（1）多媒体教学节约时间、效率高
在多媒体实习课程教学过程中，教师利用计算机将教学目标和课题任务演示给学生看，节省了以往传统教学模式中的逐个示范操作，缩短了学生循环操作周期，争取了更多的操作练习机会。多媒体教学通过声音、文字、图片、视频，多角度、多方位地帮助学生理解知识使学生从以往的想象空间到图文并茂的课件，思维方式得到转变，理解问题的能力得到提高，对知识的把握更加精准，提高了学习效率。
（2）多媒体教学丰富课堂内容
焊接机器人多媒体教育的内容不光是对本课题知识的摘抄和复制，备课期间可以利用计算机对课程的内容进行多方面的获取，充分利用网络的资源对实习课题任务进行扩展，使学生学习知识的同时，了解该学科的某知识点发展的最新信息，开阔学生眼界，拓展学生思路。
（3）多媒体教学设计的优势
多媒体技术在教学设计方面的优势体现在两个方面：一方面，由于多媒体技术是将视觉、听觉信息通过多种媒体有机结合并由计算机进行综合处理和控制，因而能极大地调动学生的各种感官协同作用完成教学任务，这与我们以前所介绍的媒体的单一感官作用不同；另一方面，因为利用多媒体技术进行的教学是基于学生的特点，以学生为主体进行的，针对不同的学生群体或个体，多媒体教学的方式和内容有很大的不同，不同的学生接受能力不一样，动手操作能力也不一样，因此，通过多媒体教学可以更好的实现因材施教。
（4）多媒体教学的综合优势
以计算机为基本工具，以多媒体技术为依托，教师教学手段多样化，教学内容丰满多元化，教学的信息传达方式具有多样性，整体来说，是传统教学方式的进步。尤其是在实习教学中，计算机更以其自身的特点，辅助学生进行实习，理论与实际联系更紧密。
2多媒体技术在焊接机器人操作实习教学中的应用
焊接机器人操作作为实习教学，不单要使学生掌握理论知识，更要学生熟练应用到实际中。焊接机器人操作实习的多媒体教学可以结合课程特点，通过制作KUKA机器人实物模型仿真动画以及机器人实习多媒体教学系统进行教学，教师操作平台与学生计算机相连接，实时掌握学生的情况，能够起到更好的教学效果。机器人操作包括机器人编程及操作两部分的内容。编程部分的内容如果在机器人示教机上集中演示会导致部分学生看不到，因而无法理解，造成编程障碍。而机器人操作的时候存在的问题在实习现场我们只能一对一的传授，在集体讨论时我们无法具体探讨。采用多媒体教学我们可以很轻松的解决这些问题，下面分别结合焊接机器人编程以及焊接机器人基础操作加以说明。
2.1焊接机器人离线编程
采用多媒体技术进行教学，以计算机为教学平台，以VC编程软件为工具，通过机器人动画视频的播放使学生明确教学目标。学生观看视频后结合理论知识的引导，就能领悟机器人编程动作是怎么实现的。机器人焊枪沿着图形轨迹模拟四条直线焊道，在操作过程中要求学生掌握步骤：
（1）确定base坐标系
（2）生成一条新的Sequence路径，在Teach页面，设置Base,Tool的编号及参数，编写直线语句时要求焊枪寻找的点的位置，并使焊枪沿着工件轨迹运行。
（3）焊枪在运行过程中注意焊枪焊接角度的调整。
（4）设置焊接参数
（5）生成焊接程序
运用任务驱动学生根据教师讲解的实习操作步骤结合理论知识自行在电脑上实现编程。在教学过程中可通过联网远程计算机对学生的编程情况进行了解，并作出相对应的指导。利用仿真软件，学生在实习中可以通过计算机进行仿真模拟，验证焊接路径是否正确，焊枪姿态角度是否合理以及检验焊接工艺。通过以上方法学生容易理解，机器人编程理解难的问题也就迎刃而解了。
2.2焊接机器人基本操作
由于焊接机器人实习设备有限，学生3人一组轮流操作，若每组都详细讲解演示，不仅示范时间有限，工作量大，而且教学效果较差，若使用多媒体演示操作，并详细指导在操作中容易出错的地方，学生一边记笔记，一边理清操作思路，为操作做好准备工作。这样不但节省了学生操作时间，而且通过总结的经验结合切身体验，起到事半功倍的效果。
3提高多媒体教学的措施
在中职学校，传统的多媒体教学运用在理论教学上较多，实习课程使用多媒体的概率比理论课程少的多，原因有很多，例如实习课的老师大多数具备较强的实践经验，但理论知识相对薄弱；使用多媒体能力有限；多媒体课件资源不足、课件质量欠佳等。因此，要进行高效的多媒体教学就必须对上述问题结合教学实践进行深入的分析与探究，这也是多媒体教学发展的要求，具体措施如下：
3.1组织教师学习多媒体软件制作
常用的课件制作软件有PowerPoint、Authorware、Director和Flash等。结合本课程的制作，主要是在PowerPoint的基础上插入Flas，主要目的使学生直观的通过动画形式来理解编程及操作原理，为本课程的实习操作打下坚实基础。学会了多媒体软件的制作，可以使理论及实习教学课堂更生动，内容更丰富。
3.2提高教师多媒体应用能力
教师是教学中的主导者，教师的水平高低和课件制作的质量，是多媒体教学的关键。教师一方面要提升自我工作能力，另一方面要提高多媒体使用的技能和技巧，这样才能发挥多媒体本身的优势，充分利用课件资源，更好的实现多媒体教学。
3.3提高实习教师的自身理论素养
通过参加培训，科研活动，比赛，继续教育等活动提升实习教师的理论水平，更好的为教学服务。
4结论
本文作者：工作单位：安徽埃夫特智能装备有限公司
