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机器人培训总结

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机器人培训总结范文第1篇

关键词: 机电一体化技术专业 工业机器人 课程模式

随着社会发展、科技进步,劳动力的成本不断增加,企业对工业机器人技术及柔性生产线技术的需求越来越强烈,其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高,并向着成套技术和装备的方向发展,机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术。机器人作为一种高技术含量的设备,在使用过程中,其设计、制造、安装、调试、操作、维护等工作需要大量专业技术人员,随着机器人应用的日益广泛和装机容量的直线上升,对这类技术人员的需求变得越来越迫切。

机器人作为高科技的产物,涉及工业设计、机械、电子、传感器、计算机软件、硬件、人机交互、人工智能等多门学科。为此根据辽宁地域特点并结合本院的实际资源情况,确立机电一体化技术专业以常用机电设备为基础,以工业机器人及柔性生产线涉及的机械技术、自动化技术为主线的课程体系。

一、专业建设思路

作为高职院校,我院机电一体化技术专业实行“七三四”的办学模式。七即“七对接”,即机电专业与装配制造业对接,专业设置与职业岗位对接、课程标准与职业标准对接、专业课程体系载体与工业整体设备对接、具体课程载体与设备部件对接、课程内容与岗位任务对接、教学过程和生产过程对接;三即“三围绕”,即学校围绕市场转、专业围绕产业转、人才培养围绕企业转;四即“四岗定位”,设置“岗位基础知识+岗前技能训练+选岗实习+顶岗实习”的“四岗定位”职业岗位导向课程培训包。

二、课程模式

(一)将工业机器人技术与机电一体化技术专业有机结合,首先确立以机器人和柔性生产为载体的课程体系。

1.以机器人技术涉及的操作机和柔性生产线中的机械本体为载体,将各部分分解,确立机械技术学习链。

2.以机器人技术及涉及的控制器、伺服驱动系统和检测传感装置为载体,以柔性生产线技术中涉及的可编程技术、变频器、传感器及触摸屏为载体,将各部分分解,确立自动化技术学习链。

3.以机器人及柔性生产线为载体,对机械技术及自动化技术涉及的知识、能力、技术应用进行综合的训练和强化。

4.以机器人及柔性生产线为载体,完成整个机电一体化技术岗位所需职业能力的培训,实现对机电设备的维护、维修、设备改造、升级、开发等各个岗位的技术应用能力的掌握。

(二)依据上述四岗定位原则配备课程训练包。

技能训练包1:岗位基础知识训练课程。

该培训包课程主要进行机电一体化技术岗位基础知识训练;加强英语能力训练及工业机器人应用技术所需的数学知识的积累及普及计算机操作的训练。

技能训练包2:岗前基础型技能训练。

该培训包课程主要进行机电一体化技术岗前基本能力训练;包括机械、电子、电气基础技能的学习和训练。

技能训练包3:定岗加强技能型训练。

该培训包课程主要针对机电一体化技术固定岗位的典型工作任务进行技能加强训练。

技能训练包4:校企合作课程――选岗实习及顶岗实习。

选岗实习课程安排:依托本地企业,围绕市场,追踪技术的更新发展,不断调整、构建选岗实习课程体系,确立了以下四个选岗实习方向:工业机器人+机床维修技术综合应用方向;气动技术+机床维修技术综合应用方向;可编程技术+机床维修技术综合应用方向;单片机技术+机床维修技术综合应用。

具体安排:每个工厂设置一名教学工程师,学院每个方向配备一名指导教师,在企业内部的厂中校内完成训练任务;每周四天上午在企业学习工作,每周五布置任务在校内自主学习,指导教师每周五汇报总结

参考文献:

[1]张洪涛.机电一体化专业与课程体系的构建 [J].黑龙江科技信息,2011(25).

[2]周宇,陈一峰,张晶.高职院校《工业机器人技术》课程教学改革的探索[J].武汉船舶职业技术学院学报,2012(1).

机器人培训总结范文第2篇

关键词:初中;机器人教育;校本课程;实践研究

如今,机器人产业竞争激烈,所以现在必须从娃娃抓起,打好基础。初中生不像小学生那样年龄太小,也不像高中生课业太繁重,正是进行机器人课程学习的大好时期。而在初中信息技术教材中,只有部分教材引入了机器人的相关课程,且教材内容一般比较滞后,不能符合时代需求,更不能符合学生的学习实际。再加上每个学校的条件不同,不是所有的学校都能开展机器人课程。在这样的背景下,初中机器人校本课程的研究就十分必要。如何让机器人课程校本化,如何设计符合初中生的机器人校本课程,都是信息技术教师需要钻研的重要课题。笔者开展初中机器人校本课程实践研究已有多年,十分关注开发学生创造性的机器人课程设计探索,在平时的教学中,笔者也十分注意不断更新和改进自己的教学方法。教师在开展初中机器人校本课程时,可根据实际情况,选择以下三类课程开展。

一、机器人常态课

教学对象:普通学生。

开展形式:每周一节机器人课,上课地点为普通班级教室,教学内容主要是搭建和简单动力原理学习。教学器材由教师统一保管及发放。

教学建议:首先,因为教学对象是普通学生,学生的学习能力和对课程的兴趣度参差不齐,所以教学的内容应该能激发学生的兴趣,并且内容的总体难度不能太大。第二,教学流程可以采取先介绍元器件名称,再手把手教学搭建,然后学习简单动力原理,再进行半开放课题,最后进行全开放课题的形式开展。这样的教学流程符合学生的学习特点,一开始打好基础、学好理论,然后再慢慢过渡到个性化教学并激发学生的创造性。第三,结合本校活动,展示学生作品。如可以在校园科技艺术节中,特设机器人搭建展示板块,或者开展机器人操控比赛,从而不仅加强了学生的学习成就感,而且向全校学生宣传了机器人教育。第四,因为开展的面广,如没有足够的器材,可以采用虚拟机器人平台教学。

二、机器人特色课

教学对象:对机器人感兴趣的学生。

开展形式:每周固定两节课开展校本特色课,对该课程感兴趣的学生均可报名参加。上课地点为机器人工作室(配置有电脑),教学内容为搭建、原理和机器人基础编程。

教学建议:首先,教学对象可根据实际器材情况进行调整,甚至可以在课前有一个简单的测试筛选,从而保证学生能有足够的设备和电脑进行使用。第二,教学的内容上,搭建、原理的课程作为基础内容,一定要让学生学扎实;编程课程可以以乐高为平台开始教学,从简单的车子轨迹运动,扩展到传感器的学习,再到循环、选择等模块的教学。第三,学生可采取小组学习的模式,不定时开展小组比赛。这样不仅能让不同的学生在小组中找到自己的定位,还能不断地激发学生的学习热情。第四,让学生在每一次参加学习时,都做好活动记录。这不仅可以让他们温故知新,更能无形中形成学生的“课本”和成长记录,是不可多得的学习资源。第五,课堂评价应该主要采取过程性评价方式,因为课程的目的是除了让学生学到知识之外,还能激发学生对机器人的学习兴趣和热情。可通过记录学生每次课的表现,综合每次活动作品、每次小组竞赛、小组协作情况等等内容来进行评价。

三、短期机器人竞赛培训课

教学对象:有一定机器人课程基础的学生和参加机器人比赛的选手。

开展形式:在各项机器人比赛前组织参赛学生,在课后集中进行培训。上课地点为机器人工作室(配置有电脑)。教学内容为相应的比赛内容。

教学建议:首先,要明确这类课程的教学目标不仅仅是要让学生在比赛中获奖,更重要的是让学生在准备比赛的过程中学到更多的知识,学会如何与人协作,学会如何自我改进。其次,在培训前,应让学生自己读懂和理解参赛要求,只有待每一位学生都明确参赛要点后,才能开始课程教学。前期,教师可多在旁边观察并记录,让学生自己摸索解决方案;中期,让学生相互交流方案并相互做裁判打分,这不仅能让学生相互取长补短,更能在模拟裁判中更进一步明确比赛要求;中后期,教师加强指导,协助每一队完成方案改进;后期,学生不断练习,并微调自己的方案。第三,每次课,都必须要求学生做好学习记录,从而能不断回顾总结,并激发出新的想法。第四,因为这类课程时间紧、强度大,学生容易气馁和感到枯燥,所以可以每隔一段时间就进行一次互做小裁判的比赛,并且有明确的奖惩措施,奖惩的内容可以根据学生的特点和具体情况而定,也可以由学生自己约定。

初中机器人校本课程在我国已经有很多学校在开展,但是并未形成理论体系。我国也十分缺乏很好的机器人校本课程教材。可见,初中机器人校本课程未来的发展十分广阔,且其发展的意义也毋庸置疑。希望在广大教育工作者的共同努力下,初中机器人教育的未来会更加灿烂和辉煌!

