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机械专业向机器人工程专业转型的可行性与前景分析

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不久前,一家国内知名传统汽车企业今年校招不招车辆、机械专业毕业生,校招岗位全部要求计算机、软件专业的情况说明刷爆朋友圈。

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这让不少机械专业的学生产生了担忧:其他车企是否也会这样做?放弃机械专业毕业生是否会成为车企的普遍选择?未来机械专业学生的出路在哪里?

对此,汽车人才研究会研究部主任刘义坦言,事实上,这一趋势在去年就已经开始显现,车企对于招收传统机械大类(含车辆工程)专业毕业生的需求的确在减少,车企将更多的招聘需求转向了电气工程、电子信息类、通信类以及计算机类专业。今后传统机械工程类的学生到车企就业恐怕越来越难。

 

传统行业转型,人才也需求转型

国内汽车工业发展了60多年,从无到有,从小到大,无论是合资,市场换技术,还是自主创新,取得了比较好的成就,但传统汽车在一些核心技术方面,依然和国外一些汽车工业发达国家存在着差距。如今全球新能源汽车的推进,汽车新技术的诞生给予我们汽车工业一个难得的发展机遇,不少车厂和大佬都提出,要在这轮汽车工业革命下,实现“弯道超车”。面对这些形势,国内车企也在纷纷布局。比如:

  • 一汽,提出到2025实现从一般的驾驶性能局部自动化再到高级自动化的路线;

  • 北汽希望通过5年左右的努力,到2030年能实现高智能化中级车成功批量走向市场;

  • 上汽计划2020年推出能在高速公路、公园道路等行驶的无人驾驶汽车;

  • 长安汽车也提出了自己的智能汽车发展线路。

可见,高自动化与高智能化是未来国内汽车工业的主要发展方向。

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目前,要想顺应汽车或其他与机械专业相关行业转型的趋势,除了依托高校改进传统机械专业课程设计,加强传统机械专业与其他学科的交叉性,朝着高自动化和高智能化方向发展外,学生如果还想进入车企就职,也需要辅修第二专业,选择朝着“新四化”方向的专业领域拓展。

机器人工程是一个多维交叉学科,与各种专业都有关联。机器人的结构部分需要机械专业来完成,内部电路涉及电气等专业,运动系统控制和感知规划又与控制专业有关,人工智能方面需要计算机专业的学生,而类似材料科学、力学等专业也与机器人工程息息相关。所以这些专业基础的学生,是有条件进一步开展机器人研究的。而机器人工程专业的多维交叉性又恰巧迎合了目前国内高自动化与高智能化汽车工及其他相关“新四化”领域人才发展需求,所以对机械专业的学生而言,向机器人工程专业转型也不失为一个好的发展方向!

 

机器人工程专业学什么?

机器人工程专业主要以控制科学与工程、机械工程、计算机科学与技术、材料科学与工程、生物医学工程和认知科学等学科中涉及的机器人科学技术问题为对象开展研究,例如机器人的智能感知、优化控制与系统设计、人机交互模式等等。

本科阶段主要学习的基础课和专业课包括:机器人技术基础、自动控制原理、机械学基础、机器人操作系统基础、机器人动力学控制、机器学习、人机交互与人机接口技术等,涵盖了人工智能、传感技术、机器人机构设计制造、系统集成和人机交互等各个方面,并且面向新工科建设和工程教育认证,加强了实践教学环节,安排了大量的实验、实习和实训课程。所有课程分类为不同的课群,采取渐进、梯度式的培养模式进行教学工作。

作为机器人及人工智能领域最前沿的学科专业,机器人工程专业主要培养适应国际科技前沿和国家战略发展需求,符合社会和行业发展需要,具有较强国际沟通能力,熟悉国际规则和惯例的,厚基础、宽口径、重实践、富创新的高素质复合型人才。这些人才要具有团队组织协调与综合运用所学知识的能力,具有融合掌握多学科基础理论的专业优势,正是因为这样的特色,毕业学生的就业和深造前景十分广阔。

 

机器人工程专业有哪些特点?

机器人工程是近年来十分热门的专业,也是顺应国家建设需求和国际发展趋势而设立的一个新兴专业,属于典型的新工科专业,具有很强的新颖性、综合性和实践性

首先,机器人工程是新时代下由于新技术产生、新产业的崛起、新社会的需求而诞生的一门新专业,虽说在有关机器人的技术方面上,人们已经掌握颇多,但是国内目前在培养机器人方面的专业人才还刚刚起步,机器人工程是一个十分年轻的专业,自2016年第一所本科大学(东南大学)开设机器人工程专业以来,目前全国2623家大专、本科院校中只有184家开设了机器人工程专业。机器人工程专业的年轻,在其人才培养与课程设计上也能看出来,不同院校的人才培养方案都有所不同,而专业内的各项考核标准也没有完完全全的规定下来。同时,人工智能技术的发展与大数据时代的带来也让机器人工程专业的理论与技术也变得“新”起来。所以,无论是在时间上还是教学内容上,机器人工程专业是十分新颖的。

