郭宇超 陈雷 李媛媛

摘  要 阐述应用技术大学机器人工程专业校内实训基地建设的整体思考，从整体布局规划到各训练区功能设计，以人才培养方案中的实践教学作为支撑点，搭建与生产实际相接轨的设备资源，构建具有综合性理念的顶层设计规划方案及软硬件条件兼容的建设新模式。

关键词 应用技术大学;实训基地;机器人工程

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）22-0132-03

Exploration and Practice on Construction of Practical Training Base in Applied Technology University//GUO Yuchao， CHEN Lei，

LI Yuanyuan

Abstract This paper expounds the overall thinking of the construc-tion of the training base of robot engineering specialty in applied technology university. From the overall layout planning to the func-tional design of each training area， the practical teaching in the talenttraining scheme is taken as the support point， and the equipment resources that are in line with the actual production are built， and the top-level design planning scheme with comprehensive concept and the construction new construction with compatible software and hardware conditions are constructed pattern.

Key words applied technology university; training base; robot engi-neering

1 引言

進入21世纪，随着我国社会主义市场经济和社会组织多元化的不断发展，高等教育进入跨越式发展阶段[1]。2002年，我国高等教育迈入大众化进程，高级技师、工程师等高素质高层次人才成为社会急需的人才[2]。应用技术大学作为国家培养应用型人才的重点输送环节，在整个人才就业体系中具有承上启下的作用。随着“中国制造2025”等一系列国家重大战略部署的提出和实施，新时代、新形势下对应用型、复合型人才的需求和培养面临巨大的挑战与抉择。应用型本科教育作为高等教育体系中的重要环节，是一种技术专业型教育。对于工科类专业来说，它培养的是具有技术创新意识、专业基础理论扎实、实践动手能力强、岗位适应能力快、面向企业生产的应用型工程师，能够解决和处理生产实践中的技术问题，因此，实践能力的培养是学校人才培养方案的重点。

实习实训基地是高等教育培养实践能力的重要平台，主要以校外实习基地和校内实训基地进行划分。校外实习基地主要承担认识实习和生产实习等实践教学任务，校内实训基地主要承担校内集中性实践环节的课程任务;前者主要依托企业生产的环境和特点，后者更侧重课程体系中的知识点总结和动手操作。两者都是人才培养方案中实践教学体系的重要组成部分，也是学生职业素养形成的关键环节。

校内实训基地作为应用型人才培养的重要场所，一方面可以加强双师型教师的培养，另一方面为专业技术开发和培训应用等进行资源配置。黑龙江东方学院机器人工程专业于2017年获批教育部普通高等学校新增备案本科专业，2018年正式招收该专业本科生，在发挥自身办学优势的同时，先后与哈尔滨展达机器人有限公司、芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司达成校企合作专业共建协议，积极推动机器人工程专业实习实训基地的建设。

结合国家教育部门对本科教学人才培养体系的指标要求，同时依据应用技术大学自身办学定位的特点，首先确定机器人工程专业人才培养的目标，然后制订新修订的专业人才培养方案。为满足人才培养方案中实践教学体系的实施，实践教学资源需配置相应的实验实训室或校内实训基地，特此制订机器人工程专业校内实训基地建设方案，以满足正常教学使用。关于校内实训基地建设方案的提出，已充分体现机器人工程专业未来发展趋势与应用动向，已考虑工业机器人在生产中的特点和种类，覆盖内容较全面。以提高学生的职业素养和实践能力为目标，以就业和岗位适应性为导向，结合人才培养方案与硬件设施的匹配开展基地建设工作，将实训基地建设成包含实训设备、虚拟仿真、离线编程、创新训练和师资培训等五大类教学资源的校内实践基地。

2 建设规划方案

校内实训基地建设，解决方案以“工业4.0”为背景，紧贴“中国制造2025”发展战略，结合当前最前沿的工业机器人技术，为学校搭建一个培养应用型、复合型人才的平台，同时为工业机器人技术推广和发展提供一个展示舞台，推进区域制造业向智能化改革的步伐[3]。

整体布局规划  机器人校内实训基地总体建设面积约1000 m2，分布在第一教学楼的四个250 m2房间，以工业机器人为主线，按教学模块划分，包括基础训练区、机器人训练区、工业机器人综合训练区、创新实践训练区，具体布局情况如图1～图4所示。四部分区域既相互区分又相互联系，由浅入深，由单机训练到系统集成，由教学机器人到工业机器人，由实训平台模拟到实际工况应用。其知识结构具有连续性，让学生逐步掌握机器人技术、工业机器人现场应用与操作、工业控制与运动控制等机器人实用技术，在掌握机器人高级技术应用的同时，训练学生的动手操作能力和故障检测维护能力。

基础训练区  本区域主要布局三类实训设备，即机电系统连接与控制实训平台、双轴控制实训平台、机器人关节和驱动器实训平台，如图1所示。通过专业基础课程的学习，学生对理论知识的理解通过实训项目进行反馈，主要针对机电类相关的课程开设实训项目。按照现有班级人数分布情况，每种设备五台套，平均每台安排4～5名学生实行小班授课，同一区域每次只设置一门实训，避免相互影响，提高实训质量。