参考文献:

机器人培训总结范文第3篇

关键词:独立学院;培养质量;学科竞赛;组织;管理

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)17-0160-03

一、引言

独立学院作为民办高校的特殊形式已经存在很多年,是我国高等教育的有效补充。但是,根据教育部的26号令,要求全国的独立学院在2013年之前,全部限期转设。那么独立学院的教育质量是否过硬,培养的学生素质如何,在日益严峻的招生形势下有没有综合竞争力,是摆在所有独立学院面前的问题。组织学生参加学科竞赛是一项检验独立学院培养质量的有效方法。众所周知,学科竞赛是面向全国大学生的综合性赛事,在同一个赛场上,有来自211、985工程的重点院校,也有职业技术学院、民办高校和独立学院。在这样一个公开、平等、广泛的竞赛环境中,是对全国各类大学生的专业知识和综合素质的大检阅。通过学科竞赛这样一个真实、有效的检验学生培养质量的大平台,可以从中看出独立学院对学生培养质量的具体状况。从这个层面上来看,学科竞赛的成绩是独立学院办学质量的一块试金石。

二、独立学院对学科竞赛开展的组织

我校自2008年起,有序地参与了全国大学生机械创新大赛,全国大学电子设计大赛,中国机器人大赛暨Robocup公开赛。这些学科竞赛,都是在相关专业领域中非常有影响力的权威比赛。单以参加中国机器人大赛为例,我校参加了2008年广东中山、2009年湖南长沙、2010年内蒙古鄂尔多斯、2011年甘肃兰州的中国机器人大赛,共获得全国冠军3项,全国亚军1项,全国季军1项,全国一等奖5项,全国二等奖4项,全国三等奖8项。从取得的奖项中,可以反映我校培养的学生,特别是自动化、机械电子工程等本科专业具有了较扎实的专业素质和较强实践能力,从一个侧面反映了我校办学10余年来,学生培养质量的逐步提高。

当然,独立学院特殊的管理体制决定了在学科竞赛方面的开展有别于公办院校。因此以我校参加的中国机器人大赛暨Robocup公开赛为例,总结独立学院在学科竞赛组织与管理中的工作经验。

1.确定赛事和参赛项目

中国机器人大赛暨Robocup公开赛是中国自动化学会机器人竞赛工作委员会主办的全国性大学生赛事,并逐年新增了一些新的比赛项目。这些新增项目对所有院校来说都是新课题,可以在同一个起跑线上来竞争。同时,有些项目较适合本科生,且花费的经费较小如双足竞步机器人和机器人游中国等。因此我校在选择参加中国机器人大赛的比赛项目时,是本着有所为、有所不为的原则来选择的,以求扬长避短,取得好成绩。

2.对学生的选拔与培养

学科竞赛的开展,学生是主要参与者。怎样将合适、优秀的学生选,进行有针对性的训练,是很有学问的。随着时代的变迁,每一届学生都有不同的时代特质,如果采用恒久不变的选拔和培养方式,是不能适应学生的。因此,对学生的选拔和培养是一个方法不断变革和更新的过程。我校在中国机器人大赛的选拔和培训中,逐渐形成了“3+1”的培养方式,即对所有报名参赛的学生进行3轮培训和测试,并逐轮淘汰,最后留下的学生进行1次假期集训。“3+1”培养方式具体情况如下。

(1)对所有报名学生进行宣讲和理论培训,并组织理论考试。报名参加学科竞赛的学生积极性都很高,但他们对比赛的性质和具体的比赛项目、规则以及必备理论知识并不清楚。同时,学科竞赛对学生综合素质的要求极高,必须通过对所有报名学生的宣讲和理论培训来培养他们的素质。从这个方面来讲,学科竞赛的开展,在学生中间起到了最广泛的宣传普及作用,让更多的学生知道所学专业知识的实际用途、实际意义,有效地改善了学生的学习风气,对我校的理论课堂教学起到了积极的促进作用。集中宣讲和理论培训完毕后,进行理论考试。通过考试进行第一轮淘汰。

(2)进行集中面试。理论考试其实并不是一个最理想的选拔方法,学科竞赛对参赛学生的综合素质有很高的要求,因此必须通过面试对参赛学生进行考查。我校结合每一届学生的特点,设置了面试问题,通过对学生的面试,测试出他们的语言表达能力、对是非的判断能力、心理承受能力,等等。

机器人培训总结范文第4篇

关键词:小学机器人教育;数学建模

中图分类号:G622 文献标识码:A 文章编号:1673-8454(2012)10-0065-02

为了更好的培养学生的思维能力与创新能力,机器人教育已成为部分地区小学信息技术课程的一部分。让学生经历采集信息——处理信息——控制动作的过程,领会编程的思想,是机器人教育的主要目标。然而,机器人编程对于小学生来说较抽象、难度较大,实践中,我们可以借助数学领域的建模思想来使机器人编程变得更容易一些。数学建模是指把现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为数学模型,求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题。[1] 建模思想在编程领域的应用可以理解为把现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为程序的模型,并用已有程序模型来解释与解决实际问题。引导学生把编程思想与实际问题相结合,合理构建程序模型,不仅有利于学生已有知识的正迁移,起到举一反三的效果,更有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力,也有利于培养学生简约、严密的思维品质。建模思想在机器人学习中的渗透可以从以下三个方面入手。

第一、从生活入手,把自然语言转化成程序语言

与数学建模相通,要用程序解决问题,首先需要学会把实际问题转化为程序问题,即从复杂的现实现象当中抽取问题的主要因素来分析和讨论,当学生能够用程序的语言描述实际问题,程序建模就基本完成。有两种方法可以培养学生建模的能力:第一种是让学生把机器人想象成自己,自己完成某个任务所要经历的过程也是机器人要经历的过程;第二种是从最简单的实际生活问题入手,一步步引导学生用程序语言描述问题,循序渐进培养学生构建模型的能力。比如,让机器人唱一首曲子。学生说,我在唱曲的时候是一个音符一个音符唱出的,机器人也该这么做。如何编写程序呢?学生说出把发不同音调的发音模块连在一起,顺序执行就能演奏歌曲了。再比如,机器人走一个正四边形。学生说:我在走正四边形的时候需要“前进转弯前进转弯前进转弯前进转弯”。教师追问前进多少?转多少角度的弯?机器人需要用哪些模块来实现?重复的过程怎么处理?再比如,开发一个简单的红绿灯系统,要求五分钟红灯过后是一分钟的黄灯,接着是五分钟的绿灯。教师提出这样的问题:如何控制红灯亮的时间?红绿灯系统只执行一次吗?这样步步引导学生用程序的语言表达实际过程,久而久之,学生就会形成用合理的程序语言来重新描述问题的习惯,建模的方法被应用于编程的过程中,编写程序不再神秘且越来越容易。

第二、 提炼方法,建立并应用解决问题的模型库

在数学领域,针对不同的问题类型,有与之对应的基本关系式,比如体积公式V=abc、路程速度公式S=vt等等,这些关系式使学生能在解析问题之后快速找到与之对应的解决方法。在机器人教育中,应借助具体的编程实例,把重点放在总结和提炼在实际问题中用到的编程方法,构建解决问题的模型库。比如,假设机器人要躲避障碍物,那么就需要不断地判断前方是否有障碍物,要用永远循环,而走正方形需要走出四条相同的边,所以要用多次循环,由多个这样的实例让学生理解需要重复做的事件要用循环程序结构;再比如,在闹钟程序中,如果光线符合天亮的条件,机器人要奏响音乐,反之,机器人要继续判断是否天亮。通过此类实例,学生归纳得出条件判断的事件用分支结构,符合条件后要做的事情填在“是”的分支,不符合条件要做的事情填在“否”的分支;比如演奏歌曲等一般的程序用顺序结构。如此,构建解决问题的基本模型库,便于学生在遇到实际问题时选择使用。

第三、设置图形化模块,解决问题

机器人培训总结范文第5篇

维修电工岗位职业能力的培养,是全国各职业院校众多专业人才培养方案的重点要求。

研究新形势下维修电工学习,不仅是提高教学质量的重要途径,而且对全国职业教育具有重要意义。

本文以工业机器人时代到来为背景,总结我国工业机器人的发展与应用现状,分析当前工业技术发展形势下“维修电工岗位”核心职业能力要求的新变化,归纳适应工业生产发展需求的维修电工岗位对应的学习领域,进而探讨相应学习领域的课程与教学设计,最后提出了维修电工课程设计与能力培养路线图,为当前高职维修电工领域的发展提供思路。

2.工业机器人的发展与应用现状

工业机器人的发展可分为三个阶段:第一代示教再现机器人,目前工业中正大量应用;第二代带感觉的机器人,技术应用基本成熟,工业应用较多;第三代智能机器人,技术正在发展过程中,工业上少量应用。

