機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才有何培養(yǎng)模式

　　針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用型本科高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置相對(duì)獨(dú)立，內(nèi)容交叉不緊密的特點(diǎn)，提出了以機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制為載體的人才培養(yǎng)模式，接下來(lái)小編簡(jiǎn)單介紹一篇優(yōu)秀高校機(jī)械論文。

　　目前國(guó)內(nèi)高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的課程設(shè)置都十分重視理論和實(shí)踐結(jié)合，積極培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能，但由于學(xué)時(shí)和學(xué)生層次的限制，許多學(xué)校存在理論教學(xué)深度不夠，教材內(nèi)容更新滯后，配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)施及器材老舊，無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)及知識(shí)更新的需求.同時(shí)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置求全、量多，課程之間聯(lián)系不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)通常只針對(duì)各獨(dú)立專(zhuān)業(yè)課程，缺乏關(guān)聯(lián)多個(gè)專(zhuān)業(yè)課的綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái).這些原因?qū)е聦W(xué)生掌握知識(shí)片面，缺乏對(duì)專(zhuān)業(yè)理論課程之間內(nèi)部關(guān)聯(lián)的理解，解決實(shí)際問(wèn)題能力欠缺.無(wú)法在畢業(yè)后滿(mǎn)足社會(huì)及企業(yè)的要求[1].隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前工程應(yīng)用各學(xué)科及學(xué)科內(nèi)各個(gè)專(zhuān)業(yè)課程聯(lián)系更加緊密，跨學(xué)科成為創(chuàng)新的新增長(zhǎng)點(diǎn)，科技和社會(huì)的進(jìn)步對(duì)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的教學(xué)提出了新的要求，社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的需求更加急迫，如何解決這些問(wèn)題困擾了許多機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教師.

　　1如何滿(mǎn)足工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案都傾向于符合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，制定的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求也是遵循這一標(biāo)準(zhǔn).標(biāo)準(zhǔn)中明確指出了機(jī)械類(lèi)的培養(yǎng)目標(biāo)是：“培養(yǎng)具有較寬厚的基礎(chǔ)理論和較扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及自動(dòng)化的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，能在機(jī)械工程及自動(dòng)化領(lǐng)域從事工程設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、技術(shù)開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究、生產(chǎn)組織和管理等方面工作的工程技術(shù)人才”[3].畢業(yè)要求中明確了知識(shí)要求、能力要求、工程要求、特別要求四個(gè)要求.如何在有限學(xué)時(shí)和不增加學(xué)生負(fù)擔(dān)的情況下，滿(mǎn)足認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，需要有新的載體將課程體系聯(lián)系起來(lái).機(jī)器人集機(jī)械、電氣、傳感、控制、計(jì)算機(jī)和通信等多學(xué)科領(lǐng)域于一體[2]，融軟件與硬件、理論與實(shí)踐于一身，是聯(lián)系機(jī)械類(lèi)各學(xué)科基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力的理想平臺(tái)，是應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題的有效實(shí)際載體.

　　2以機(jī)器人為載體的理論與實(shí)踐教學(xué)

　　應(yīng)用型本科高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)主要的基礎(chǔ)理論課程、專(zhuān)業(yè)理論課程、實(shí)踐課程參見(jiàn)表1.不難發(fā)現(xiàn)這些課程與機(jī)器人聯(lián)系緊密，圖1更從層次性、遞進(jìn)性角度給予了直觀表示.下面以六自由度機(jī)械臂各層次設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說(shuō)明.圖1中右側(cè)箭頭表明了各模塊隨著各學(xué)期課程的情況逐層遞進(jìn)，其內(nèi)在邏輯符合控制規(guī)律，即滿(mǎn)足從系統(tǒng)硬件搭建、模塊及整體建模、控制器設(shè)計(jì)、執(zhí)行驅(qū)動(dòng)、反饋檢測(cè)各階段.各層次右側(cè)的雙箭頭表示在學(xué)完相應(yīng)理論后可以進(jìn)行的機(jī)器人各模塊設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)也能促進(jìn)對(duì)各相應(yīng)課程內(nèi)在關(guān)系的進(jìn)一步理解.

　　2.1機(jī)器人各模塊

　　本體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本階段主要完成機(jī)械臂各模塊的機(jī)械設(shè)計(jì)，包括基座、連桿、手爪.在學(xué)習(xí)完L1課程后，學(xué)生具備了看圖及用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)平面和三維繪圖的能力，L2、L3課程能使學(xué)生具備對(duì)剛體和彈性物體的受力分析能力，Z1、Z2課程后學(xué)生將能設(shè)計(jì)多桿件的機(jī)械臂系統(tǒng)，在修完Z8課程后能完成各關(guān)節(jié)電機(jī)選取.可通過(guò)在計(jì)機(jī)上設(shè)計(jì)六自由度手臂完成S1課程設(shè)計(jì).