从控制系统设计角度来说，可以采用辩证法内外因基本原理来分析影响重载机器人控制品质的因素，首先，如果系统存在动力学耦合、柔性等非线性因素，仅仅采用传统的线性控制很难获得良好的控制品质，底层伺服回路的控制缺陷是影响机器人控制品质的内因。第二，如果运动规划环节处理不当，传输给底层运动控制回路的运动指令不合理，即存在位置不连续，速度不连续，加速度跃变等情况，对系统会产生严重的冲击，即便底层伺服控制设计再优秀，同样也会严重影响系统控制品质，这就是所谓的外因。下面就从内外因角度对目前在机器人运动规划和底层伺服控制方面的相关进展进行综述。机器人运动规划方法运动规划与轨迹规划是指根据一定规则和边界条件产生一些离散的运动指令作为机器人伺服回路的输入指令。运动规划的输入是工作空间中若干预设点或其他运动学和动力学的约束条件；运动规划的输出为一组离散的位置、速度和加速度序列。运动规划算法设计过程中主要需要考虑以下三个问题：（1）规划空间的选取：通常情况下，机器人轨迹规划是在全局操作空间内进行的，因为在全局操作空间内，对运动过程的轨迹规划、避障及几何约束描述更为直观。然而在一些情况下，通过运动学逆解，运动规划会转换到关节空间内完成。在关节空间内进行运动规划优点如下：a.关节空间内规划可以避免机构运动奇异点及自由度冗余所带来种种问题[1-4]；b.机器人系统控制量是各轴电机驱动力矩，用于调节各轴驱动力矩的轴伺服算法设计通常情况也是在关节空间内的，因此更容易将两者结合起来进行统一考虑[5,6]；c.关节空间运动规划可以避免全局操作空间运动规划带来的每一个指令更新周期内进行运动规划和运动学正逆计算带来的计算量，因为如果指令更新周期较短，将会对CPU产生较大的计算负荷。（2）基础函数光滑性保证：至少需要位置指令C2和速度指令C1连续，从而保证加速度信号连续。不充分光滑的运动指令会由于机械系统柔性激起谐振，这点对高速重载工业机器人更为明显。在产生谐振的同时，轨迹跟踪误差会大幅度增加，谐振和冲击也会加速机器人驱动部件的磨损甚至损坏[7]。针对这一问题，相关学者引入高次多项式或以高次多项式为基础的样条函数进行轨迹规划，其中Boryga利用多项式多根的特性，分别采用5次、7次和9次多项式对加速度进行规划，表达式中仅含有一个独立参数，通过运动约束条件，最终确定参数值，并比较了各自性能[8]。Gasparetto采用五次B样条作为规划基础函数，并将整个运动过程中加速度平方的积分作为目标函数进行优化，以确保运动指令足够光滑[9]。刘松国基于B样条曲线，在关节空间内提出了一种考虑运动约束的运动规划算法，将运动学约束转化为样条曲线控制顶点约束，可保证角度、角速度和角加速度连续，起始点和终止点角速度和角加速度可以任意配置[10]。陈伟华则在Cartesian空间内分别采用三次均匀B样条，三次非均匀B样条，三次非均匀有理B样条进行运动规划[11]。（3）运动规划中最优化问题：目前常用的目标函数主要为运行时间、运行能耗和加速度。其中关于运行时间最优的问题，较为经典是Kang和Mckay提出的考虑系统动力学模型以及电机驱动力矩上限的时间最优运动规划算法，然而该算法加速度不连续，因此对于机器人来说力矩指令也是不连续的，即加速度为无穷大，对于真实的电驱伺服系统来说，这是无法实现的，会对系统产生较大冲击，大幅度降低系统的跟踪精度，对机械本体使用寿命也会产生影响[12]。针对上述问题Constantinescu提出了解决方法，在考虑动力学特性的基础上，增加对力矩和加速度的约束，并采用可变容差法对优化问题进行求解[13]。除了以时间为优化目标外，其他指标同样被引入最优运动规划模型中。Martin采用B函数，以能耗最少为优化目标，并将该问题转化为离散参数的优化问题，针对数值病态问题，提出了具有递推格式的计算表达式[14]。Saramago则在考虑能耗最优的同时，将执行时间作为优化目标之一，构成多目标优化函数，最终的优化结果取决于两个目标的权重系数，且优化结果对于权重系数选择较为敏感[15]。Korayem则在考虑机器人负载能力，关节驱动力矩上限和弹性变形基础上，同时以在整个运行过程中的位置波动，速度波动和能耗为目标，给出了一种最优运动规划方法[6]，然而该方法在求解时，收敛域较小，收敛性较差，计算量较大。
考虑部件柔性的机器人控制算法机器人系统刚度是影响动态性能指标重要因素。一般情况下，电气部分的系统刚度要远远大于机械部分。虽然重载工业机器人相对于轻型臂来说，其部件刚度已显著增大，但对整体质量的要求不会像轻型臂那么高，而柔性环节仍然不可忽略，原因有以下两点：（1）在重载情况下，如果要确保机器人具有足够的刚度，必然会增加机器人部件质量。同时要达到高速高加速度要求，对驱动元件功率就会有很高的要求，实际中往往是不可实现（受电机的功率和成本限制）。（2）即使驱动元件功率能够达到要求，机械本体质量加大会导致等效负载与电机惯量比很大，这样就对关节刚度有较高的要求，而机器人关节刚度是有上限的（主要由减速器刚度决定）。因此这种情况下不管是开链串联机构还是闭链机构都会体现出明显的关节柔性[16,17]，在重载搬运机器人中十分明显。针对柔性部件带来的系统控制复杂性问题，传统的线性控制将难以满足控制要求[17-19]，目前主要采用非线性控制方法，可以分成以下几大类：（1）基于奇异摄动理论的模型降阶与复合控制首先针对于柔性关节控制问题，美国伊利诺伊大学香槟分校著名控制论学者MarkW.Spong教授于1987年正式提出和建立柔性关节的模型和奇异摄动降阶方法。对于柔性关节的控制策略绝大多数都是在Spong模型基础上发展起来的。由于模型的阶数高，无法直接用于控制系统设计，针对这个问题，相关学者对系统模型进行了降阶。Spong首先将奇异摄动理论引入了柔性关节控制，将系统分成了慢速系统和边界层系统[20]，该方法为后续的研究奠定了基础。Wilson等人对柔性关节降阶后所得的慢速系统采用了PD控制律，将快速边界层系统近似为二阶系统，对其阻尼进行控制，使其快速稳定[21]。针对慢速系统中的未建模非线性误差，Amjadi采用模糊控制完成了对非线性环节的学习[22]。彭济华在对边界层系统提供足够阻尼的同时，将神经网络引入慢速系统控制，有效的克服了参数未知和不确定性问题。