所以,目前工业上应用的机器人主要是第一代和第二代机器人。

当前国内的工业机器人市场已经逐步走向成熟,且作为全球制造工厂的我国制造业对产品质量和生产率的要求越来越高,人力成本也将不断提高,所以工业机器人的应用已经进入快速发展时期,其应用范围将进一步扩大。

3.工业机器人时代对维修电工岗位职业能力的要求

3.1 自动化生产设备的广泛应用

工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备,其发展与应用对电工行业的影响较为深刻,主要表现在高性能控制器、伺服电动机、各种传感器和HMI设备的大量应用上。

目前在自动化生产设备上,除了常用的继电器、接触器等传统电器设备,还大量应用着以下几类新型电器:控制模块,其中以各种PLC控制器应用最为广泛;电动机驱动装置,常用的设备如变频器、步进电机驱动器、交流伺服驱动器等;电动机,以步进电动机和交流电动机为主;传感器,如光电开关、接近开光等。

3.2 工业机器人的发展应用促进了维修电工岗位核心职业能力的发展与变化

传统维修电工岗位职业能力的重心是继电器-接触器电气系统的安装调试与维护,为了适应生产的需求,当前维修电工岗位的核心职业能力也必需发展变化,应该把重心定位在以PLC控制器为核心的现代电气控制系统的安装调试与维护上。

从岗位核心职业能力的要求上看,新的核心职业能力是对传统职业能力的继承与发展,对当前教学中维修电工岗位职业能力的培养提出了更高的要求。

4.维修电工对应学习领域的发展与变化

4.1 维修电工的学习领域

当前高职院校对维修电工学习领域的设计,主要包括电工技术基本理论与知识、电机拖动与控制基础、常用电气控制设备的使用与维护、电气制图等。这些学习领域只能满足传统继电器-接触器电气控制系统的安装调试与维护的需要,不能适应当前维修电工岗位职业能力的要求。工业机器人时代背景下,维修电工对应的学习领域,需依据新的岗位核心职业能力确定,〃现代电气控制系统安装调试与维护〃对应的学习领域主要包含电工技术基本理论与知识、电机拖动与控制基础知识、PLC控制技术与应用、常用新型电气设备的运用和现代电气控制系统的安装调试与维护这五个学习领域。

4.2 维修电工学习领域的发展与变化

维修电工对应学习领域的发展与变化,是为了培养适应市场需求的实用型技术人才,也是对维修电工教学内容的一次改革。在五个学习领域中,有两个学习领域是继承了传统,另外三个学习领域是"现代电气控制系统安装调试与维护〃这一新的维修电工岗位核心职业能力的新要求。维修电工学习领域的变化,将直接影响维修电工设计,必须重构其对应的体系,学生才能生成新的维修电工核心职业能力。

5.工业机器人时代维修电工学习领域设计

5.1 维修电工课程设计

本文维修电工课程设计的总体原则为:理论知识和实践能力并重,单项技能与综合能力并重。五个学习领域的课程设计整合为四门主要课程,包括电工技术基础课程、电机拖动与控制课程、PLC控制技术课程和现代电气控制系统综合技能课程。

这些课程分为三个类型:基础理论知识型课程、重点单项技能型课程和综合技能应用型。这三个类型把维修电工核心职业能力的培养分为三个阶段:第一阶段是熟悉电工基本理论知识;第二阶段是掌握各种重要单项技能;第三阶段是综合技能应用生成核心职业能力。

5.2 维修电工课程设计与能力培养逻辑

首先,通过电工技术基础课程使学生掌握前人的相关间接知识和经验;然后,通过电机拖动与控制课程和PLC控制技术课程让学生通过单项技能学习快速生成核心职业能力,如电机的结构原理的认知、基本控制电路的安装调试能力、PLC程序设计能力、PLC控制系统安装与调试能力;最后,通过现代电气控制系统综合技能课程一方面灵活增加学生对新型电气设备(变频器、伺服驱动器、传感器和HM丨设备等)的学习,另一方面培养学生现代电气控制系统安装调试与维护的综合职业能力。维修电工的课程设计与能力培养逻辑,以培养学生可持续发展的实践能力为最终目标,确保能够通过课程教学活动高效生成高技能实用型人才。

6.总结和展望

维修电工岗位职业能力的培养,是全国各职业院校现开设的众多专业人才培养方案中所重点要求的培养目标,所以在工业机器人时代到来的新形势下,对维修电工进行研究十分必要和重要。

机器人培训总结范文第6篇

一、运用乐高机器人教学,发展学生的创新能力。

有关创新,江总书记曾多次强调:创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力!细细体会这句话,我们能深切地感受到江总书记对创新的重视。孩子是我们祖国发展的未来,因此我们在平时教学中要注意培养学生的创新思维能力。

运用乐高机器人辅助教学,充分发挥其操作便捷、结构善变等优势,有利于激发学生的创新思维。如何让学生体验和认同创新的过程和创新的价值。如在2011年挑战赛任务“gateway”中,制定的规则是机器人每完成将得分物体投放进篮筐的动作后,可以得1分,而如何设计能快速投放得分物体的机器人,如何提高机器人的对抗性,稳定性,如何制定适合自己机型特点的战术等具体细节则是由学生自行设计的研究的。这是个开放题,需要考察学生的团队协作能力、构思设计能力、应变能力,还有编程知识、动手能力等。从比赛任务来看,明显对鼓励学生的创新设计思维有积极意义。

二、运用乐高机器人辅助教学,激发学生学习的兴趣

兴趣是学习的最好老师兴趣是孩子接受教育的感情基础,是非智力因素中最为活跃的一个,是入门的向导,是他们探求知识、促进思维发展的巨大动力,而成功的教学,所需的不是强制,而是要激发学生学习的兴趣。因此,我们在对孩子进行技能培训的同时,更应该通过丰富多彩的教学内容,使孩子们享受学习和游戏的乐趣,自觉地产生学习的积极性和主动性。兴趣可以孕育希望,可以滋生动力,所以教学中我们应大胆采用多种形式的教学方式和教学手段,寓教于乐,使学生在轻松、愉快、和谐的环境中主动接受教育,逐步培养学习机器人的兴趣

例如在教学《电能从哪里来》这一课时,利用乐高机器人独有的马达、灯泡、连接线、梁、轴等材料,让学生经历小电动机发电并点亮灯泡的过程。当学生拿到这些“稀奇”的材料后,马上被它的新颖所吸引,开始情不自禁地研究起来,很快孩子们在自己的努力下观察到了动能转化成电能,并点亮小灯泡的一幕,这让他们兴奋不已。有几个小组更是乘胜追击,他们还发现了小电动机转动的越快小灯泡就会越亮。当学生说出这一发现后,其他小组马上动手验证起来,探究兴趣十分浓厚。在这个学习过程中,我深刻体会到学生对此活动的喜爱,对获得知识的渴望及对探索知识的主动。

三、运用乐高机器人辅助教学,让学生有主人公的感觉。

在传统的教学模式中教学基本上就是教师讲、学生听,这往往使学生处于被动的学习状态。新课程改革中,教育理论工作者与教师们达成了一种共识:教学是教师的教与学生的学的统一,这种统一的实质是交往。教学是一种对话、一种沟通,是合作、共建,是以教促学、互教互学。

老师以这种教育观点为指导,大胆尝试性的在机器人课堂教学中采取了这种交往式的教学方法。在基础理论的讲解中,老师们精心设计了大量的问题,学生可以自由发表不同见解,同时学生也可以随时提出有关的问题供大家进行讨论。在机器人身体搭建、大脑编程部分,我和学生共同讨论、设计机器人的不同组成与功能部分,最后有效控制和选择实现。这样一来,学生就会很自然的融入到整个教学活动过程,充分体验到了学习主人公的感觉,调动了学生的兴趣与积极性,达到了很好的教学效果。

四、参加机器人比赛,更能锻炼孩子的耐心和意志力

机器人培训总结范文第7篇

摘 要:本文介绍了理实一体化课程弧焊机器人操作与编程精品教材的开发与建设过程。教材开发与课程开发密不可分,教材与课程的开发都应基于企业岗位的需求与人才培养目标。精品教材的打造更是修订与使用多次循环的结果。

关键词 :理实一体化课程 弧焊机器人操作与编程 精品教材 课程开发 立体化资源

课 题:北京市职业院校教师素质提高工程·优秀青年骨干教师培养计划项目资助。

一、开发理实一体化课程弧焊机器人操作与编程教材的必要性

大型焊接结构及新型结构材料的应用对焊接技术提出了很高的要求,反过来也促进了焊接技术与焊接工艺的发展,促进了焊接生产的机械化和自动化。弧焊机器人、点焊机器人、自动焊接生产线在我国制造业中应用越来越广泛。虽然,国内关于机器人方面的专著、教材已经有很多,但普遍是偏向理论与研究,不能满足实际操作与应用的需要,更没有适合高职层次的以弧焊机器人操作与编程为主的教材。目前企业的弧焊机器人操作与编程人员的培养只能依靠各种机器人生产厂家的培训或产品使用手册,缺乏相关的系统学习与理论指导,因此,开发以操作为主,兼顾基本理论的高职弧焊机器人操作方面的教材是十分必要的。

