對機器人技術人才的需求，包括培養目標、技能要求和實踐項目等。通過對接企業的具體需求，可以確保實訓基地的培養目標與企業的實際需求相一致。

（2）項目合作與開發：實訓基地與企業可以進行項目合作和開發，共同開展機器人應用項目。例如，基地可以與企業聯合開展實際的機器人應用項目，學生可以參與項目的實施過程，從中獲得實踐經驗。這種合作模式可以提高學生對實際工作環境和項目管理的了解[8]。

（3）提供實習與實訓機會：實訓基地可以與企業合作，提供實習和實訓機會給學生。這可以包括學生進入企業的實習機會，以及在企業現場進行實際機器人操作和應用的實訓機會。通過與企業的合作，學生可以獲得更貼近實際工作場景的實踐機會。

（4）開展專業培訓與講座：實訓基地可以邀請企業的專業人員開展培訓課程和講座，讓學生了解行業前沿技術和實際應用案例。這種方式可以增加學生對行業動態的了解，提升他們的專業知識和實踐能力。

（5）人才推薦與就業服務：實訓基地與企業可以建立起人才推薦和就業服務機制，幫助學生與企業對接就業需求。通過與企業的聯系，可以了解企業的招聘需求，為學生提供就業機會，并提供就業指導和咨詢服務。

4.3 實訓基地的持續改進與發展

（1）定期評估與反饋：基地需要定期對教學和實踐效果進行評估，了解學生的反饋，發現問題并及時改進。這可以通過開展學生座談會、調查問卷等方式進行。同時，與行業專家保持溝通，了解行業動態和新技術，以便及時調整教學內容和設備配置。

（2）教學資源優化：根據實訓需求和學生規模，合理配置師資、設備、資金等資源，確保教學資源的充分利用和合理分配。同時，不斷優化教學和實踐環境，提高教學設施的便利性和舒適性，提升學生的學習體驗。

（3）引入新技術和新設備：隨著工業機器人的技術不斷更新換代，實訓基地需要關注新技術和新設備的出現，及時引入新的設備和軟件，保持與行業發展的同步。

（4）培養師資力量：重視師資的培養和發展，提供培訓、進修和學術交流的機會，提高教師的專業水平和教學能力。同時，鼓勵教師參與行業實踐，積累實踐經驗，以便更好地指導學生。

（5）鼓勵學生創新創業：鼓勵學生參與創新創業活動，提供場地、資金和指導，幫助學生將所學知識應用于實踐，增強他們的創新能力和創業意識[9]。

（6）建立發展計劃：根據實訓基地的實際情況和發展目標，制定長期的發展計劃，明確發展路徑和時間表。定期評估發展計劃的執行情況，及時調整和改進，確保實訓基地的持續發展。

5 結語

技師學院工業機器人實訓基地的建設對于培養工業機器人技術人才具有重要意義。通過本研究提出的建議和措施，我們希望能夠為技師學院及其他類似機構提供有益的參考和借鑒，促進技術教育領域的進步與創新。