一、工业机器人行业介绍
工业机器人是针对工业领域使用的高度自动化装置 (多关节机械臂) ;最新的工业机器人和服务机器人等已经可以根据人工智能 (AI) 设定的规则和指示进行运行操作。工业机器人主要由伺服电机、精密减速器、运行控制系统与机器人本体四大部分构成[1,2,3]。
机械臂是工业机器人中最重要的一种类型, 如图1所示。对于操作臂的结构和控制理论的研究, 传统理工学科的综合提供了重要支撑。数学分析工具和方法用于描述机械手空间运动规律;自动化控制和动力学理论为实现期望运动轨迹姿态或力矩大小提供了各种设计思路和分析评估算法;电气自动化技术可用于工业机器人的外围接口设计和传感器扩展其功能;而系统软件技术提供了机械臂运动规划控制的仿真模拟平台;而人工智能 (AI) 深度学习的发展更开启了工业机器人研究发展的另一扇光明的大门。
二、工业机器人产业快速发展对相关技能人才的需求
(一) 智能制造产业的发展对高技能人才的需求
众多制造业大省的城市新建了许多机器人产业园, 看中了国内持续快速增长的工业机器人市场, 如萍乡周边城市长沙在2016年11月10日成立智能制造产业投资基金, 将让长沙成为中国智造中心。截止目前为止, 国内很多地方都成立了机器人相关的产业园。要大力发展机器人产业, 势必要有大量具备高素质、高级技能的专门人才, 而人才短缺恰恰是工业机器人产业发展的重要瓶颈。
(二) 工业机器人应用技能型人才结构性矛盾十分突出
工业机器人应用方面, 国内目前只有少数高职类院校开设了对口专业。从事工业机器人现场编程、工业机器人安装调试、柔性制造生产线现场维护等岗位的技术人员主要来自电气工程、自动化、机电一体化等专业方向的毕业生。该类专业的毕业生上岗前须经过专门的二次培训, 但是短期的突击培训难以达到岗位的要求。萍乡学院机电学院和江西工业工程职业技术学院十分重视机电一体化专业的发展方向和工业机器人专业的开设工作, 分别组织人员到了上海大众长沙公司, 其规划年产能30万辆的汽车生产线拥有上百台各种用途的工业机器人。公司领导就反映现在非常紧缺工业机器人操作人员和生产线维护人员, 企业十分愿意为工业机器人方向的专业毕业生提供实习机会, 同时希望更多的院校开办好工业机器人专业。
(三) 工业机器人操作应用型人才紧缺
工业机器人的系统集成是多学科交叉融合应用的结果, 国家需要培养大量掌握机器人系统基本知识, 且能与工厂生产工艺要求相结合的技术人才。从众多制造企业的招聘要求可以看到, 工业机器人的操作技术人员, 柔性制造生产线现场维护是目前企业中最短缺最急需的。企业购买来了工业机器人, 然而把新进的机器人转变成一台可以用于工业生产的自动化专用设备, 这就需要应用工程师能够结合机器人生产工艺和工件的类型, 结合周边的辅助设施, 通过手动示教编程, 使机器人完成企业要求的具体任务和目标, 提高工厂的生产力和效率, 创造出应有的经济效益。
三、专业人才培养方案
(一) 培养目标
工业机器人技术专业是培养具有工业机器人装配、调试、维修等岗位必备的专业理论知识, 能够识读工业机器人机械装配图纸、分析电气原理图, 能使用工业机器人示教器, 根据目标任务来进行编程实现;对工业机器人驱动器的进行参数设置和调试, 对工业机器人加载视觉系统等传感器;能从事制造业自动化设备和系统的装调改造、运行维护、销售及售后服务等工作的高素质技术技能型人才。
(二) 人才培养规格
1. 知识结构
(1) 掌握工业机器人技术专业相关领域的基本知识和技能。
(2) 掌握工业机器人技术的基本理论和基本技术, 了解工业机器人技术领域科技发展动态。
(3) 熟悉国际、国家关于工业机器人技术标准。
(4) 掌握必需的传感器技术、PLC技术、通信技术、工业机器人技术基础、工业机器人编程与调试、机器人工作站应用和维护等知识和专业技能。
2. 工业机器人技术专业技能要求
(1) 具有常用电工工具和仪器仪表的应用能力;具有常用电子元器件及基本电工电子电路分析测试能力;具有电工电子线路安装、焊接和调试能力;
(2) 具有继电器控制、单片机控制系统、PLC控制系统的设计、装调、制作以及故障分析与处理能力;