二、教材开发方法与过程

该教材的开发以培养学生综合素质为基础,以职业能力为本位;以企业需求为基本依据,以就业为导向;适应企业技术发展,体现教学内容的先进性和前瞻性。

1.进行企业调研明确设置课程的必要性

在进行课程开发之前,我们针对北京在制造业中的焊接技术应用情况进行了企业调研,如航天一院211厂、航天二院699厂、航天二院283厂、北京中丽制机工程有限公司、北京地铁车辆厂、北京重型电机厂等。通过对企业专家工人访谈,提取典型工作任务,分析岗位职业能力,按照人才培养目标、就业岗位要求,在课程体系中设置了旨在培养技能应用、职业素质及社会、方法能力的核心课程,如焊接结构生产、焊接方法与设备、弧焊机器人操作与编程等。

该课程的设置主要围绕自动焊接中弧焊机器人的基本操作与编程内容。通过该课程学习,使学生掌握工业机器人的应用,如搬运、码垛及弧焊机器人的自动焊接技术和焊接工艺知识和配套设备的使用能力。同时通过焊接工艺与自动化技术的系统学习,使学生具备理论基础的应用能力,奠定可持续发展的基础。

2.根据课程目标确定教学内容与教学项目

依据焊接技术及自动化专业对焊接机器人操作与编程高端技能型人才的培养目标要求,课程内容主要包含工业机器人的基本概念、分类及应用,弧焊机器人的基本操作与编程等。为实现理实一体化教学,教学项目的设计要基于工作过程。该课程共包含六个项目,每个项目包含1~2个工作任务,项目内容编排按照学习目标,知识准备、任务实施、教学评价、学后感言及思考与练习。实现以源于企业的真实工作任务为载体,以学生为主体,通过“教学训做评”一体化教学,培养学生机器人操作与编程的能力;满足现代制造企业机器人相关工作岗位对高端技能型人才的专业技术能力、职业素养和创新能力的培养要求。

3.立体化教学资源的开发与建设

为激发学生的学习兴趣,加强学习效果,与该教材配套开发了多种立体化教学资源。如设备图片,实时录像及二、三维动画,仿真软件及网络教学环境等。仿真训练还可以提高设备安全性,使用离线编程软件,进行计算机仿真操作,如机器人选型、机器人操作、机器人编程及典型焊接接头的焊接仿真训练,使学生在虚拟环境下完成机器人操作的基本训练,以便在实际环境实训时提高设备的安全性。以网络教学平台为学生提供自主学习之便,将课程资料如课程标准、技术资料、电子教案、多媒体课件、习题、自我检测及课程问卷等全部上网,学生可以通过网络实现自主学习。

三、教材特色

教材的编写贯彻先进的教学理念,以技能训练为主线,相关知识为支撑,重点培养学生的操作能力。教材特色与创新体现在以下几个方面。

一是构建基于工作过程的教材体系结构,以学生为中心,实现理实一体化教学。该教材打破了传统教材的章节体系结构,采用了更加适合于职业技能型人才培养的基于工作过程的项目和任务的内容体系结构。将学习任务及要求在“工作任务书”中进行描述;将完成任务必需的理论知识和操作方法在每一任务的“知识准备”中进行陈述;将教学组织和实施方法在“任务实施”中进行建议;将每一项目的教学效果在“教学评价”和“学后感言”中进行总结和反思;将新技术、新知识在“知识拓展”中进行介绍。这样的教材体系结构便于实现以学生为中心,进行理实一体化教学,学生边学边练,通过学习可以掌握机器人弧焊岗位所要求的操作技能。

二是符合专业人才培养目标和课程标准,以真实工作任务为载体,循序渐进学习理论知识、掌握专业技能、培养职业素质,满足企业对高端技术技能型人才的岗位需求。该教材经历了从讲义校本教材教材出版的积累和完善过程,以编者多年的企业经历及对机器人焊接岗位人才要求的调研,以企业实际案例为基础,依据该专业对弧焊机器人应用方面高端技术技能型人才的培养目标,广泛征求了企业专家和同类学校教师的意见,以企业应用广泛、销量世界排名第一的ABB机器人为例,介绍其基本操作与编程方法,以达到触类旁通的目的,在实际操作中学会工业机器人的基本理论。

从认识工业机器人、手动操纵机器人、工业机器人编程、典型接头焊接与编程、工业机器人的离线编程等方面,由浅到深、由简单到复杂、由局部到全部,使学生按照认知规律,理解工业机器人的结构和工作原理,掌握机器人操纵与编程的方法。项目内容涵盖了工业机器人及弧焊应用的主要内容,每个任务在相关的理论知识陈述之后,安排学生动手操纵机器人,并使学生在掌握理论、提高技能的同时逐步建立规范的工作意识。

三是填补了国内高职层次弧焊机器人操作类教材的空白,提升了焊接技术及自动化专业毕业生的应用层次。该教材的出版填补了国内高职层次弧焊机器人操作教材的空白。学生通过学习可以掌握先进的机器人焊接技术,从而提升了毕业生的应用层次。

四是与企业技术人员共同开发,使教材的内容与使用更符合企业的岗位要求。

四、教材使用效果

作为专业核心课程教材,在学校2006级焊接技术及自动化专业学生作为讲义使用;根据使用情况经过修订编写出校本教材在2007级和2008级学生中使用;经过再修订于2011年4月正式出版,出版教材已作为学校2009级以后学生的教学用书。该教材在2013年经过遴选被评为北京市高等教育精品教材。

使用该教材进行教学,使学生在“做中学,学中做”, 将教、学、训、做、评融于项目之中,达到理论与实践一体化,课堂与实训地点一体化,任务内容和工作内容一体化。学生经过学习,能够熟练掌握弧焊机器人的操作与编程方法,将学生培养成走出校门就能满足企业对弧焊机器人操作与编程人员的岗位需求。通过使用该教材进行教学,学校焊接技术及自动化专业的毕业生已在首都航天机械厂、北京中丽制机工程有限公司、北京地铁车辆有限公司等企业从事机器人焊接岗位工作,为北京制造业输送了掌握先进机器人焊接技术的高端技能型人才。

机器人培训总结范文第8篇

在工业机器人发展的几十年过程中,美国、法国、德国、日本这四个传统工业强国都分别经历了什么?取人之长,补己之短。对于目前亟需完成产业升级、促进经济转型的中国来说,发达国家的工业机器人的历史发展路径无疑具有指导和借鉴意义。在下一代机器人技术成熟之前,中国工业机器人产业需要抓紧这一段弥足珍贵的赶超时间,实现跨越式发展。

在机器人发展历史中,曾有过日本在1980年被誉为“工业机器人普及元年”的记载。而当今业内人士普遍认为2014年是“中国机器人元年”。“元年”在这里包含两方面含义。一方面,2014年我国工业机器人市场销量超过日本市场,坐实全球第一大市场的地位;另一方面,日本自20世纪80年代起机器人使用量曾快速增长,预计从2014年起,我国的机器人市场也将进入与日本类似的、长达数十年的高速增长期。与机器人相关的企业、用户、地方政府、产业园区、投资者和科研机构对市场数据的关注度开始大幅增加。一时间,似乎所有业内人士都在等待机器人市场更大的爆发。这是国人对我国工业机器人产业兴起的由衷期盼。

在我国七大战略性新兴产业中,有五大产业涉及智能制造装备,其中机器人是其中最核心的装备。技术的发展总要与社会经济发展相协调,机器人市场的繁荣无疑加快了国产机器人技术的进步。客观地看,我国机器人产业还十分薄弱,目前,国产工业机器人的国内市场占有率不超过10%。

本文针对国内工业机器人市场的爆发引出了两点思考:我国的工业机器人产业应如何提升?什么样的机器人成长道路才能更好地促进我国经济的发展?

我们在关注机器人市场的同时,更需要关注机器人产业背后的发展规律。国外许多发达国家的机器人产业已走在了我们前面,他们的发展经验和教训值得我们吸取和借鉴。美国偏重基础研究模式,法国则注重研发培训交流模式,德国采用以技术促经济的模式,而日本则发展产业融合模式。这些,在其特定的历史背景和各自国家不同的发展阶段中起到了积极的作用。但我们也应看到,任何模式都有其局限性和时效性,在促进产业发展的同时也带来了不少问题。

能否拿到美国“绿卡”?