连杆柔性会导致系统动力学方程阶数较高，Siciliano和Book将奇异摄动方法引入柔性连杆动力学方程的降阶，其基本思想与将奇异摄动引入柔性关节系统动力学方程一致，都将柔性变形产生的振动视为暂态的快速系统，将名义刚体运动视为准静态的慢速系统，然后分别对两个系统进行复合控制，并应用于单柔性连杆的控制中[23]。英国Sheffield大学A.S.Morris教授领导的课题组在柔性关节奇异摄动和复合控制方面开展了持续的研究。在2002年利用Lagrange方程和假设模态以及Spong关节模型建立柔性关节和柔性连杆的耦合模型，并对奇异摄动理论降阶后的慢速和快速子系统分别采用计算力矩控制和二次型最优控制[24]。2003年在解决柔性关节机器人轨迹跟踪控制时，针对慢速系统参数不确定问题引入RBF神经网络代替原有的计算力矩控制[25].随后2006年在文献[24]所得算法和子系统模型的基础上，针对整个系统稳定性和鲁棒性要求，在边界层采用Hinf控制，在慢速系统采用神经网络算法，并给出了系统的稳定性分析[26]。随着相关研究的开展，有些学者开始在奇异摄动理论与复合控制的基础上作出相应改进。由于奇异摄动的数学复杂性和计算量问题，Spong和Ghorbel提出用积分流形代替奇异摄动[27]。针对奇异摄动模型需要关节高刚度假设，在关节柔度较大的情况下，刘业超等人提出一种刚度补偿算法，拓展了奇异摄动理论的适用范围[28]。（2）状态反馈和自适应控制在采用奇异摄动理论进行分析时，常常要同时引入自适应控制律来完成对未知或不精确参数的处理，而采用积分流形的方式最大的缺点也在于参数的不确定性，同样需要结合自适应控制律[29,30]。因此在考虑柔性环节的机器人高动态性能控制要求下，自适应控制律的引入具有一定的必要性。目前对于柔性关节机器人自适应控制主要思路如下：首先根据Spong模型，机器人系统阶数为4，然后通过相应的降阶方法获得一个二阶的刚体模型子系统，而目前的大多数柔性关节自适应控制律主要针对的便是二阶的刚体子系统中参数不确定性。Spong等人提出了将自适应控制律引入柔性关节控制，其基于柔性关节动力学奇异摄动方程，对降阶刚体模型采用了自适应控制律，主要采用的是经典的Slotine-Li自适应控制律[31]，并通过与Cambridge大学Daniel之间互相纠正和修改，确立一套较为完善的基于奇异摄动模型的柔性关节自适应控制方法[32-34]。（3）输入整形控制输入整形最原始的思想来自于利用PosicastControl提出的时滞滤波器，其基本思想可以概括为在原有控制系统中引入一个前馈单元,包含一系列不同幅值和时滞的脉冲序列。将期望的系统输入和脉冲序列进行卷积,产生一个整形的输入来驱动系统。最原始的输入整形方法要求系统是线性的，并且方法鲁棒性较差，因此其使用受到限制。直到二十世纪九十年初由MIT的Signer博士大幅度提高该方法鲁棒性，并正式将该方法命名为输入整形法后[35]，才逐渐为人们重视，并在柔性机器人和柔性结构控制方面取得了一系列不错的控制效果[36-39]。输入整形技术在处理柔性机器人控制时，可以统一考虑关节柔性和连杆柔性。对于柔性机器人的点对点控制问题，要求快速消除残余振荡，使机器人快速精确定位。
这类问题对于输入整形控制来说是较容易实现的，但由于机器人柔性环节较多，呈现出多个系统模态，因此必须解决多模态输入整形问题。相关学者对多模态系统的输入整形进行了深入研究。多模态系统的输入整形设计方法一般有:a)级联法：为每个模态设计相应的滤波器，然后将所有模态的时滞滤波器进行级联,组合成一个完整的滤波器，以抑制所有模态的振荡；b)联立方程法:直接根据系统的灵敏度曲线建立一系列的约束方程，通过求解方程组来得到滤波器。这两种方法对系统的两种模态误差均有很好的鲁棒性。级联法设计简单，且对高模态的不敏感性比联立方程法要好；联立方程法比较直接，滤波器包含的脉冲个数少,减少了运行时间。对于多模态输入整形控制Singer博士提出了一种高效的输入整形方法，其基本思想为：首先在灵敏度曲线上选择一些满足残留振荡最大幅值的频段，在这些特定的频带中分别选择一些采样频率，计算其残留振荡；然后将各频率段的残留振荡与期望振荡值的差平方后累加求和，构成目标函数，求取保证目标函数最小的输入整形序列。将频率选择转化为优化问题，对于多模态系统，则在每个模态处分别选择频率采样点和不同的阻尼系数，再按上述方法求解[40]。SungsooRhim和WayneBook在2004年针对多模态振动问题提出了一种新的时延整形滤波器，并以控制对象柔性模态为变量的函数形式给出了要消除残余振动所需最基本条件。同时指出当滤波器项数满足基本条件时，滤波器的时延可以任意设定，消除任何给定范围内的任意多个柔性振动模态产生的残余振动，为输入整形控制器实现自适应提供了理论基础[41]，同时针对原有输入整形所通常处理的点对点控制问题进行了有益补充，M.C.Reynolds和P.H.Meckl等人将输入整形应用于关节空间的轨迹控制，提出了一种时间和输入能量最优的轨迹控制方法[42]。（4）不基于模型的软计算智能控制针对含有柔性关节机器人动力学系统的复杂性和无法精确建模，神经网络等智能计算方法更多地被引入用于对机器人动力学模型进行近似。Ge等人利用高斯径向函数神经网络完成柔性关节机器人系统的反馈线性化，仿真结果表明相比于传统的基于模型的反馈线性化控制，采用该方法系统动态跟踪性能较好，对于参数不确定性和动力学模型的变化鲁棒性较强，但是整个算法所用的神经网络由于所需节点较多，计算量较大，并且需要全状态反馈，状态反馈量获取存在一定困难[43]。