1）机电系统连接与控制实训平台。本单元主要包括交流伺服电机及驱动单元、步进电机及驱动单元、直流电机及调速单元、交流电机及变频器、触摸屏、PLC控件等。

2）双轴控制实训平台。本单元采用CNC模块控制器、XY轴执行机构、Z轴升降气缸、手指气缸、轨迹描绘机构、步进电机及驱动器、编程软件等部分组成。系统具有CNC控制器指令编程、双轴定位运动控制、直线插补技术应用、圆弧插补技术应用、简单物料搬运功能等。

3）机器人关节和驱动器实训平台。本单元采用多个串联关节机构模块、控制软件、气动手爪及附件等组成。通过电脑控制机器人的运动，让学生直观地了解机器人的运动方式以及控制指令，同时可以进行二次开发。

机器人训练区  本区域主要布局四类实训设备，分别是品牌机器人示教实训平台、VR机器人虚拟仿真实训平台、机器人离线编程实训、机器人拆装平台，如图2所示。机器人训练区主要为机器人认识和操作实训开展集中性实训课程，每人实训学时为两周，从虚拟到真实过度，循序渐进，让学生充分了解机器人的应用。ABB和KUKA是世界使用占比最大的机器人，让学生熟悉此类机器人的功能情况，掌握生产中常用的示教方法和编程模式，开阔视野，与生产实际接轨。VR机器人虚拟仿真和机器人离线编程实训平台，通过VR设备和计算机辅助软件的运用，一方面提升学生的学习兴趣，另一方面缓解设备资源数量不足的情况。同时，虚拟软件与机器人拆装平台是配对使用，虚实结合，每个结构均可拆装，使学生更深入了解机器人内部机械结构，锻炼学生动手和装配机器人零部件的能力。

工业机器人综合训练区  本区域主要布局六类实训设备，包括工业机器人焊接工作站、工业机器人搬运工作站、工业机器人冲压工作站、工业机器人视觉分拣工作站、AGV寻迹模块和自动化生产线模块，如图3所示。各类型工作站覆盖了常见工业机器人的类型，如六自由度关节台面型、六自由度关节落地型、并联机器人和SCARA机器人。同时，针对生产制造中工业机器人常见的工作类型进行普及，如搬运码垛、气体保护焊接、冲压、快速分拣和自动化流水线等。

1）工业机器人焊接工作站，主要由六轴机器人、焊机、送丝装置、焊枪、清枪站等组成。设备融合了工业机器人与自动焊接等先进的自动化技术于一体，采用大型钢板落地式结构，让学生了解工业串联弧焊机器人的结构原理，熟悉机器人自动焊接（弧焊）工艺，掌握弧焊工业机器人的编程操作和日常维护作业的基本技巧与方法。

2）工业机器人搬运工作站，主要由六自由度工业机器人、装配物料台、电气控制柜、安全护栏等组成，可完成工业机器人结构的认知、示教系统的控制模式和常用搬运作业工具的使用，实现零件的搬运、码垛、装配等操作。

3）工业机器人视觉分拣工作站，主要由并联机器人、双皮带输送线、机器视觉等组成，融合了工业机器人与机器视觉等先进技术于一体，体现了机器人的分拣和视觉定位跟踪技术，把物料无序随机地放置到输送带上，机器人能够准确抓取工件，进行正确摆放。让学生了解视觉机器的设置模式，掌握系统中出现故障问题进行诊断处理的方法。

4）自动化生产线模块。系统可进行自动上料、识别、分拣、抓取、装配等功能，是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合，可以清楚掌握生产的可控性，实时正确地搜集生产线数据以及进行合理的生产计划编排等。

创新实践训练区  本训练区主要是为机器人工程专业学生参加课外科技创新竞赛搭建的互动平台，通过每学年组织的学生科技创新作品申报项目，经过专家评审批准的给予经费资助，同时为积极参加省级以上项目做准备。场地布局主要包括工具柜、设备台以及作品展柜等，对于有特殊要求的竞赛或项目，也可以搭建临时模拟赛场，充分发挥学生的主观能动性，为学生创造一个实用、好用、管用的实训环境，如图4所示。

3 达成效果

机器人工程专业校内实训基地在经过前提充分调研与论证后，于2019年完成整體建设工作，按照规划和设想的方案，建成四个训练区，实训基地现场如图5所示。同时，按照新版人才培养方案指南，先后完成机器人工程专业两个年级的校内实训任务，课堂效果显著，学生满足度极高。

4 结语

新工科背景下的校内实训基地建设，以应用技术大学机器人工程专业为实例开展建设，依托人才培养方案中的实践教学作为支撑点，搭建与生产实际相接轨的设备资源，进一步契合国家创新驱动战略，保持其在人才培养、社会服务中的先进性、示范性和可持续发展，在多学科交叉融合及优质教学资源共享等方面作了前瞻性规划与设计，并付诸实施，构建了综合性顶层设计方案及软硬件条件支持的可持续发展的建设新模式，并取得较好的建设成效[4]。■

参考文献

[1]宋幸辉，王晓琳，汪洋，等.应用型本科人才培养模式的探索与思考[J].郑州牧业工程高等专科学校学报，2015（3）：28-30.

[2]朱静，沈国良，徐铁军，等.培养应用型本科人才建设校内实习实训基地[J].化工时刊，2019（3）：55-57.

[3]徐生明，杨久川.校企共建智能制造生产性实训基地的研究与实践[J].农机使用与维修，2018（12）：60-62.

[4]杨祖幸，陈艳，赖春霞.实验教学示范中心可持续发展模式探索与实践[J].实验技术与管理，2018（7）：226-223，228.