虽然工业机器人出生在美国,然而半个世纪以来其受重视的程度却忽高忽低,可以说工业机器人在美国拿的是“短期offer”。美国工业机器人尽管前期的技术相对成熟,但由于没有采取正确的策略,失去了大部分市场,没能更多地发挥出先进技术推动经济发展的优势。现在,美国提出“重振制造业”,其所关心的是新一轮全球竞争中的产业优势,当然也不排除因就业岗位而重新关注制造业的成份。美国将研发重心放在了如何利用机器人改善工作环境,辅助生产的同时吸引工人,而并非替代人工。工业机器人在美国的诞生与成长

1960年,美国联合控制公司买下美国机器人发明者乔治·德沃尔(George Devol)的专利,成立优尼梅生(Unimation)公司,生产出了第一批工业用途的机器人,称为优尼曼特(Unimate)。而“工业机器人”(Industrial Robot)一词由美国“金属市场报”于当年提出。20世纪70年代中期以前,美国是工业机器人最大的生产、出口和技术转让国。此后,由于政府减少了研究开发方面的资助,一些具有重大突破性的机器人技术则由美国公司以与国外公司合作,或引进相关技术而得到。美国市场中,国产机器人的比例一再下降,Unimation公司更是在1988年被瑞士的史陶比尔(Staubli)集团收购。

从1986年开始,美国的工业机器人产量的增长率开始下降,当时最大的机器人制造公司GMF闲置了三分之一的劳动力。但同时,美国的Adept公司和CA公司的机器人产量却逐年上升。原因是这两家公司针对美国家电和电子行业的需求,发挥出自身专长,生产出带有视觉功能的装配机器人,利用下一代技术迎合了用户的新需求,占领了美国60%的机器人市场。因此,与其说当时机器人市场饱和,不如说当时主流机器人产品的性能满足不了客户的实际需要。上世纪80年代很多美国公司和研究机构认为,在自动化生产中是否使用机器人,应根据自身的实际需要,不能盲目追求高新技术。实际上,要主动贴近市场需求并开发出适合的产品是不容易的。

机器人技术和产品最先在美国出现并非偶然,它是美国社会技术和经济发展的必然结果,也是在社会需求的刺激下经历了相当长的储备时间之后才实现的。由于美国过分强调基础研究,没有重视将机器人技术与本国的经济发展和社会需求相结合,因此后续也就没有能够形成更具竞争力的工业机器人产业。制造业的争议一直存在

受制造业背景的影响,工业机器人在上世纪的美国发展的很不顺利。美国制造业的争议和分歧体现在宏观的产业政策、中观的公司模式和微观的产品应用等多个层面。

上世纪80-90年代,由于重视产业政策,经济飞速发展,日本对美国产生了很大的竞争优势,一场有关产业政策的大辩论在美国学界率先兴起,而后迅速遍及世界各地。在美国的这场大辩论中,仅有少数学者对机器人产业政策表示认同。这一时期的美国政府也确实未能够对工业机器人提供有力的产业扶持。结果,工业机器人领域的“四大巨头”没有一家来自美国,美国错失了上世纪80年代工业机器人发展的黄金期。

美国企业与其他国家的企业一样,希望将技术优势转化为市场优势,但相比而言,他们更乐意促进新技术浪潮的诞生,并由此开创一个新兴行业,而非直接定位于使用新技术、生产新产品。他们更倾向于不生产成品,而是设计与升级核心部件,或掌握不断升级的品牌。

美国机器人公司最早投入到工业机器人产业,反映出美国具有刺激新产业的大环境,但大部分的竞争优势到此便即告结束。因工会制度和企业外部环境的影响,美国企业把工业机器人的发展方向引至功能复杂的机型,以及较冷门、差异较大的产业领域,没有在工业装备制造领域形成规模化、系列化的竞争优势。目前占美国工业机器人市场份额最大的是汽车生产领域,其主要供应商是瑞士的ABB以及日本的发那科(FANUC)等企业。工业机器人诞生于美国,结果产业浪潮的中心却离开了美国。归途?征途!

美国需要什么样的工业机器人?或者说什么样的工业机器人能够在美国重新立足,并得到重用?其关键在于美国机器人创造的价值和附加价值是否够高,找到了高价值空间也就找到了归途。

生产制造行业目前所面临的挑战已由降低成本转变为提高效率。例如,就2014年初报道的谷歌(Google)和富士康(Foxconn)合作开发新的机器人制造技术一事,有人认为,自动化制造流程可能给美国经济带来福音,由于这种模式在提升生产效率的同时还能降低人工成本,所以有望吸引这类企业重返美国;同时,还有人担心,在失业率高企、收入高度分化的当下,这种模式反而会将美国工人群体中仅存的一些中产阶级彻底消灭。尽管机器人将在制造业中占据多大比例仍有待观察,然而美国在这一领域无疑已进入转型阶段,其中涉及的种种问题也十分复杂,远不是“要机器人还是要就业”这么简单。

从应用普及的角度来看,美国的工业机器人年销售数量仅次于日本,算是领先国家之一。美国工业机器人之前的发展模式其实是应用与服务模式,即采购、成套设计、安装调试与后续服务相结合。美国国内生产普通的工业机器人较少,企业需要机器人时通常由工程公司进口,再自行设计、制造配套的外围设备,完成交钥匙工程。因此,美国当前所谋求的不仅仅是在已经成熟的大规模生产领域对“传统”机器人的进一步应用普及或功能完善,而是结合其新的经济发展战略,将智能化的“新一代”机器人进一步普及到各种个性化、定制化产业的中小型企业中。这一战略的实施目的是达到技术上的重大领先以及整个社会生产力的根本性提高。因此无论是从技术水准还是影响意义来说,美国对工业机器人产业的发展定位都是非常高的。美国工业机器人的未来之路,是归途,更是征途。美国工业机器人的转型与创新

在美国为创新而生的体系中,随着应用环境和需求环境的改变,美国工业机器人的转型与创新主要表现在以下三个方面:一是生产线以外服务功能的增加,二是基于通用操作系统的机器人开发平台,三是与3D打印等先进制造方式、技术的结合。

截至目前,多数工业机器人都是针对具体的任务而设计的,流水线环境下开发程度较高,脱离该环境后通用性极低。另外,从2011年美国各行业的机器人密度(每万名生产工人所占有各种用途工业机器人的数量)来看,汽车行业是 1104台/万人,但其他行业却只有 72台/万人,发展很不均衡。在美国机器人发展路线图中,未来工业机器人的发展中将较少专注于大规模生产,而更多地集中在生产定制产品上。与之对应的公司不再是通用汽车等大规模生产实体,而更多的是中小型企业的生产。这样的经济更加依赖适应性、易用性等因素,以利于小批量订购产品。通过开发和采用下一代机器人技术可以使美国继续引领世界,有利于提高工业生产效率,尤其是有利于中小型企业。这类工业机器人(例如美国Rethink Robotics公司的机器人Baxter)正在从工业流水线用机器人向工业环境下的服务机器人转变。

手机行业随着iPhone的出现而被彻底颠覆,硬件通用化、软件平台化、应用个性化是当前智能手机的主流趋势,机器人也在向这一趋势发展。可以说,工业机器人通用操作系统发展背后的源动力是对成功商业模式的复制和模仿。例如,美国谷歌(Google)公司正在考虑创造一个通用性更强的平台,以便以更低的成本应用于各行各业。众所周知,谷歌开发的安卓(Android)系统是一款廉价、易用、易传播的系统,若能够在机器人领域也实现该特性,势必为整个机器人行业带来翻天覆地的变化。另外,美国Willow Garage公司也开发了机器人操作系统ROS,领衔十余家公司成立ROS-Industrial联盟(RIC),试图实现打造开源机器人平台的梦想。

技术密集型生产的高科技产品需要的是更先进的自动化水平,将不局限于流水线生产模式,机器人与3D打印的结合便是如此。3D打印是增材制造技术的一种表现,能够“凭空”打印出想象中的任何物品。3D打印技术能制造出更多类型、更高质量的机器人。从打印到组装,机器人能够实现全自动化3D打印,“克隆”自身。机器人技术又能助力3D自动化制造,机器人甚至可以“打印”智慧城市的各种建筑模块并进行“安装”。两者的结合,使得其强大的制造力和广泛的应用为我们的世界带来一个全新的格局。机器人与商业息息相关

2010年美国《商业周刊》(Businessweek)杂志曾推出了“全球最先进机器人排行榜”。全球排名前10的先进机器人八成来自美国,没有一款是工业机器人。同时无法忽略的是,自动化对美国就业市场的影响至今仍不确定,连在最富想象力的美国大片中,对工业机器人重视程度都表现的非常吝啬。这不能不说工业机器人在美国社会中的地位有限。

在美国的创新中,技术领先但商业失败的例子很多,美国也比其他国家更重视商业运作。商业机会将使得美国本土工业机器人获得“绿卡”。美国新一轮工业机器人发展的立足点,一定与商业有关。美国商业领域的创新一直是我国各行业积极学习与模仿的对象。从谷歌与富士康(Foxconn)的合作,我们可以看出,从商业角度出发去探索工业机器人的发展方式,美国已开始行动。

