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im体育吧:V5 Workcell——机器人高等职业教育一体化解决方案

发布时间:2022-06-25 07:13:50 来源:im体育比分网 作者:im体育登录    

  近年来工业机器人在制造业中广泛使用,创造了成千上万的技术岗位,学校和教育机构纷纷想通过引进工业机器人或工业课程让学生做好进入社会的准备,学生们也开始将相关行业作为自己未来职业发展的方向。

  但工业机器人不断发展的同时,将其引入教育领域中的难题并没有随之解决,教育行业仍然缺乏一个合适的平台来培养专业人才。

  “机器人通常会被用于执行危险的、重复的工作,他们有着许多不同的功能,如物品搬运、装配、焊接、装卸、喷绘等。而这大部分都是通过技术人员的指导和操作来实现的[1]。”

  高成本:工业机器人不仅本身价格高,其日常的维护和维修成本都很高。而高额的成本会直接影响课堂上工业机器人的数量,从而限制了学生上手操作的机会。

  尺寸大:工业机器人的尺寸一般较大,需要很大空间来安置它,同时对空间中的环境也有较高要求。

  风险大:工业机器人在使用过程中存在一定的安全风险,没有经验的学生可能会意外伤害到自己和他人,也会损坏设备。

  “因为操作大型工业机器人需要有人持续性的监管,并且必须在专门的机器人工作室中进行,现在许多大学选择购买额外的桌面大小的工业机器人,学生可以独立操作,并且相同的编程方式也让这些学习成果能够直接应用在大型工业机器人上[2]。”

  V5 Workcell 是一个更小、更安全、更具成本效益的工业教育机器人。它足够小,小到可以放在教室的桌子上;它足够安全,支持对保险杠开关进行编程,使其在紧急情况下自动停止运行。

  多数情况下,学生通过使用工业机器人获得了宝贵的理论知识和操作技能,却没办法参与机器人的搭建过程,无法了解它们的运作原理。而很多较小的工业机器人又是预先组装好的,能够实现的功能也比较单一。

  但参与搭建过程不仅让学生有机会在硬件和软件之间建立更加紧密的联系,获得了更多关于机器人工作的基础物理知识。还让学生有机会将物理学、工程学、数学上的抽象概念和公式转变到实际运用中来,在学习环境中实践 STEM 概念,清楚机器人在工业中的使用。

  V5 Workcell 另一大特点在于,学生不会被局限在某一种机器人的搭建上。

  他们可以使用 V5 系统的零件来建造 V5 Workcell,可以搭建不同机械臂、改变执行终端、增加多个传送带和传感器等。

  V5 Workcell STEM Labs还提供指南来帮助学生一步步完成搭建,即便没有任何搭建机器人,接触金属部件或使用搭建工具经验的学生也可以参考指南顺利搭建 V5 Workcell 机器人。

  工业自动化填补劳动力,创造更多岗位的同时,也对就业者提出了更高的要求,他们需要掌握较强的编程能力,才能更好地操作、维护和维修机械设备。

  但编程是一种技能,需要多年的学习和积累才有机会熟练掌握,更何况工业中的编程语言更加复杂。

  “例如,为大型工业机器人电弧焊系统进行人工编程一般需要8个多月,而焊接过程本身只有16个小时,这种情况下,编程时间是执行时间的360倍[3]。”

  这种对高难度专业编程知识的需求限制了想要学习工业机器人基础编程知识,但又没有编程经验学生和教育者的机会。

  且无论年龄大小,对于初学者来说,开始编程都是件颇具挑战性的事情,不仅要学习编程语法,还要在此基础上了解项目流程,很容易陷入不知所措甚至沮丧的境地。

  “在工业机器人领域,为机器人编程费时、复杂、容易出错,甚至不同企业有着不同的编程语言和工具,这都需要对执行任务和平台有专业了解、熟练经验。然而,为了提高工业化自动水平,扩大机器人使用领域,如服务行业和灾害管理,必须要让非专业人士也能够指导机器人[4]。”

  V5 Workcell 支持使用 VEXcode V5 进行编程,为了让新手可以无障碍参与进来,获得工业机器人编程经验,VEXcode V5 通过简化传统基于文本的编程语言降低了机器人编码的复杂性。

  用户可以在 VEXcode V5 里选择 Blocks 语句块编程,并通过这种简化的编程语言编码、建立项目、成功操作机器人,进而深层次理解项目目的和流程。

  研究表明,学生认为图形化编程很容易上手,因为图形化编程拥有直接的语言描述,方便简洁的拖拽方式,简单易读的运行程序[5]。

  可能有用户认为这种图形化编程缺乏编程真实性和专业性,针对这一点,VEXcode V5 内设置了一个“代码查看器”,通过代码查看器,用户能够创建一个图形化文本项目,然后以 C++ 或 Python 的文本形式来查看这一项目。

  这种转换使用户能够超越图形化编程语言的限制,同时为他们从图形化语言过渡到文本语言提供了一座桥梁。

  芝加哥大学博士后研究员 Weintrop、美国西北大学教授 Wilensky 曾做了一项研究,该研究对高中计算机课堂上的图形化编程和文本编程教学效果进行了比较[6]。

  发现使用图形化编程语言的学生认为他们在编程学习上有更大的收获,对未来计算机科学课程有着更高的兴趣。使用文本编程的学生认为他们的编程经验与专业程序员更相似,编程技能的提高更显著。

  VEXcode V5 则提供了一个两全其美的机会,让学生先通过图形化编程建立坚实的编程基础,然后过渡到 C++ 或 Python 以掌握专业的编程语言 。

  智能化是制造业的必然趋势,降低成本和门槛,是当前工业机器人教育普及的重点与方向。无论硬件还是软件,V5 Workcell 都为渴望进入智能工业领域的学生提供了更多可能性,而历经半个多世纪更新迭代的工业机器人也将因他们有更多发展。

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