3D打印技术在《工业机器人装配与调试》课程教学中的应用分析

郑凯强 李愿 廖春丽

摘 要 《工业机器人装配与调试》是工业机器人技术专业的一门专业核心课程，具有很强的实践性，这门课程的掌握程度对学生整个专业的学习至关重要。随着技术的发展，传统的教学方式过于老化，无法保证良好的学习效果。随着3D打印技术的迅猛发展与普及，许多高校已经将3D打印技术应用到实际课程教学中，更有甚者将3D打印技术作为理工科类的必修课程。研究如何将3D打印技术应用到《工业机器人装配与调试》课程教学中，旨在利用3D打印技术来创新课程教学模式、提高教学效果，并从课程特点、3D打印介绍、3D打印教学模式创新等方面进行阐述。

关键词 3D打印;教学模式;工业机器人装配与调试

引言

《工业机器人装配与调试》作为一门专业核心课程，其教学方式的改革一直是该专业教师的研究热点之一。这门课程的学习效果直接影响着学生的整体专业水平，并且这门课程涉及的专业基础知识较多，对学生基础要求较高且有极强的实践性。通过将3D打印技术运用到该课程的实际教学中，大胆地进行教学过程与教学模式的创新，获得了学生的高度支持与好评，取得了良好的教学效果。

1《工业机器人装配与调试》课程属性

《工业机器人装配与调试》的主要理论授课内容为工业机器人的机械结构与电气结构等相关知识以及其拆装方法;涉及较多的机械电气基础知识。但是这门课程的教学重点在于学生的动手拆装，通过拆装过程完成相关知识点的掌握，提高学生的动手实践能力、解决问题的能力;使得学生在毕业之后能够更快的胜任自己工作岗位上的工作内容[1]。

2《工业机器人装配与调试》课程教学主要存在的问题分析

由于工业机器人技术的飞速发展，当前机器人的结构形式越来越多。由之前分析可知该门课程如果想要达到良好的教学效果需要学生动手拆装工业机器人，这就导致传统的教学过程会暴露出一系列问题：缺乏相关拆装设备，导致该课程的教学主要为理论教学，学生无法动手拆装工业机器人，无法深刻的理解知識点也无法达到该课程的培养目标;拆装设备数量不足，无法达到每组学生一套设备，在有限的设备数量情况下，学生只有排队进行操作（其他学生将无事可做），课堂教学不易组织，教学进度不易掌控;拆装设备种类单一，仅有一两种工业机器人结构形式，无法使学生对工业机器人的所有常用结构具有系统的认知，不利于学生适应更宽泛的工作岗位;学生通过专业拆装站进行学习，可以深刻理解知识点与提升实践能力，但是专业拆装站都是标准件，学生无法体验零件有误差时的修配操作，不能很好地解决实际生产装配问题[2]。

33D打印技术介绍及发展趋势

3D打印技术也称三维增材制造技术，建立在数字模型基础上，目前广泛普及与应用的技术主要是光固化液态树脂以及丝状塑料，通过逐层叠加打印的方式来直接制造出所需的产品。在整个制造过程中，该技术不需要任何切削加工或者模具成型，只需要计算机绘制出相应产品，再通过专业软件进行模型处理，就可以直接利用3D打印机器制作出成品。相对于传统的机械加工，它具有研发周期短、产品精度高、制造门槛低、材料浪费少等优势，尤其适合运用于新产品的设计研发。目前，3D打印技术已经运用到机械、建筑、航空航天、医疗等诸多行业，并带来了很大效益。《中国制造2025》文件中提到3D 打印技术，很多高校已经建立3D 打印实训基地和研究室，甚至很多中小学都已经将3D 打印纳入到课堂教学。南充职业技术学院审时度势，组建了3D 打印实训室，成立了研究团队，并申报了重点实验室[3]。

4在《工业机器人装配与调试》课程教学中开展3D打印教学的具体做法

在理论教学时加入3D打印相关知识点，使学生对3D打印技术有一定的掌握。在实训操作时将学生分为两个部分，一部分操作专业拆装站，一部分操作3D打印机。学院拥有工业机器人机械拆装站2套，电控拆装站1套，桌面级FDM打印机10台，工业级光固化SLA打印机1台，完全满足实训时每组分配一套设备的需求。教师提供给学生多种类型的机械臂图纸与必备的零件，学生自行选择并且通过3D打印技术制作零件，最终打磨装配成机器人本体[4]。

5开展3D打印教学的优势分析

通过3D打印技术让学生根据图纸自行加工零件并最终装配成一个整体，可以提升学生的知识整合能力，是对学生综合能力的一个提升与锻炼。由于模型机械臂多采用电子设备而非电气设备，所以制作成本低，制作过程安全可靠，并且学生完成整体组装后可以利用所学的单片机、C语言等知识对机械臂进行编程控制研究，实现了课程与学科之间的交叉互补，提升了学生的自学能力与分析研究解决问题的能力。并且学生制作的机械臂可以作为学生的作品让学生自行带走，学生有成就感学习积极性就高[5]。

6结束语

在《工业机器人装配与调试》课程教学中开展3D打印教学能够使教学质量得到质的提高，对教学改革创新有着深远影响。作为教师，要积极研究、探索3D打印技术，构建体系完整的教学模式，积极创新教学内容和改善教学手段;作为学校，要积极组建3D打印课程创客教师团队，加大对3D打印教学的投入，建立完善的3D打印实践基地，积极鼓励教师对3D打印教学的研究和运用，为提高课程教学质量提供保障。

参考文献

[1] 俞彦勤.3D打印技术及其在高等教育中的应用[J].科技创新与应用，2019（27）：161-162.

[2] 陈云.3D打印技术在高等教育中的应用研究及实践[J].装备制造技术，2019（8）：178-179，191.

[3] 史洪松.3D打印技术在《机械设计与原理》课程教学中的应用[J].信息与电脑（理论版），2018（16）：239-240.

[4] 路媛媛.3D打印在教学中的应用[J].黑龙江科学，2018，9（3）：32-33.

[5] 谭跃刚，陈章念，张帆，等.3D打印创新教学实验室及其应用[J].实验室研究与探索，2016，35（9）：246-249，295.