法国工业机器人的复兴之路

科技能够为社会带来进步,但也会为传统制造业带来困扰:接受高科技,往往意味着对已有人力资源大幅度的调整。法国在社会的科技进步历程中,曾一度通过放弃发展工业机器人来缓解产业结构转型的问题,但至今仍无法解决劳动力升级的大趋势下应用型人才短缺的问题。我国发展机器人产业,需借鉴法国的得失,探索通过培育应用型人才来提升高新技术产业快速发展的道路。法国工业机器人曾是后起之秀

法国曾是欧洲的机器人强国。虽然在20世纪70年代末才大规模开展机器人技术的研发,与美国和日本相比已经晚了很多,但随后其发展非常迅速。根据国际机器人联合会(IFR)公布的数字,法国的机器人总数在1986年已处于世界第4位,欧洲第2位。当时法国大概有50家机器人制造公司和23个机器人研究中心。法国机器人的应用水平和应用范围也达到了世界先进水平,个别应用场合甚至超过了日本。汽车产业是法国工业机器人最大的用户,大约占法国机器人总数的40.9%。法国汽车产业的机器人中,77.6%是国产机器人。这主要是由于汽车集团内部自研自用所导致的,同时投资的良性循环也引发了机器人的大量安装。

法国机器人的研制和开发能够在起步较晚的情况下奋起直追,除了其原有较强的工业基础之外,主要还有以下几方面的原因:一是法国政府大力支持研究计划,建立了完整的科学技术体系。法国很重视通过附属于政府机构的机器人实验室来开展研究工作。当时政府每年投资1亿多美元用于机器人的研制。二是法国注重基础研究和专业人员的培训。几乎所有的大学都设有机器人学系,使之成为像计算机科学那样普及的一门课程。法国政府在1983-1985年的三年中,曾投资3.5亿美元用于机器人的研究开发和专家培训。三是法国注重国际合作与技术交流。法国在机器人的研发上走联合之路,即注重国际间,特别是欧洲国家之间的合作与交流。原法国总统密特朗提议的“尤里卡”计划的合作项目中,涉及机器人的有9项之多。四是法国注重计划性。法国制定的机器人研发计划,虽然也和许多国家一样是以政府为核心来协调各部门、组织和企业等机构,但非常重视对不同的研究领域和需求,制订不同的、有针对性的计划。关键时刻政府“缺位”

法国的工业机器人新安装数从1986年开始明显下降,随后其工业机器人产业逐渐走下坡路,到2010年工业机器人仅处于世界第10位,欧洲第4位。机器人安装速度下降有以下原因:一是从技术来看,第一代示教再现机器人已无法满足更多需求,而下一代机器人的技术开发尚需一段时间。二是从市场需求看,原有的机器人应用大户如汽车产业和机械制造业的需求已日趋饱和。三是从社会观念上看,20世纪70-80年代那种认为机器人是产业竞争新武器的神话已被人们逐渐打破。

但除此之外还有因政府“缺位”导致的深层次原因:一是在研究合作方面,法国的大学及一些独立性研究课题过于偏重基础性研究,又与工业界合作较少,随之产生了基础研究与实际需求相脱节的问题。二是在技术融合方面,同样具有划时代意义的汽车生产技术和机器人应用技术未达到携手共进的效果,基于应用层面的新技术开发程度不够。三是产业布局方面,法国未形成具有规模和竞争力的工业机器人产业,以至于后来大部分企业被国外公司所收购,仅有几家小型企业留存。例如,在1999年意大利主营工业自动化系统和机器人的柯马(COMAU)公司,分别并购了法国西雅基(sciaky)公司和雷诺(Renault)汽车公司中各自独立的机器人子公司。复兴之路伊始

基于欧洲合作“开放框架”的尤里卡计划(Eureca Program)对法国工业机器人产业帮助较少,未能及时拿出具有前瞻性的国家产业战略又让法国工业机器人错失了发展良机。但近年来法国重整旗鼓,重新走上了工业机器人的复兴之路。2012年5月阿尔诺·蒙特布尔(Arnaud Montebourg)出任新成立的生产振兴部部长一职,他在出席当月的第三届里昂创新机器人展览会时表示,目前法国机器人技术发展整体水平十分落后,法国政府将重点发展这一领域。此外,他还宣布启动一项投资1亿欧元的机器人计划,以提高法国在该领域的竞争力。虽然法国的工业机器人技术正处于起步阶段,但他对未来前景充满信心。这位部长的目标是,到2020年,法国成为这一领域的“全球领跑者”。并表示,“到2020年,法国必须跻身机器人技术全球领先者的行列!”此外,蒙特布尔部长认为,机器人技术领域将会为法国创造“数十万个就业岗位”。目前,德国拥有约10万台机器人,而法国仅拥有约3.5万台机器人。

2014年3月4日,蒙特布尔部长在考察巴黎的一处无人驾驶微型车项目时的讲话中再次提及机器人的投资和预期的效果——法国政府计划从2014年至2020年的7年时间里在机器人领域投资8亿-10亿欧元,并且机器人的应用将涉及到各个领域。法国机器人行业协会主席布鲁诺·博内尔(Bruno Bonnell)表示,在机器人领域发生变革带来的影响将更甚于19世纪的工业革命。为了出发,还要为了走的更远

早年间,法国仅从满足国内需求和市场出发进行工业机器人的研制,既未像德国那样把工业机器人当作国际竞争的手段,也未像日本那样让汽车产业和工业机器人产业齐头并进。而今的工业机器人复兴之路仍是从解决目前的社会就业需求出发,还没能在产业方面拿出更多的有效措施。法国希望把发展工业机器人、创造就业空间当作机器人复兴之路的起点,但是如果不着手大力发展本土的工业机器人产业,法国的制造业将再次犯下战略性错误。

从技术角度来看,法国面临的问题相当严峻。迄今为止,全世界已投入使用的工业机器人已发展到了第三代。1986年,法国生产线上广泛使用的是从事焊接、喷漆、上下料重复性作业的第一代机器人。同期德国进行技术攻关、产品升级的是具有感知功能,可在轨道上活动,并能做组装之类较为复杂性工作的第二代机器人。在第二代基础上,目前德国、日本已具有初步判断思考和处理问题等功能的第三代机器人。法国在服务机器人方面虽然有数个多年研究的、具有国际领先水平的研发团队,但在第三代和第四代工业机器人的技术与经验方面,其积累仍显不足。别忘了路上的绊脚石

机器人技术集合高智力、高技术于一体,是知识密集型技术,它的发展必须依靠创造性智力劳动。所以,机器人产业的发展不仅取决于支持它的硬设备,更重要的还取决于支持它发展的人才智力。不仅如此,其对应的人才培养模式也有“实践出真知”的特点。20世纪80年代,雷诺(Renault)汽车公司能够主动密切地与政府附设的研究机构合作,为本公司采用的汽车装配线成功地制造机器人的研发方式本来是一个很好的产学研合作模式,但却仅仅停留在了第一代工业机器人阶段上。从法国20世纪工业机器人组织研发过程中留下的遗憾可以看出,按照学、研、产单一的线性顺序来发展第三代工业机器人乃至第四代工业机器人领域,已无法满足这一技术研发的组织规律。

良好的产学研合作模式能够助推产业结构的转型和升级。将应用型人才从使用工具者转变为优化工具者,甚至是开发工具者,是产业发展过程中人才培养和人才竞争的有效手段。无论从产业发展的人才储备角度看,还是从工业机器人有效研发的角度看,应用型人才基础薄弱等因素使法国发展工业机器人产业无法在短时间内追赶和超过德国。如何让应用型人才,尤其是从高校毕业后直接进入到企业,并拥有参与工业机器人的现场经验和创新动力的人才,能够肩负起研发第四代工业机器人的重任,是法国工业机器人复兴路上的新课题,也是让现代知识管理理论能够得到有效实践的重要选择。

应用型人才的缺失让法国工业机器人等高新技术产业的成长步履蹒跚,忽视高校等研究机构与工业界的研发合作,尤其是人才培养合作,使法国工业机器人增速缓慢。我国必须全面重视机器人和自动化技术人才培养和教育,仅仅依靠现有的高校教学内容和模式是远远不够的。应用型人才是工业机器人发展的关键,也是中国工业机器人赶超发展的关键。

德国工业4.0“续签”工业机器人

工业机器人在上世纪80-90年代的德国工业和经济发展中起到了两个重要作用,一是在以技术竞争为主的国家发展战略推进中起到了示范带头作用。二是在“工业2.0”向“3.0”升级的过程中起到了承前启后的作用。而今,德国率先出台的“工业4.0”方案又将依靠机器人,德国“质造”与“智造”都离不开机器人的支持和帮助。质量的保证是提高智能工业发展水平的前提和基础,我国制造工艺与质量水平的整体提升同样也离不开工业机器人的大力协助。“白手起家”的欧洲冠军