孙富春等人对于只具有关节传感器的机器人系统在输出反馈控制的基础上引入神经网络，用于逼近机器人模型，克服无法精确建模的非线性环节带来的影响，从而提高机器人系统的动态跟踪性能[44]。A.S.Morris针对整个柔性机器人动力学模型提出了相应的模糊控制器，并用GA算法对控制器参数进行了优化，之后在模糊控制器的基础上，综合了神经网络的逼近功能对刚柔耦合运动进行了补偿[45]。除采用神经网络外，模糊控制也在柔性机器人控制中得以应用。具有代表性的研究成果有V.G.Moudgal设计了一种具有参数自学习能力的柔性连杆模糊控制器，对系统进行了稳定性分析，并与常规的模糊控制策略进行了实验比较[46]。Lin和F.L.Lewis等人在利用奇异摄动方法基础上引入模糊控制器，对所得的快速子系统和慢速子系统分别进行模糊控制[4748]。快速子系统的模糊控制器采用最优控制方法使柔性系统的振动快速消退，慢速子系统的模糊控制器完成名义轨迹的追踪，并对单柔性梁进行了实验研究。Trabia和Shi提出将关节转角和末端振动变形分别设计模糊控制器进行控制，由于对每个子系统只有一个控制目标，所以模糊规则相对简单，最后将两个控制器的输出进行合成，完成复合控制，其思想与奇异摄动方法下进行复合控制类似[49]。随后又对该算法进行改进，同样采用分布式结构，通过对输出变量重要性进行评估，得出关节和末端点的速度量要比位置量更为重要，因此将模糊控制器分成两部分，分别对速度和位置进行控制，并利用NelderandMeadSimplex搜索方法对隶属度函数进行更新[50]。采用基于软计算的智能控制方法相对于基于模型的控制方法具有很多优势，特别是可以与传统控制方法相结合，完成对传统方法无法精确建模的非线性环节进行逼近，但是目前这些方法的研究绝大部分还处于仿真阶段，或在较简单的机器人（如单自由度或两自由度机器人）进行相关实验研究。其应用和工程实现受限的主要原因在于计算量大，但随着处理器计算能力的提高，这些方法还有广泛的应用前景。
1.1硬件系统硬件系统是将系统进行模块化分解来进行设计，主要包括CC2530芯片模块，电源模块，射频电路模块，控制芯片与机器人对接模块。其中CC2530芯片是一款用于嵌入式应用的系统芯片，由TI公司推出，是一种使用了IEEE802.15.4标准的ZigBee和ZigBeeRF4CE解决方案的系统。CC2530内部已集成了一个8051微处理器与高性能的RF收发器。CC2530能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点，拥有较大的Flash，其存储容量多达256KB，它是理想的ZigBee专业应用芯片[5]。电源模块为3.3V与5V供电，控制芯片与机器人对接模块包括稳压部分，电平转换部分以及串口。各部分原理如图3。
1.2测试平台测试平台以3个轮式智能小车作为智能机器人模型进行搭建，智能小车为飞思卡尔车模改装的，智能小车采用红外传感器、摄像头、超声波定位仪等设备进行信息的反馈，使每个机器人具有自动避障，实时调控和定位功能，图4所示。
2系统软件设计
该软件程序主要包括模块的定义、参数类型的初始化以及各个模块功能的实现方式3个部分。模块的定义是用来确定节点的性质，如其中的协调机器人定义为FFD，向其提供全部的IEEE802.15.4MAC服务，要求其既可以发送和接收数据，还具备路由功能，而其他机器人只需向其提供部分IEEE802.15.4MAC服务，因此只需将它们定义为RFD设备，让它们具备发送和接收数据，而不充当协调点和路由节点。初始化的目的则是配置系统参数，首先定义系统的时钟信号，然后定义ZigBee芯片所连接的MCU类型和型号，接着定义通信模块性质即定义通信模块所在节点为全功能节点还是缩减功能节点及ZigBee网络层和MAC层的参数等[6]，如3个轮式机器人的16位PAN地址，无线发送信道的选择，发送接收频率，校验方式等。模块功能的实现是通过将每个模块分配一个16位的PAN标志符，作为区分每个终端设备的唯一标志，人所面对的主控模块终端拥有最高的优先级别，并且可以单独控制每个机器人的行为，也可以向所有机器人发送协作控制命令，让机器人自行协作运动，当协作命令发送后，机器人将以协调机器人作为核心，按照队形坐标进行编队运行，在此过程中软件设定队形坐标检测时间，当实际队形坐标与超声辅助系统提供的坐标信息不符时，协调机器人可以通过发送命令的方式控制其他机器人进行相对位置的调整，从而达到人机通信与机器人间相互通信的目的。具体流程图如图5。
3实验结果与问题分析
3.1实验结果展示通过实验情况可以看到：利用ZigBee无线通信技术设计的通信系统，可以实现多机器人间的组网通信，从而实现编队控制，在此通信系统的控制下，3个轮式机器人不但可以通过人机控制方式进行三角形与直线型编队间的相互变换，还可以在机器人间相互通信的基础上，自动地达到编队的目的。
3.2实验问题分析1)在实验过程中，由于实验测试平台采用超声波辅助定位模块，故实验场地中设有超声定位的固定参考点，因此不同的实验场地智能机器人的定位需经过测试进行调整，当然辅助定位也可以采用其他模块进行，这并不会影响此通信系统的性能，依然可以很好地完成队形间的变换。2)在实验过程中，由于超声定位的坐标返回值与系统设置的相对坐标数值不可能完全吻合，因此在实际应用中，将系统坐标数值设置为区间值，即当超声定位模块返回的坐标值在系统相对坐标值范围内就认为已经运行到指定位置，便进行下一步运行，因此在不同的实验测试过程中队形可能会出现一些误差，但这种误差经过对系统坐标区间值范围的调整可以适当减小，达到误差允许范围内，因而对编队的美观性影响不大。
4结束语