　　2.2各模塊及整體建模

　　機(jī)械臂是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，除了需要較強(qiáng)機(jī)械專(zhuān)業(yè)背景外，還要具備電路的分析和設(shè)計(jì)能力，這需要L4、L5課程的知識(shí)，同時(shí)當(dāng)對(duì)由各模塊構(gòu)成的整體機(jī)電系統(tǒng)建模時(shí)，還需要Z5課程的支撐.本階段的工作和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)于基于模型的控制算法設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵.

　　2.3各模塊及整體控制方法設(shè)計(jì)

　　機(jī)械臂的控制往往需要建立其運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，有時(shí)候還需要構(gòu)建動(dòng)力學(xué)方程，采用的控制方法通常屬于反饋控制，如PID控制.Z5、Z9課程能使學(xué)生具備設(shè)計(jì)六自由度機(jī)械臂控制算法的能力.

　　2.4關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

　　機(jī)械臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)有液壓、氣壓、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)三種方式.液壓、氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成與工作原理及其常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備控制在Z3課程中進(jìn)行講授.學(xué)生在學(xué)習(xí)完Z4課程后，也將掌握機(jī)械臂關(guān)節(jié)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方法.配套的相關(guān)實(shí)踐課程在S2、S3中進(jìn)行，課程Z6將使學(xué)生具有設(shè)計(jì)相關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊的軟、硬件能力.通過(guò)該模塊的設(shè)計(jì)，能將上述課程的理論知識(shí)與實(shí)踐技能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了體系化.

　　2.5檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

　　要完成機(jī)械臂位置、姿態(tài)的精確控制和軌跡的快速追蹤，就需要在反饋環(huán)節(jié)中加入高精度的檢測(cè)器件，這里主要采用傳感器.如采用測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)量機(jī)械臂關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度;采用加速度傳感器測(cè)量關(guān)節(jié)的位置[4];采用腕力傳感器調(diào)節(jié)手指、手臂的位置，以合適的力度抓取物體.若想進(jìn)一步提高機(jī)械臂的智能控制，還可采用視覺(jué)、滑覺(jué)、接近傳感器[5].

　　2.6頂點(diǎn)項(xiàng)目

　　這里我們引入了國(guó)外高校實(shí)踐課程最后階段名為“頂點(diǎn)”的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)[6]，讓學(xué)生利用設(shè)計(jì)的機(jī)械臂在設(shè)定的不同的任務(wù)場(chǎng)景下完成隨機(jī)任務(wù).它一般歷時(shí)一年，通常是動(dòng)手的、跨學(xué)科的和基于團(tuán)隊(duì)的.該項(xiàng)目提供了一個(gè)全面的教育環(huán)境，使學(xué)生能接觸到工程的廣度、發(fā)展周期的各個(gè)階段，以及管理一個(gè)項(xiàng)目組的挑戰(zhàn).頂點(diǎn)項(xiàng)目的推廣將使學(xué)生在畢業(yè)時(shí)能順利符合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中畢業(yè)生的十二項(xiàng)要求.

　　結(jié)論

　　以機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制為載體的人才培養(yǎng)模式，能把機(jī)械專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)和實(shí)踐技能深度融合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)的層次性和遞進(jìn)性，擴(kuò)展了學(xué)生知識(shí)的廣度又兼顧了認(rèn)識(shí)上的深度，通過(guò)面向具體任務(wù)場(chǎng)景的頂點(diǎn)項(xiàng)目，提升了學(xué)生利用團(tuán)隊(duì)協(xié)作解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也具備了自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力.

　　閱讀期刊：重型機(jī)械

　　《重型機(jī)械》(雙月刊)創(chuàng)刊于1953年，由西安重型機(jī)械研究所主辦。本刊主要報(bào)導(dǎo)冶煉、軋制、鍛壓機(jī)械設(shè)備及與之配套的電氣、液壓傳動(dòng)控制技術(shù)、環(huán)保除塵、計(jì)算機(jī)技術(shù)、基礎(chǔ)件、標(biāo)準(zhǔn)件等的發(fā)展方向、最新研究成果、新技術(shù)及新設(shè)備的應(yīng)用等。主要讀者對(duì)象是冶金、機(jī)械等專(zhuān)業(yè)從事科研、教學(xué)、設(shè)計(jì)、制造、使用及維修的工程技術(shù)人員、管理人員、技術(shù)工人和大專(zhuān)院校的師生。