比起1967年日本从美国就已进口第一台工业机器人,德国起步较晚,同时面临重重困难。1970年,前联邦德国开始涉足机器人领域时遇到了经济环境不景气的压力,研发经费不足,设备投资逐渐下降。但政府认识到他们在技术积累上的优势,应该实行以技术促进经济发展的政策。当时前联邦德国的一位技术研究部部长认为:“世界一切发达国家都在利用技术手段改进经济状况。国家间的差距关键在于是否开展被工业利用的技术革新。通过研发活动增强国际竞争力能很好地改善前联邦德国的整个经济状况。”后来,前联邦德国的实践与成就证实了他的预言。

1972年前联邦德国还没有一家制造机器人的工厂。但在以技术竞争作为国家发展战略的大环境影响下,1978年前联邦德国已出现了42家制造机器人的公司。前联邦德国政府更是将机器人技术列为上世纪80年代首要的攻关项目,并制定了专门的研究计划。根据国际机器人联合会的信息,截至1986年,前联邦德国使用机器人的总台数已超过了1万台大关,总数量占欧洲第1位,世界第3位,仅次于美国和日本。短短15年间,前联邦德国就成为了世界上屈指可数的工业机器人大国。现今,德国库卡(KUKA)机器人更是成为了国际工业机器人领域的“四大巨头”之一,2012年相关收入达到145亿元。工业机器人的“逆生长”

根据机器人联合会公布的统计数字,1986年工业机器人新安装数与1985年相比,美国下降了2000台、日本下降了1000台、意大利下降了400台,英国、法国和比利时均有明显下降,而前联邦德国却在同一时期净增了1400台。为什么时间相同,不同国家之间的差别却如此之大?这完全是由地域不同造成的吗?

分析其机器人的产品技术和需求结构,有两个重要表现:一是前联邦德国着手研制了带有一定感知功能的第二代机器人,其成熟速度比同期的美国和日本都要快;二是前联邦德国各汽车制造厂持续不断地向机器人公司购置该种具有感知功能的焊接用机器人。

更深层次的原因涉及以下两点:一是当时前联邦德国掌握在大学和研究院中的科研经费占36.5%,而掌握在民间企业手中的科研经费高达63.5%。这种资金分配比例是理论研究和应用研究能够均衡发展的重要保障。二是科技进步促进生产的发展是有条件的,那些同生产需求紧密联系的技术进步才更能起到提高生产水平的作用。前联邦德国机器人技术与社会需求紧密结合的重要体现莫过于1985-1986年以来第一代机器人向第二代机器人的转移,并由汽车制造行业向其他制造行业和其他行业的扩展。从此,德国逐渐成为了工业机器人应用大国和制造强国,“欧洲工厂”、“欧洲经济的火车头”、“德国品质”等让人称羡的背后,处处可见工业机器人的身影。再次“逆生长”

1995年是20世纪90年代德国经济衰退的第三年。在1993年若有人预言其机器人行业增长率能达到15%,就会被人看作是幻想家。然而现实却出乎所有人的意料,德国机器人行业1995年的同比增长率达到了22%,1996年更是达到了63%。在经济衰退期机器人能够“逆生长”,除机器人能够配合汽车改型换代开辟新的生产线外,还与当时德国企业生产模式的改变有关。

20世纪80年代末至90年代初,部分德国企业为了自身的发展,重视短期成本核算,将产品的生产转移到低工资国家。1995年,机器人的增长使更多的企业认识到,比起“转移生产”来说,自动化是更好、更经济的办法。实现自动化不仅可以继续为德国创造价值,配件厂商也可以利用贴近客户的优势,更好地适应“及时加工”的新需求。同时还能够避免因“转移生产”而造成技术流失的风险。在长期利益获取比短期费用节省对企业发展更为有利的同时,大量使用机器人很快成为企业的一项发展战略。

德国机器人能抓住环境变化产生的契机,更主要还是凭借其自身技术和质量的过硬。以莱斯为例,其机器人从设计、制造到组装测试均采取一流的质量控制措施。在设计上,机器人机械部件全部采用有限元最优模块化设计,以获得高刚性、高精度的机械构建;在制造上,机器人机械部件经数控机床加工后,全部需要经过三坐标自动测量机测量合格方可投入组装;组装测试后,还需要进行数百小时的连续运行考核。德国的机器人品质优势就是这样一点一滴地积累完成的。工业升级的好助手

我们常用“1.0”至“4.0”来标示工业进化升级阶段:“工业1.0”使机械生产代替了手工劳动,经济社会从以农业、手工业为基础的模式转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。“工业2.0”使零部件生产与产品装配的成功分离,开创了产品批量生产的新模式。“工业3.0”使生产过程高度自动化,自此机械能够逐步替代人类作业。“工业4.0”将在今后十年左右进入“分散化”的生产新时代,通过监控生产制造过程等方面的网络技术,实现实时管理。

20世纪70年代以后,随着电子工程和信息技术充实到工业过程之中,初步实现了生产的最优化和部分自动化。相关的精益生产(Lean Manufacturing)理论在装配生产领域表现的尤为突出。当时很多企业认为在人与人高度协作的方式下不需要机器人了。后来大家意识到在高工资的德国,除了通过自动化提高每个工时的劳动生产率外别无选择。继而德国总结出在经济景气时必须实现自动化以提高劳动生产率,在经济不景气时实行合理化生产降低成本的原则。可以说,在“工业2.0”迈入“工业3.0”的过程中,机器人很好地起到了承前启后的作用。机器人领衔“工业4.0”

一个国家新技术的出现并不是偶然的,是社会技术经济发展到一定阶段的必然结果,是在社会需求的刺激之下经历了相当长的技术储备之后实现的。德国工业4.0的出现也是如此,工业机器人的成熟应用加速了它的实现。从德国工业4.0计划的描述可以看出,在这次升级规划中,机器人作为重要的智能装备,与信息系统均是关键因素。

德国的工业4.0告诉我们一个简单而又实用的道理,那就是产业规模不是衡量国家工业竞争实力的唯一标准。现代化生产并不仅在于规模较大,也在于其具有与传统生产方式不同的模式:不仅是从技术的角度出发去找资源、找市场,更多地是从市场出发寻找资源和技术。

20世纪90年代,美国抓住了新出现的信息技术并大力发展,使其经济突飞猛进。德国却在争论,到底是要搭上信息技术快车,还是继续大力发展德国的传统工程技术。相对于美国为了创新而催生出的明星公司,德国更喜欢那些能够打下百年基业的隐形冠军。现今,信息技术使全球化竞争进一步加剧,让德国深深感到了巨大的压力。德国工业4.0将信息技术和其传统工程技术很好地融合在了一起,这将成为其经济新的增长点。

机器人为何可以继续参与到新一级的工业革命中?这主要与机器人的自身特点有关。机器人的灵活自如是其区别于传统自动化设备的最大特点。它可以根据其工作对象和要求进行编程,同样也可以并入整个基于信息管理的生产控制网络,采集数据、反馈信息、执行操作。当然,这就要求为使机器人适用于自动化生产,需时常更新产品设计。没有功能和用途上的创新,会导致机器人“吃不饱”、“成长慢”。工业机器人未来的市场仍聚焦在技术如何满足用户的需求上。

工业4.0中智慧工厂和智能生产中信息管理与机器人应用的结合,不仅让机器人再次成为工业发展史中的关键“人物”,而且为下一代机器人技术的尽快成熟带来契机。德国工业4.0的出台给我们带来了启示——除了汽车生产等传统产业与机器人产业协同发展的关联度将持续保持在较高水平外,面向未来的、更高水平的、信息管理下的智能生产模式的出现和大量复制,将是机器人产业在我国和其他国家快速发展的一个重要推动力。

日本:如何保持“长盛不衰”?

