机电一体化实验室建设

创新已成为当前全社会关注的问题，它是提升企业乃至国家竞争力的源泉。高等院校需要继续解放思想，注重创新人才培养，促进我国从制造大国向制造强国转变，建立创新型国家。实践性教学环节对创新人才培养是必不可少的。

著名教育家杨叔子院士论述了学习、思考和实践之间的关系，指出创新源于实践。?国内各高等院校纷纷建立各类创新型实验室，【2。31创建适合于创新人才培养的环境和机制，构建支持创新的实践平台。作者多年来一直从事机电一体化创新实验教学和管理工作，本文讨论了相关实践以及对未来发展的思考。

一、机电一体化创新实验对培养创新人才的作用机电一体化技术融合了机械、电子、控制、检测、信息、系统工程等多学科先进技术，是实现机电产品数字化与信息化，实现企业产品升级换代的技术基础。在当前经济全球化的形势下，企业需要依靠自主技术创新和产品创新来提升竞争力。因此对机电一体化创新人才的需求非常迫切。

机电产品的设计、工艺、制造、测试等环节涉及相关知识和技术的综合应用，实践性环节对合格人才培养非常重要。

目前，高校一般具备企业实习基地、基础实验等实践条件，但主要以参观、验证性演示等为主，学生动手的机会不多，自主设计实验则更少，导致动手能力培养不足。机电一体化创新实验可望弥补这一缺陷。它通过建立各类机电设备和系统的软硬件基础模块(包括机械本体、控制单元、传感器等)，支持学生自主构思、独立动手的创新实验机制，强化学生动手能力、自主学习能力和基本科研能力的培养，为创新人才培养提供支撑条件。因此，机电一体化创新实验在机电产品设计创新人才培养过程中具有重要的作用。

二、机电一体化创新实验室建设工作及成效作者所在的广东工业大学机电工程学院机电一体化创新实验室于2001年建成，是国内高校最早建立的创新实验室之一。创新实验室主要配备了德国某公司生产的机器人产品模型，包括工业、计算机、气动、移动和实验五大类机器人模型，各类机器人组件包括机械本体、传动机构、驱动部件、传感部件、传感器、控制器等，可组装出如下产品模型：

工业机器人。包括翻转机械手、焊接机器人、柱式机械手、四自由度机械手；计算机机器人。包括铲车、翻包机、分选机、三自由度机械手；气动机器人。包括气动门、气动加工中心、气动夹具、气动分类机；移动机器人。包括识别光源小车、识别边缘小车、识别障碍小车；实验机器人。包括电梯、交通灯、风扇。

学生可以选择上述的任意一组模型开展实验。首先是对相关机电一体化装置进行测绘，利用三维CAD软件完成所有零件图、部件图和总装图设计，使学生对设备的结构和组成等获得较为丰富的感性认识，对机电装置的设计过程和设计要点有基本概念。在设计过程中，通过产品模型装配、控制编程运行，全面了解机电装备的控制、驱动、传动、测量等技术，并学习机械制造工艺和工装等知识。特别是还可以利用基础构件对相关产品模型进行设计改进，甚至搭建全新的产品模型。

机电一体化创新实验多年来为机械设计制造及其自动化、机械电子工程、机械制造等专业高年级学生和硕士研究生提供了一个开放性、创新性的实验平台，通过对各类机电设备和系统等产品的亲自组装、调试和应用开发等创新实验，为学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术提供了实践条件。基于该创新平台，不仅指导本科生完成了机电产品创新设计综合训练项目，还为本科毕业设计、研究生课外创新提供了有力支持，其中完成的一些创新设计项目如机器人运动建模及作业规划的三维动态仿真、二维裁减排料及数控切割仿真系统、模架粗加工专用铣床设计、焊接机器人建模与仿真等，分别获得学校优秀毕业设计论文奖，甚至获得广东省挑战杯优胜奖。

由于创新实验主要培养学生的动手能力，学生学习积极性非常高，能够生动活泼地进行学习和交流，使学生较全面地掌握各类机械结构、机构、机电一体化控制、计算机编程等基本知识，强化了创新能力的培养。

三、关于机电一体化创新实验未来发展的思考尽管机电一体化创新实验已建成为机电学院创新体系的重要实践摹地，但在支持机电一体化产品创新设计的实验条件以及实验管理机制等方面仍需要加强和完善，从以提供验证性实验为主逐步过渡到以提供探索性实验为主。如何充分发挥机电一体化创新实验在创新人才培养过程中的作用，更好地支持大学生创新活动，改变传统填鸭式教学模式，使学生从实践中获得知识以及思考源泉和求知动力，作者认为可从以下几方面着手：

第一，建立面向课程体系的创新实验支撑条件及关联实验系列。首先应该打通机械设计制造及自动化学科相关课程的实践环节，包括机械原理与机械设计、机电传动、机电控制工程、机电一体化设计等，完善创新实验条件，以一类机电产品为例开设贯穿课程体系的关联实验系列，如机械本体装配、传动机构分析、驱动部件设计、传感器与测最技术、控制器与接口技术、机电产品总体结构设计、控制程序编制等实验系列，使学生更主动地学习、更有效地掌握机电一体化技术的系统知识。

第二，以从做中学为指导思想，围绕学生的创新没计项目来完成整个课程体系的教学和实验。从专业基础知识学习伊始，建立学生创新设计项目小组，并通过创新实验室及其相关机制实现对创新设计项目整个研究过程的支持，使学生能够带着问题来学习和实践，并从中初步掌握科学研究的基本过程和基本方法，养成良好的学习自主性和能动性，培养学生动手能力、自学能力、发现问题与解决问题能力、交流协作能力等，达到创新能力培养的目标。

第三，建立开放性实验机制，建立面向创新的交流协作平台。通过改善实验室条件，建立开放性实验管理机制，为自主创新的学生提供个性化服务，支持学生利用课余时间从事科技创新活动。同时，以机电～体化创新实验为基础建立面向创新的交流协作平台，使指导老师与学生之间，不同项目组学生之间能进一步加强相关技术的交流与协作。

四、结语创新型人才培养是高等院校职能中最重要的一环，机电一体化创新实验是为企业技术创新、产品创新培养应用型人才的重要基础。在创新型国家建设过程中，迫切需要我们改善高校人才培养的创新实验条件，完善实验管理机制，实践基于课程体系和从从做中学的教学方式，进一步完善创新人才培养机制，为经济建设培养更多更好的创新型优秀人才。