机器人技术教育是指围绕机器人而开展的教与学活动，幼儿到成人都可以是教育对象，它以多视角、多样化的教学模式，达到寓教于乐的教育目的。机器人技术教育的内容，并不受限于传统的教学模式。以机器人作为教学活动的载体，不仅可以使教学具有科技含量，提升学生的学习兴趣，还能培养学生的创新精神、综合实践能力和协作能力。当然，在近年来的各类科技活动项目中，与机器人有关的项目不算很多，关于机器人的创新教学，还处于初级阶段。因此，探究怎样通过机器人教学提高学生的创新能力，是现阶段最迫切需要解决的问题之一。
1.机器人技术教育的意义
提升学生的创新能力创新能力作为一个国家、民族进步和繁荣的动力，在当今社会，其价值不言而喻。我国的传统应试教育模式已被质疑多年，每年培养出的人才虽然在数量上远超西方一些国家，但其质量参差不齐，尤其是在创新能力方面不能尽如人意。尽管近几年一直在提倡素质教育，却仍然无法改变现状。因此，学生创新能力的培养至关重要。随着机器人教育活动日益普及，它在培养青少年创造力过程中凸显的优势已受到各界关注。机器人教育围绕学生因材施教，教师只扮演引导者的作用，传授最基本的理论知识，剩下的需要学生通过动手实践来获取新的知识和信息。对于一些问题，学生必须给出自己的创新解决方案，这样可以培养学生的创造性思维能力。
2.提高学生的学习动机和兴趣
爱因斯坦说过：“对一切来说，只有热爱才是最好的老师，它远远胜过责任感。”这表明了兴趣的培养对于学习的重要性。因为有兴趣，所以会专注，学生学习效率的高低在很大程度上取决于是否有学习兴趣。机器人技术可以提高学生的学习兴趣，并改变传统的教育模式和理念，以玩带学，在娱乐中、在好奇心的驱使下，让学生主动去学习。
3.增强团队合作意识
机器人竞赛活动所需要的知识相当广泛，完成这个任务需要让学生分成组，由组内成员一同探索学习。如果某一成员有了新发现，大家可以一起分享、讨论、协商，共同进步和学习，组与组之间进行比拼。这其实就是团体之间的竞争。学生在团队精神的作用下，能够学会相互关心、相互帮助，并且在此过程中产生关心团队的责任意识，学会自觉维护团队的集体荣誉，还学会了如何与人沟通、相处、包容，以及约束自己的行为。采用这种培养方式，是让学生在实践中去学习，用心去感受，这种教育模式相比传统的口头说教更具有效果。
二、开展机器人技术创新教育的有效途径和方法
1.开设相关课程补充专业知识
可以采取多种形式相互结合的方式补充相关专业知识。并且针对不同基础的学生，可以开设不同的班型，课程包含一些必要的、基础的专业知识，从机器人发展史到专业术语，以及机械方面的内容，循序渐进，由易到难。为了使学生们便于理解和学习，建议理论课学习结束后开始一些简单的实验课程来提高孩子们的动手实践能力。
2.提高授课人的相关能力
机器人课程的开设有别于其他课程，因为这门课程涉及的知识面很广，跨越多个相关专业。因此，这门课程的考核评估办法也要区别于其他传统课程。机器人课程的开设，首先要求教师要明确自己课程的目标、内容，以及相关课程的组织实施、课程评估。机器人课程需要学生学习的知识量大且范围广，这就需要授课教师时刻追踪相关课程内容的变化更新，并做好相关课程规划，要了解学生参与课程的程度，并及时根据教学实际调整传授方法。因此，课程开设后，授课人会面临一些新的教学观念、材料和策略的挑战。这就需要教师的授课能力（包含制订课程目标、明确课程内容、课程组织实施、课程评估等4个方面的能力）有全面地提高。
3.开展机器人竞赛活动
焊接机器人的优点在于:焊接参数稳定，大幅提高了焊接产品的质量;使操作工人远离焊接弧光、烟雾和焊渣飞溅的侵害，极大地改善了工作条件;可以24h连续工作，大幅提高了劳动生产率。我国的工业机器人自上世纪一七五科技攻关开始起步，经过30多年的发展，在机器人的设计、制造、控制系统、传感器技术和智能应用方面都取得了长足的发展，弧焊机器人已广泛应用在汽车及装备制造等领域的焊装线上。科学技术的不断发展，使工业生产系统不断向大型复杂开放的方向发展，反过来又对焊接机器人等工业技术提出了更高的要求，虚拟仿真技术、人工智能控制和多智能体协同工作系统等高新技术正成为焊接机器人技术研究的热点，不断推进焊接机器人向着更先进的数字化、信息化、智能化方向发展。
1虚拟仿真高新技术
虚拟仿真技术是在信息处理技术和网络技术发展的基础上，将先进的仿真技术手段与网络技术相结合，对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。这一技术包括了三维计算机图形学技术、人机交互技术、多功能传感技术、人工智能、高清晰度的显示技术以及网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。在机器人研发设计阶段，由于机器人的机械手是多自由度的空间连杆机构，如果采用传统的力学和运动学理论来进行计算分析，那么难度非常大。如果利用计算机虚拟仿真技术，将机械手的几何参数及各组成零件的结构和力学特征与机器人学理论结合，运用三维设计软件将其模拟出来，再对其进行模拟运动和受力分析，就可以得到直观且可靠的结果。在机器人试验过程中，由真实设备和计算机仿真系统综合组成虚拟现实环境，让机器人在仿真环境中模拟正常工作状态，这样不仅加快了机器人系统的实际应用能力检测的进度，也缩短了其在工作环境中的安装和调整周期，更避免了许多在常规计算中难以测算的动态障碍、十涉等问题。
2多智能体协调控制高新技术