日本被誉为“机器人王国”,其工业机器人能够在世界范围名列前茅,得益于发展初期的顺势而为:经济的需求令其应时而出,政府恰如其分的干预使其顺利成长,企业的努力培育使其茁壮发展。回顾发达国家工业机器人的发展历史,我们不难发现汽车行业是工业机器人应用最早、最广泛的领域,很多机器人的技术也正是从汽车制造中孵化出来的,在这些国家中日本做到了极致。近年来,日本已将机器人产业提高到国家产业战略层面。日本企业在努力拓展中国等海外工业机器人市场的同时,在技术与产品创新方面仍保持强劲的动力。工业机器人成为“机器人王国”主力军

日本在1968年由川崎重工业公司从美国优尼梅生(Unimation)公司引进了机器人和机器人技术,建立起生产车间,并于1968年试制出第一台川崎的优尼曼特(Unimate)机器人。日本对机器人的研发与大量应用,源于20世纪70年代汽车产业对生产质量、成本、产能和人工的需求,各大汽车厂商纷纷引入机器人进行规模化、集群化生产,之后日本便实现了工业机器人“全天守候”、夜间“无人工厂”的诞生。除了日本汽车产业长期的高度竞争以外,在当时的社会背景下,经济的需求更加刺激了工业机器人的成熟和发展。1973年10月爆发的第一次石油危机迫使日本不得不降低其经济增长速度。这使得,劳动力市场的紧张程度大大缓解。但是,较高的石油价格和其他自然资源价格导致商品价格大幅度增长,劳动力成本随之提高。另外,工厂的设备生产能力也受到工作形态转变的影响。当收入条件转好时,日本工人对夜班的工作意愿很低。工业机器人的出现则适时地达到了节约生产成本和提高生产力的双重效果。

日本政府注意到要想抑制这种成本推动型通货膨胀,就需要提高劳动生产率。为此,日本政府积极鼓励私人企业向自动化领域投资,非常重视机器人的产业化、商品化,并在政策、奖金、税收等方面给予扶持。经过不断地努力,日本1980年就取得了显著成效。工业机器人的产值达700亿日元,比上一年增长了185%。于是1980年被产业界人士称为“工业机器人普及元年”,以示纪念。实际上,日本机器人产业的长期发展中,政府直接牵头和参与的程度较小,更多是依靠日本机器人厂商背后关联产业的支持(主要包括电子电机类、机械类、运输类和钢铁类四种产业),以及机器人厂商根据自身特点采取不同的垂直整合策略。日本机器人产业背后,是各个重要上游产业的支撑。而其他国家没有像日本这样具有完整的机器人产业集群。这个产业集群中,机器人制造企业和上游供应商、下游应用客户之间联系紧密,在很多时候,他们的关系是一体多面的,彼此的密切配合加速了该产业的创新。

日本企业最开始研究机器人,是为了解决自20世纪60年代起人工严重不足的问题。之后机器人能够在日本顺利发展得益于终身雇佣制度保障前提下的工会支持,大量工程师出身的管理层较少受到短期盈利压力的影响、可以长期决策,企业重视长期改善机器人的质量,以及自动化生产、工作流程修改和产品质量提升等新生产形态的要求。英国首相撒切尔夫人曾由衷地赞赏日本机器人,她在1981年6月伦敦国际机器人展览会上指出——日本使用机器人的数量是世界第一位的,但其失业率在西方国家中倒数第一;而英国应用机器人最少,失业率却是西方国家中最高的。

日本在1987年就成为了全球最大的工业机器人生产国和出口国,大约有300家日本企业生产出3000亿日元的工业机器人,在产品的深度和广度上已站在世界前列。世界四大工业机器人巨头日本占其二,分别是发那科(FANUC)和安川电机(YASKAWA)。到目前为止,日本累计生产工业机器人总数占世界的40%左右。机器人与汽车工业相辅相成

汽车工业的主要特点是产量大、生产节奏快、产品一致化程度高、消费者对汽车质量要求越来越高,这些是促使机器人在汽车工业应用越来越普遍的重要原因。日本工业机器人和汽车工业良好的协同发展,具体体现在以下两个方面。

一方面,工业机器人提高了日本汽车工业的发展水平。日本在二战结束后仅13天,国会就开始讨论如何发展汽车工业,当时日本汽车工业的起步已比欧美国家晚了约30年。仅50年后(即20世纪90年代),日本汽车即可占据美国四分之一的市场份额,而美国汽车仅占日本1.5%的市场份额,并且在双方的零部件贸易中美国存在128亿美元的逆差,由此引发了著名的美日汽车贸易战。日本“先抢市场后求利润”的竞争战略是基于日本汽车物美价廉的特点,形成该竞争优势除了日本政府推动的力度和方法等外部原因,汽车工业内部的两个重要原因是重视了科学化的生产管理和先进生产装备的大量使用。前者主要是通过柔性制造系统(Flexible Manufacture System,以下简称FMS)实现的,后者是由于机器人在装备中起到了重要作用。欧洲及美国对FMS的开发比日本早,但对FMS的使用在20世纪80年代中期就已落后于日本,而且日本的工业机器人在当时便成为FMS系统中的主要装置之一。

另一方面,汽车工业带动了日本工业机器人技术和市场的发展速度。从技术的发展来看,在日本的汽车工业中,车身装配生产线早在1970年就已经开始使用机器人。因生产效率总体需求的提高,促使了机器人性能的提高。以焊接工艺为例:日本将之前的专用焊接机升级为焊接用机器人,将应用范围从普通焊推广到定位焊;因焊接工人围绕面积宽大的工件大量走动并频繁地改变焊枪位置,促使日本设计和使用悬挂式机器人;要满足当时车身底板数百个点焊工序,并初步满足柔性生产的要求,又要避免花费大量的时间和经费去改造自动化生产线,促使了日本对直角坐标型机器人这类加工工具的研制;根据新的设想和用途,配合不同的末端工具,促使对多功能机器人的开发;车身壳体的零部件制造环节、传动齿轮和支架等装配环节,必须采用弧焊来满足特殊强度,促使具有自适应“控制弧焊路线和焊接条件”性能的弧焊机器人的诞生等。

最初上述这些用于汽车生产的工业机器人集中在车身装配车间,该生产领域起到了先导作用。随着机器人不断应用,在日本整个汽车工业及其他相关生产领域中,喷涂机器人、装配机器人、毛坯加工(铸造和锻造等)机器人、机加工机器人和检测机器人等相继出现并大量使用。工业机器人整机与核心零部件的性能、集成服务的能力都越来越高。日本机器人产业持续领先的原因

除前面介绍的经济背景、政府支持和行业融合外,日本的工业机器人能够持续保持领先地位主要还有以下两方面的原因。

一是日本把握住了产业发展与研发创新之间的平衡。产业代表着“持续的势力”,创新代表着“冲锋的锐利”。在产业与创新之间,既要遵循产业发展系统化、集成化,也要遵循研发领域商业化、创新化的规律。美国是工业机器人产业的开拓者,而日本却成为了这个产业的真正主导者。美国机器人企业是最早投入到该产业的,但大多是新成立的公司。这反映出美国具有刺激新产业的土壤和环境,但随后大部分竞争优势到此便即告结束,停留在了产业发展的初级阶段。日本的情况则不然,它的市场需求抢先出现后,产业化的机器人则得以在数量、价格和质量等方面保持稳定的水平,随后又持续满足各类市场的需求。具体来看,一方面日本的工业机器人满足了由大企业的大批量生产形成的、以汽车和电子为代表的大规模市场;另一方面,为了适应人们的不同嗜好,多品种、小批量的供需模式大量存在,日本企业能够以全新的观念对机器人进行研究开发,满足了用机器人来生产定制化产品的市场需求。

二是日本注重从发挥自身优势出发来制定相应的发展策略。日本的机器人企业,通常根据他们传统上所专长的竞争项目,采取不同的垂直整合策略。像川崎重工(TYO)有国防工业的传统,在液压机械方面能力很强,因此生产主力放在液压机械方面,并向外界采购马达、齿轮和小零件。松下电器(Panasonic)则生产马达,对外采购齿轮和液压机械部分。发那科(FANUC)则自行生产马达和控制器。这些日本厂商背后都具备强劲的关联产业支持。日本是当前全球工业机器人垂直整合技术最完整的领导国,这些技术来自数值控制、机床、马达、光学感测器、电子零组件及其他电子设备,这些技术涉及的多家企业都已踏入机器人产业并参与竞合。我国的机器人产业发展,也不能单独为发展机器人产业而开发研制,应与其他相关产业协同发展。

我国该如何“以史为鉴”

从上述四国工业机器人的发展历史中可以看出,机器人对这些国家的经济和社会发展起到了至关重要作用。能否与经济发展水平社会需求相协调是机器人成长过程中所面临的生死攸关的问题,这种协调的核心是清晰合理的市场观念。取得长期优势的国家必须一方面积极地为本国成熟的技术安排市场,另一方面又要不断地提高技术水平开拓新市场。

与其他行业不同之处在于,工业机器人并不是一种独立的产品,也不是一类独立的产业。社会需求对机器人的能力带有双重性:一方面它强烈要求发展机器人,目的是为了满足社会生活各方面的需求,这是机器人发展的促进要素;另一方面它对机器人的技术性能往往又提出了难以实现的苛刻要求,这是机器人发展的阻碍要素。市场容量对机器人的态度带有双重性,适应一定技术性能的机器人产品市场总是有一定限度的。企业对机器人带有双重性,其技术研发与产品应用的宽泛性与融合性不容易把握,这是提升生产企业和用户企业发展水平的难点所在。

目前发达国家的工业机器人所面临的主要问题是如何将这些双重性产生的矛盾正确合理地从传统制造业引导到非制造业的创新领域,以取得新的发展空间和业绩。可以说,在此期间的中国工业机器人市场爆发为这些国家的机器人企业带来了福音。