引論：我們為您整理了1篇“機器人工程”專業人才培養模式探究范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
近日，2017年度普通高等學校本科專業備案和審批結果公布，又有60所高校將在今年招收機器人工程專業本科生，加上2015年度和2016年度已開設機器人工程專業的高校，全國共有86所高校開設了機器人工程專業，其中985高校4所。這是高校對國家提出的“中國制造2025”戰略規劃的積極響應，也是順應全球產業格局深度調整的需要，更是對我國這個世界上較大的機器人市場對人才需求的應對舉措。機器人將是改變未來世界的人和智能機器之間的中間體，是衡量一個國家高端制造業水平和科技創新的重要標志。機器人技術涵蓋多個學科，它以控制科學工程、計算機科學技術、機械工程、生物醫學工程、材料科學工程等學科中涉及的機器人科學技術問題為研究對象，綜合應用了工程技術、自然科學、社會科學、人文科學等學科的技術、方法和理論，研究機器人的系統設計與優化控制、機器人與人及環境之間的交互模式、機器人的環境感知及人工智能等學術問題。2015年5月國務院印發的《中國制造2025》制造強國戰略中，將機器人領域位列十大重點領域的第二位，機器人技術將是推進制造業強國戰略的重要支點，機器人產業迎來了千載難逢的發展契機。當前為實現我國經濟持續穩定發展，要求進行結構調整、轉變發展方式、實現轉型升級，同時我國人口老齡化日趨嚴重，人口和勞動力紅利不復存在，這都需要機器人的參與。因而針對機器人領域專業人才培養的“機器人工程”專業受到各高校的關注。
一、國內機器人人才培養現狀
目前國內機器人產業研究、設計、操作人員主要來自以下幾個方面：（1）重點高校和科研院所培養的研發型人才，如哈爾濱工業大學、北京理工大學、中科院沈陽自動化研究所等，它們都有相應的機器人實驗室，主要培養機器人專業碩士、博士層次人才。這些學生本科專業都不是機器人專業，而是與機器人專業相關的專業。他們所學與機器人相關的課程大多數是研究生課程，難以對機器人技術進行系統的學習。（2）高職類院校及部分應用型本科，這類學校培養的人才一般定位于操作應用型人才。這些學生不經過系統培訓和深入學習，很難直接從事機器人研發工作。目前，國內機器人學的學科教育與課程教學體系雖已比較完整，但沒有專門針對機器人學科的系統化教材，本科階段機器人課程的開設也都是穿插在機械設計制造、機械電子工程、自動化、智能科學技術等專業中，現有機器人工程專業的課程設置沒有突出機器人多學科融合和技術集成的特點，更像是控制、計算機、機械等學科課程的簡單混合，在實驗教學環節缺乏層次性和遞進性，無法滿足機器人領域的技術需求。
二、機器人工程專業特點
機器人工程是根據國際上學科發展動態、面向新一代機器人技術發展需求的專業，其理論體系由基礎理論、主體理論和相關理論三部分構成，兼容了工程科學、自然科學、社會科學和人文科學的理論內容與技術方法，具有機械工程、電子工程、控制科學與工程、計算機科學與工程、生物醫學工程、材料科學與工程、系統工程等多學科交叉融合的特征。由應用數學、機器人建模、運動學和動力學分析、軌跡規劃及智能控制組成理論體系的基礎；由機器視覺與圖像理解、深度學習、強化學習與人工智能、腦與認知學、傳感器與信號處理、機器人操作系統、生物機電工程、人機協作智能控制等構成理論體系的主體框架；由工程材料和制造基礎、加工工藝、管理與配置科學等相關學科理論構成理論體系的輔助和補充，強化多學科交叉概念下機器人學科的系統理論。
三、機器人工程專業人才培養
機器人工程專業是面向本科層次的機器人人才教育，培養的人才主要有兩個出路：一是要進入到同機器人生產或應用相關的及時線，能完成機器人相關應用及技術革新；二是進入高校及科研院所進行研究生階段的學習，將來從事先進機器人理論和機構研發的高級人才。因此，對于該層次的機器人人才培養要遵循下列原則：首先應改變過去偏重機械、計算機、控制等某一方面的思想，樹立多學科的理念；其次機器人學科是一個動態發展的學科，其間要不斷融入新的技術和其他學科近期的研究成果；再次在學生學習期間，應積極通過參加機器人競賽和研發項目實現學生競爭、合作與創新能力的提升；隨著全社會對機器人接受程度的提高，應開展面向小學至高中的機器人興趣班或夏令營，培養青少年對機器人的興趣，為國家機器人發展儲備青年人才。