多智能体协调控制系统是指多个智能体通过系统控制互相协调、配合，协同工作，能够共同完成一项工作任务的组合系统，是近年来刚刚兴起的一项开放J陛智能新技术。多智能体协调控制系统是在单体智能机器人的基础上，为了适应复杂工作而将多个机器人的工作组合协调，相互关联。在搭建该控制系统时，重点考虑多个智能体的协调运作，即每个智能体按控制要求，在规定时间和空间内完成既定任务，且与相关联的智能体在时间和动作上协调一致，相互间有信息交互，具备一定的调节反馈能力。多智能控制体系利用一个控制系统，组成一个庞大的复杂的体系，完成复杂的工作目标，解决了一个全局性问题。其特点在于，将本应非常复杂的硬件和软件控制系统，分解成了相对简单的、独立的、相互间有信息反馈、彼此协调的多个单智能体单元。整个系统实现了资源共享、信息互通、互相协调、互相控制，通过易于管理、可灵活调整的多个单体，完成各种复杂的工作任务。
3智能传感器高新技术
近年来，随着微电子技术的不断发展，传感器技术也得到了长足进步，在传统传感器的基础上，发展起了多种新型智能传感器。在焊接机器人领域应用的有电弧传感器、超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器、基于光纤陀螺惯性测量的三维运动传感器，以及包括光谱、光纤、红外等在内的光传感器等。智能传感器技术对机器人技术向高精方向发展起到了重要的推动作用。电弧传感器的工作原理是直接从焊接电弧本身获取焊缝偏差信息，不需要任何附加装置，具有成本低、实时性强等优点。采用了视觉传感器的机器人，通过视觉控制不需要预先对工业机器人的运动轨迹进行示教或离线编程，可节约大量的编程时间，提高生产效率和加工质量。同时，为了使智能机器人系统获取更加全面、准确的环境信息，以满足其综合决策的需要，一种以多传感器联合为基础的信息采集处理系统，即多传感器智能信息融合技术也应运而生，与传统只能测量一种信息的智能传感器相比，其性能大为提高。
4结语
关键词：电工技师论文工艺性标准化
一、专业项目论文的工作观
技师技能考核或鉴定首先应注重的是工作者专业素质——岗位工作能力水平的评价。写作和提交论文是申报鉴定者应对技能考核鉴定的准备过程，同时是个人技能水平的展示过程。
技术工人的专业工作目的一般要求是：保证生产质量、提高生产率、降低物质消耗——有效益价值核算或向好性预期。凭借论文关于专业工作项目立论确定、技术路线解析、工艺方法选择、调试过程记录等的描述，充分显示工作者的能力水平——专业规范把握、主流技术运用、工艺方法适当、工序工步明晰。
技师论文应该强调较高级工艺性内容，应该是工作技艺和业绩展示、以专业文献范式表述的文章，并不一定要用某效益指标来显示工作价值。如工艺改进型课题论文，突出的是专业技巧水平；又如新技术应用型课题论文，突出的是对工程新技术或复杂工艺的理解和驾驭能力。
1.强调论文项目的工艺性价值。技能，应理解为专业工作的技能工艺能力。也许是简称，总易误认为技能偏指技术能力，而忽视工艺能力。技术一般是指工业过程的方法论，即一般是可行性确定后在标准化设计前提下选材、加工手段、加工流程以尽可能的高效率获得目标产品的方法。而工艺，可以理解为加工的“艺术”，强调工作过程中获得目标产品的技巧性、保障性和完美性。技术工艺能力，可以理解为技术与工艺互渗而形成的知识型、技巧型、成熟型的生产力。
较高级的专业技能型人员的工作，应能体现技术工艺引人入胜的技巧性，工作项目论文也理所当然要求显示出工艺性价值——论文应显示出写作者关于工作项目的基本技术理解能力和工艺质量层次。基本技术能力包括专业理论的引用或引证，工艺质量则涵括改进能力、工作技巧、专业理论与实际的连接和补足能力、安全防护构思能力、提高工作对象商品化的能力。工艺质量直接决定了目标产品的实用性、适用性和市场性。
2.注重专业性表述的标准化概念。技师的基本技术理论理解力是其工作的重要基础之一，但其工作的方式、目标往往约束了专业理论的扩充速度和应用空间。许多长期在特殊电气工程岗位工作、工艺经验丰富的技艺型人员理论水平并不高，但他们的本职工作很出色，工作质量的工艺价值突现。一般认为长期的专职工作经验中积累着较高的专业工艺悟性。应该看到，高专业工艺性主要表现为相对行业标准、生产规范有很强的理解力，对生产流程有很强的连接、补足、改进的能力。正是高的专业悟性使得技艺型人员与技术设计人员的工作配合相得益彰。
3.把握过程分析的理论深度。一些技师工作项目论文中，用大量篇幅阐述理论的依据——数理公式推导过程或教科书式论说，然后绘出基本原理图，最后给出相当肯定的可行性结论。必须注意，这种论文往往是有缺陷的——项目的实施有效性没有表达—作者的操作工艺技能水平得不到显示。缺少相关工程经验公式或者经验系数（理论公式受客观实际过程条件的约束），易使得项目实施性这一关键工艺环节受到鉴定评价者质疑。这类论文的缺陷在论文大辩的有限时间里难以弥补。
4.妥当运用“技术进步手段”、“技术创新理念”、“精湛工艺过程”。机电工程岗位特征——专业智能成分较多，技巧思维保持，非连续性非周期性的操作。视下述工作能力为工艺能力；把握专业标准和规范的运用方法、流畅的专业语言（术语，编程，工程图，解析图表等）表述、撰适用的工程文档、规划工作技巧和效率。
技术进步：在产业规范约束下，采用现代的、主流的专业技术成果。
技术工艺创新：在产业规范约束下的工作能够在去除隐患、操作便捷、安全可靠、形式优化、节能提效、减污去噪、降低维护成本、智能化诊断运行等某些方面有显明的特色成果。
基本完备和适配的资料：是指可以作为施工提纲或设备的档案基本资料。
二、电学原理在工程运用中的本征性理解
机电技术中的电工技术是关于电能量分配和智能控制的技术，应用电工技术的基础原理是欧姆定律和麦克斯韦电磁方程组。
1.本征性理解。客观导电材料上的电量分析应划分为以电压（电动势能信息）为主量的“信息变换及传递系统”和以电流为主量的“能量传输电路”。控制信息传递系统的第一要素是“保证信息的准确”，控制系统传递信息不一定依赖固形材料（例如可通过空间电磁场感应传递）。
使用电动机为电能耗用终端的设备继电器线路形式控制电路主要形成运动控制“逻辑、时间、顺序”机制，自保、互锁、延时、中继等都是形成控制信息的电路。