(3) 具有电气原理图、元件布局图、接线图等专业图纸的分析与绘制能力;
(4) 具有工业机器人系统的电气线路装配能力;
(5) 具有自动化生产线 (设备) 电气线路、工控设备、工业网络、气动系统的安装、调试与集成能力。
(三) 就业方向与职业规格
本专业主要就业面向上海大众、中联重科、格力电器、海尔集团等制造类规模企业和中小自动化系统生产企业的工业机器人设备安装、调试和售后服务等工作岗位群, 见表2。其中, 初始岗位群包括:机器人设备安装工等工作岗位群;而工业机器人技术专业二次晋升群包括:机器人设备调试工、维修电工、可编程控制系统设计员等岗位群。
(四) 课程结构
在咨询专家学者建议, 深入科研院所以及企事业单位调研, 基本明确了工业机器人技术专业就业职业岗位方向及相关职位所应具备的职业能力。通过与企业深度合作, 以工业机器人技术专业建设为载体, 根据工业机器人行业的需求分析, 将课程分为思想道德素质教育学习、专业基本技能学习、专业选修学习领域课程模块、职业素质拓展学习等4类课程模块, 得到相应课程体系结构, 表3为工业机器人技术专业课程表。培养方案中的专业教学团队, 教学实施安排, 专业实践环节的基本要求及建设建议, 教学实施建议, 学习评价建议。
四、结束语
中国需要大量的科技创新, 因为制造业是其国民经济的主体。能够从基础层面提高经济效益, 工业机器人已经被视为全球经济复苏的技术动力, 而要发展工业机器人, 技术和人才是根本。青年一代, 现在日益受到来自机器人技术和人工智能技术发展所带来的冲击和挑战, 国际市场经济和科技迅猛发展带来的竞争也日益激烈。而机器人应用相关的技术, 实质上恰恰是迎接未来挑战的最理想武器。机器人将解放人类繁琐、恶劣的作业环境, 因此人们可以有更多精力和时间从事更加雄伟的事业, 开创未来世界。通过调研, 明确了工业机器人技术专业设置的培养方案。工业机器人专业的人才培养可分高职、本科和研究生这三个层次。工业机器人产业在中国发展迅速, 工业机器人相关专业人才十分紧缺, 而我国院校中开设的工业机器人技术相关专业的很少, 这种状况的持续肯定无法满足工业机器人产业快速发展的需要。“学校应该为未来培养人才, 向应用型转型发展。”工业机器人技术专业设置的思考和培养方案, 对本科和高职类机电、自动化和控制类专业方向设置具有重要的参考借鉴意义。开设、办好并发展好工业机器人相关专业, 以期早日实现中国制造2025的制造强国发展战略和目标, 而不断努力奋斗。
摘要：随着我国智能制造相关产业的发展, 高技能人才缺口将逐年加大, 高校开设工业机器人技术专业显得尤为重要。现在使用工业机器人进行生产的企业不仅需要从事工业机器人现场安装、编程、调试及售后维护等方面工作的专门技术人才, 还需要机器人自动化柔性制造生产线维护等方面的专门人才, 因此江西省各高校设置和发展工业机器人技术专业显得十分迫切。根据江西省、长株潭等地区的智能制造产业现状, 前期开展了开设工业机器人方向专业的调研, 为机电类学院开办工业机器人技术专业提供可靠的现实依据, 明确了工业机器人技术专业设置的必要性和该专业的培养方案, 总结工业机器人技术专业相关课程教育教学的研究工作。
关键词：智能制造,工业机器人技术,专业设置,培养方案,教育教学研究
参考文献
[1] Luo, Jiawei, Yu, Xiaotian, Yin, Yonghua.Acceleration-level Z2G0 controller for redundant manipulator end-effector tracking[C], International Conference on Fuzzy Systems and Knowledge Discovery.IEEE, 2014.12:860-86.
[2] 吴宪, 马光, 吴伟国等.具有全局特性的冗余度机器人逆解[J].自动化技术与应用, 1999 (6) :22-23.
[3] 刘迎春, 余跃庆, 姜春福.冗余度机器人研究动向[J].机械设计与研究, 2003, 19 (1) :24-27.