四、機器人工程專業培養目標
學習機器人工程專業課程，學生將會獲得與機械、數學算法、機器人控制方法、計算機圖形學、移動機器人編程、應用技術的社會影響及更多相關的知識。除了學習特定的科學方法外，畢業生還將獲得涉及數學思維的技能，也將獲得藝術視野。由于機器人多學科的特點，在理論和實踐環節中，特別是項目實施中要十分重視團隊協作能力的培養。機器人工程專業將為培養具有技術設計、編程、修理和安裝機器人設備等能力的專家做準備。
五、機器人工程課程設置
機器人工程課程的基礎是運動和控制。在此基礎上，感知、認知和行動是分層的。由于機器人技術是涉及建立體現這些基本原理、焦點和系統思維的學科，因此實踐教學也是該專業的重要內容?？紤]到機器人多學科的特質及現有高校專業設置的特點，機器人工程課程開設應該聘請機器人領域的專家組織機械、計算機、自動化及其他新建專業的教師進行交流、論證，根據各學校優勢及人才培養目標，合理設置機器人工程專業不同課程的比例及學時，減少相同知識點的重復，根據新技術和學科發展特點及時增加新理論、新成果。應該盡早組織各方面專家共同編寫針對本科層次的機器人綜合性理論及實驗教材。課程設置分為兩塊內容：理論教學部分和實踐教學部分。借鑒國內外高校已開設機器人工程專業課程的專業培養方案，提出了課程類的概念。理論課程類課程主要涵蓋了機器人本體機構模塊、控制模塊、規劃模塊、感知模塊。
（一）理論課程類課程如下
1.機器人類：機器人導論、機器人控制、機器人操作系統基礎、學術前沿講座；2.機構模塊：機械類：工程制圖、大學物理、機械學基礎；數學類：高等數學、矩陣代數及其應用、數值方法、概率論與數理統計；電子類：模擬電子、電路、數字電子；計算機程序設計類：計算機技術基礎、微機原理、C語言程序設計、計算機仿真;計算機系統類：嵌入式系統、Linux系統；3.控制模塊：自動控制原理、電機拖動與控制、計算機控制、智能控制;4.感知模塊：傳感器、計算機視覺、計算機視覺應用程序設計；5.規劃模塊：機器人規劃技術、機器學習導論、人工智能。不同于上面理論課程中的實踐課程，機器人專業教學實踐課程要有層次性、遞進性和綜合性的特點，目的是向學生介紹機器人工程的多學科理論和實踐。在機器人實驗課程設計中要按照先由下至上，再由上至下的原則。即先各模塊學習、實踐到樹立機器人整體規劃、感知及控制概念；再從面向機器人具體任務出發到實現各模塊設計、控制。
（二）機器人實踐課程類課程如下
1.初級階段：關注將電能有效地轉化為機械動力
（1）模塊化移動機器人套件搭建和調試。目標是熟悉機器人關節機構，坐標及位姿分析。（2）移動平臺轉向。目標是了解控制板電路與參數測量，控制板嵌入式編程。（3）模塊化移動機器人的PID控制。目標是熟悉電機驅動及系統反饋控制思想。（4）移動機器人的動力學分析控制。目標是熟悉機器人的控制方法設計。（5）綜合項目。目標是設計一個移動機器人，通過使用轉向機構和PID控制器實現直流電機位置控制，完成一個起始點自主導航到一個設定的位置。
2.中級階段：機器人系統通過傳感器及反饋與環境進行相互作用
（1）電機電流傳感測和機械力分析。目標是熟悉材料及其屬性。（2）應變片和儀表放大器。目標是掌握相關傳感器設備及嵌入式底層驅動開發。（3）移動機器人的多傳感器融合。目標是熟悉移動機器人多傳感器融合并實現自主導航。（4）綜合項目：滅火機器人。目標是設計一個移動機器人，它可以在一個區域自主導航，探測到房間的入口，找到一個模擬室內火災的蠟燭，然后把它撲滅。
3.高級階段：機器人系統路徑與運動規劃
（1）AVR單片機編程。目標是熟悉AVR控制框架，實時編程及中斷處理。（2）單關節手臂控制。目標是熟悉單關節手臂動力學和控制電路。（3）雙關節手臂控制。目標是熟悉多關節手臂的運動學及動力學并實現控制策略。（4）非測距傳感器。目標是熟悉非測距傳感器的使用及信號處理。（5）綜合項目：物流機器人。目標是實現目標的定位，手臂路徑與運動規劃，未知環境地圖構建及移動平臺避障。
六、總結
機器人多學科、綜合性的屬性決定了該學科的人才培養將會面臨諸多的挑戰。各學校由于專業基礎不同，培養目標及培養方式也會存在差異，但機器人本身的特點又使得機器人工程專業人才培養存在許多共性的東西，本文就是從這一點提出了專業課程設置方案，能為多數開設機器人工程專業的學校提供參考。