采用集成运放器为核心的信号电压调节器主要解决比例（信号放大）、微分（信号即时变化率）、积分（信号的时间积累效应），而整流、检波、限幅、隔离、跟随、调零、保护等都是附加电路。
电能量传输的第一要素是电路成为回路，依赖有形的导电材料，再者就是能量规模（大小）和传输时间可控。因此，控制电路的关键功能是信息“变换（如电压放大器）”和“调节”。
主电路的关键功能是能量的“被控”和“驱动”，而反馈电路则是对于完成基本运转功能的、由基本控制器和驱动器（主电路）组成的开环系统输出量检测并形成修正信号的“智能化”部件。
现时的机电“主流技术”指由集成PID运算器件、逻辑运算器件（CPU）及大容量数据存储器件为核心的控制器运用技术、由可高频全控大功率无触点开关元件为核心的驱动器运用技术及由新型传感器为核心的传感信号接收变换电路技术。
2.机电能量转换技术离不开磁材料技术，也离不开磁路分析技术；传统的磁路材料由于磁传导敏感于温度和介质成分，其电气特性检定比较困难。但是近些年来，新型合成磁性材料技术迅猛发展，其运用空间（特别是在机电技术领域）急速扩展。
再者，材料科学技术和信息技术是工业技术发展的双引擎，感知设备运动状态和形成系统信息的传感器技术是智能系统的前端。
从对于控制方式本质的理解判断机电控制技术的发展方向：以一个四端电路（网络）为例，若以改变激励能够实现相应响应，则控制方式可分为：a.电流控制电流（控制机制参数体现为电流放大系数），b.电压控制电流（控制机制参数体现为转移电导（跨导）），c.电压控制电压（控制机制参数体现为电压放大倍数），d.电流控制电压（控制机制参数体现为转移电阻（跨阻）），实现电能利用的机电设备的电路多以电流为被控量，所以上述a，b两种控制方式是驱动器电路，c是信息处理电路，d不是机电设备电路优选形式（能量控制信号）。
上述a、b方式分别代表着两个时代的电能传输电路（主电路、驱动器）形式。
a方式中，电流控制电流的中心技术是：实现小电流控制大电流、一路电流控制多路电流。代表性功能器件有三极管和继电器。
三极管，响应速度高，无动作触点，但控制电路与被控电路有公共支路，控制量与被控量的高次谐波相互影响或制约，而且可承受功率在瓦特级，一般不符合机电设备功率规模要求。
继电器（接触器），以电-磁-力形式驱动开关触点动作，实现电流的小控大和一控多。但触点动作时间不准、电弧现象、线圈断电反电动势高并形成高频干扰源、体积大等固有弱点，长期以来被视为“非理想器件”。
b方式是经典控制技术体系中理想的控制方式——信息控制能量。
上世纪后半期，业界使用大功率半控型电子器件晶闸管加之PWM技术的移相触发器实现有缺陷的“信息控制能量”方式于机电设备能量控制——主要是直流电动机的荷载调速。
上世纪末期大功率全控型电子器件IGBT（一种增强型绝缘栅场效应管器件）的商品化普及，机电设备用全控型的信息控制能量方式成为现实，例如在结构简单价格低廉的交流电动机实现宽范围荷载的变频调速。
3.电气主流技术发展的瞻望。机电设备机械构件的技术进步程度受制于材料技术发展及其成果的商品化程度。通用机电电工技术范畴的技术开发重点有：
电力电子技术：利用电力电子器件实现工业规模电能变换的技术，是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科成果。器件以半导体为基本材料，根据器件的特点和电能转换的要求，开发电能转换电路，包括各种控制、触发、保护、显示、信息处理、继电接触等二次回路及电路。
电动机技术：强磁材料与低温环境技术。
虚拟现实技术：软件型传感系统分析与仪表。
机电液智能控制技术：机械、液压、电子融合控制技术使得机器的效率、性能、品质、可靠性等大大提升，如大型工程机械设备、深海或隧道的巨力液压控制系统。
微机电系统技术：常规电气系统元器件微型化组件化甚至实现“叠层组件—集成化”，即把微型化的敏感元器件、微处理器、执行器、各种机械构件、电动机、能源、光学系统等都集成于一个极小的几何空间内，并且能像集成电路一样大批量、廉价地生产。
电致流体相变技术：电场作用下电流变液（ERF，electrorheologicalfluid）可在“固”—“液”两相之间转换，转换过程可控而且可逆，转换时间为ms级，利用其电控力学行为，可以预期得到较之传统力学元件更为理想的（机—电能量转换控制的）响应指标。
磁致流体相变技术：磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。在零磁场条件下呈现出低黏度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高黏度、低流动性。磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的，而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系。
硅胶导电与绝缘的智能化控制技术；作为可以在电磁场发挥“柔性”功能的新型器件必将影响机电设备电路构造技术。导电硅胶是具备导电性能的硅胶制品，用于一些电子硅胶产品上发挥开关接通的作用，现时应用于一些电子设备、家用设备、办公设备中，比如导电硅胶按键、电线连接管、影印机滚轴、电缆插头、连接器衬垫等。
三、要强调通用电学知识与电工新技术运用衔接的工艺能力
机电设备技术标准（国家标准、国际电工委员会文件、超级公司企业标准）的意志和执行能力。标准化是机电设备可靠性的保障。国家标准中对机床的控制方式、接地方式、抗干扰、容错、机械连锁、危险部件防护等，作了较完善规定，有效保障了机床的安全可靠运转。经验证明，符合标准的机床，故障率较低，反之故障率则高，可靠的保护措施是防止器件和装置损坏的重要方面。
当前的国家职业技能鉴定技师和高级技师考评体系强调了标准化水平是素质和技术能力的体现。如技术资料规范化编整能力、微机控制应用程序解析能力、逆向工程能力（逆向于在确定材料条件下设计制造的路径对产品拆解—解析技术工艺特征，提交改进或改性方案，以期获得结构或功能更优化的产品）、工程数学与物理运动现实的映射解释能力。
四、提高论文的精致程度和新技术含量的着眼点
维修电工岗位工作的技术工艺核心领域（空间范围，对象）。
维修电工岗位工作的主流技术、前端发展技术（如机器人，城市电动载人设备（电梯，搜索救生设备，无人驾驶运行设备，物流基地自动化设备等），注意：在机电前端技术领域；与电路系统运行规律模式相似的流体智能控制系统正在迅速地发生着微型化、精准化、多种指标信息传递同道化的技术水平提升。
机器的电气系统运用主流技术改造的工艺路线和工步流程。
一些控制系统设计方案的实用性（技术改造方案的功能指标的得失）和适用性。
专业技术文献资料的引用和“创新价值”的保障。
五、论文正文的编辑策略
通过这里的工作全过程的描述而展示个人的工作实力状况，明喻达到专业技师水平。正文应涵括以下内容：
1.详尽细致的立论表述：现实性、可行性、绩效预期等。立论的过程是运用专业范畴的概念、判断和推理等逻辑思维形式，简述预期的项目工作的流程、效益目标、专业技术层次特征和工艺精华综合；证明自己的主张。立论应具备论点、论据和论证三要素。
现实性：有重点而且简单的描述工作环境，仪器工具，基础性技术资料等工作先期条件，适配一些示意性插图、流程框图、曲线图、简表等。
可行性：有重点而且简单的描述工作团队情况，已经具备的知识基础和经验，主流技术采用的决定，需要增加的仪器工具，实施方案或技术工艺路线。
绩效预期：有重点而且简单的、与现实性情况可比较的谈说，重点是预期的技术或形式先进性、工程安全性、设备的控制或运行可靠性、节能减排等的定性谈说。
2.主流技术采用、工艺方案、实施过程等的详述。例如：可编程序控制器（PLC）技术基于用计算机软件实现继电器电路中的中继、延时、顺序、串并逻辑、传感信息处理等的硬件功能而提升了机电设备控制的可靠性。又如：基于用计算机软件对全控型大功率电力电子器件编程控制而实现交流电源变频控制，使得电动机“宽范围、恒功率或恒转矩的调速”成为普适技术。
工艺方案：展示工作者专业软实力的平台，以分类的技术工艺设计资料及对其简单注解说明文字为主项。资料文件要符合专业规范，要基本完备，要适配。例如：机床设备电气系统档案基本资料文件一般有电路原理图、电器件位置示意图、接线图、元件明细表、电气原理说明或控制流程注解、维修或改造记录等。
三项资料：工作对象技术改造之前的电路原理图及工况表述、改进工程技术路线设计（流程图与功能框图）和主要零部件明细，是工艺方案论证的骨干依据。
对于要遵循物理规律，以推演、论证、解析为主要技术路线的项目论文，建议采用机电工程手册为理论蓝本，引用工程计算方法处理数据。
调试过程：调试工作的工序、工步罗列，调试过程状况和数据的记录。
3.结果与讨论。这是全文的重心，应精心筛选技术工艺成果，把那些必要而充分的数据、现象、样品、认识等选出来，写进去，作为分析的依据。在对结果做定性和定量分析时，应说明数据的处理方法及误差分析，说明现象出现的条件及其可证性。
概括项目工作的总结：所得结果与已有结果的比较；联系实际结果，解说它的工程意义、应用价值和在实际中推广应用的可能性；在本项目实施过程中尚存在的问题，对相关进程记录资料进一步标准化编整的见解、意愿与建议。
参考文献：
[1]王建，张文凡.电类技师论文的撰写、答辩及点评.（ISBN9787111318422）.机械工业出版社，2012.
工业机器人论文参考文献：
[1]任志刚.工业机器人的发展现状及发展趋势[J].装备制造技术，2015（3）：166-168.
[2]田涛，邓双城，杨朝岚.工业机器人的研究现状与发展趋势[J].新技术新工艺，2015（3）：92-94.
[3]陈韶辉.我国工业机器人发展问题分析及对策研究[J].科技创新与应用，2015（31）：81.
[4]黄兴，何文杰，符远翔.工业机器人精密减速器综述[J].机床与液压，2015，13（43）：1-6.
[5]韩鹏，刘建龙，冯强.工业机器人关节减速机润滑脂的研制及应用[J].石油商技，2015（6）：25-29.收稿日期：2016-07-15。
工业机器人论文参考文献：
[1]陈佩云.我国工业机器人现状与发展[J].机器人技术与应用，2013：1-6.
[2]李瑞峰.中国工业机器人产业化发展战略[J].航空制造技术，2010（09）：32-38.
[3]郭永涛，唐洪涛.职业院校工业机器人专业实训基地建设研究[J].科学中国人，2015.
[4]陈小艳，沈洁.高职工业机器人技术专业人才培养模式研究与实践[N].吉林工程技术师范学院学报，2014.
[5]刘彩琴.职业教育工学结合课程开发与实施[M].北京：北京师范大学出版社，2014.
[6]牛祥永.高职“工业机器人安装与调试”课程开发和实践[J].职业教育研究，2014，3：86-90.
[7]杨薇，叶晖，胡威.仿真教学应用在工业机器人技术课程教学中的必要性[J].科技视界，2014，32：18.
工业机器人论文参考文献：
[1]梁一新，刘凯.促进我国工业机器人产业化的战略思考[J].现代产业经济，2013：28-33
[2]国家统计局.《中国统计年鉴-2015》
[3]陈韶飞.我国工业机器人发展问题分析及对策研究.科技创新与应用，2015.
[4]朱步楼.新一轮产业与技术革命的特征、挑战及其对策.江苏科技信息，2013（3）.