机器人工程专业也是一门综合性很强的学科,具有多学科交叉的特点,其兼具机械工程、电气工程及其自动化以及计算机类专业等课程内容。机器人工程专业是个交叉学科,正是由于这一特点,每个学校的行业背景、研究基础和优势学科各不相同,培养方案和课程体系也不尽相同,这从机器人工程专业在各校的所属院系可见一斑,例如东南大学机器人工程专业开设在自动化学院,东北大学则开设机器人科学与工程学院。

此外,对于新工科专业,实践是必不可少、极其重要的部分,机器人工程专业作为一个典型的新工科专业,其实践性也是十分明显的,毕竟其专业的产生就与现实产业分不开,其本身的理论基础又多是来源于其他基础学科,只有学会所学理论并真正运用到实际,才能真正体现出这门专业的实际意义,而在专业人才培养目标中也明确指出要培养出具有较强工程实践能力人才。

 

机器人工程专业发展前景与就业方向

机器人工程专业有着很好的发展前景,机器人被称为“最高意义的自动化”,机器人是“人类社会的里程碑”,机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”。无论是在人们的生产还是生活方面,机器人都有着巨大的作用与市场需求。

在生产方面,伴随着我国人口红利不断消退,各地工业经济发展加速转型升级,由政府力推、企业力行的“机器换人”潮正在加快部署;同时,随着国家智能制造业的发展,也将会出现大量需要“机器人”的局面,对机器人的需求是顺应社会进步发展的,届时将出现大量与机器人相关的生产制造企业。因此,机器人系统的设计、开发、制造、运行及维护能力的高素质复合型应用人才将是社会急切的需求。

在生活方面,随着我国经济的快速发展和社会文明的进步,人民对美好生活的需求也不断提高。机器人技术是提高日常生活质量的重要手段,扫地机器人、炒菜机器人、情感陪护机器人、仓储物流机器人、巡检机器人、康复机器人和医疗手术机器人及特种服务机器人不断涌现,功能越来越先进,技术也将愈来愈成熟。机器人技术在生活服务领域的应用和发展同样迫切需要大量机器人工程专业人才。可以说,机器人工程专业有着很好的就业前景。

除了就业,考研深造对于该专业的毕业生而言也是一个很好的选择。作为机器人及人工智能领域最前沿的学科专业,现如今,有关该专业的许多技术层面的东西还有着巨大的进步空间,许多专业理论上的限制也等待打破。与机器人相关的技术开发、产品与系统设计等,都需要更高端的人才来不断上升与发展到新的层次。而在科技日新月异、生活水平与质量蒸蒸日上的今天,人们也迫切需要机器人领域出现颠覆性的理论发现与技术创造。不仅如此,机器人也是一个前沿性、多学科交叉的研究平台,以此为基础开展教学改革和科研实践,具备有天然的优势。而且在“中国制造2025”等国家发展战略中,机器人都处于核心和不可替代的地位,这些发展战略的开展和时间都迫切需要大量的有关机器人专业的高端研究型人才。由此可见,机器人工程专业的学生是有着很好发展前途的。

机器人工程专业就业方向主要在机器人的设计研究单位、生产制造企业以及集成应用公司从事机器人工作站设计、装调与改造、机器人自动化生产线的设计、应用及运行管理等工作。

 

作为相近专业,智能科学与技术专业与机器人工程专业,二者有何区别?

智能科学与技术专业与机器人工程专业都是符合时代发展需要,以研究和发展人工智能理论和技术为目标的新兴学科。在某种程度上,智能科学与技术专业更“偏软”一点,比如大数据分析、智能决策等都是以算法加软件为主。机器人工程专业是集信息、电子、计算机、控制和机械及认知生物等技术为一体的,所研究的对象更“偏硬”一点,以研发出能够最大限度模拟生物体的机电控一体化智能系统为目标。它需要有合理的机械结构、灵敏的感知和认知、实时准确的动作控制、灵活的智能分析和自然和谐的人机交互等。

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如何培养机器人工程专业人才的专业技能

近年来,机器人技术快速发展,机器人产品性能逐步提高,尤其是人工智能技术的兴起,对机器人专业人才提出了更高的技术要求。而机器人工程专业学生的培养,一方面要求学生打下夯实的机器人理论基础,另一方面要求教学机构加强学生专业技术能力培养。教学机构要加强学生的机器人系统集成优化能力,尤其是在人工智能时代背景下,锻炼学生对传统机器人部件的智能改造能力,同时也要结合实际应用来提高学生的机器人技术创新与产品开发能力。

1、机器人系统集成优化能力

机器人是一种复杂的系统,人们要想设计出性能优异的机器人,必须从机械本体设计、传感系统设计和控制驱动系统设计等多方面进行综合分析和优化。对学生机器人系统集成方面能力的培养要注重各学科知识的融合,更注重机器人各个部件间的动态性能协调和接口匹配兼容,需要分别以机械臂和移动AGV这两种典型结构的机器人作为对象,对学生进行专业知识讲授和技能训练。如维识教育科技的两套教研设备:七轴机械手臂Heptarm、移动机器人运动底盘Tyran和六足机器人 Hexapod。

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七轴机械手臂Heptarm

Heptarm模拟人类手臂结构,拥有7个运动关节,每个关节由1个伺服电机驱动,并配有末端自适应夹持机构。可帮助学生更高效地学习和研究机械手臂的运动控制、路径规划等算法。

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移动机器人运动底盘Tyran

Tyran是一款开放的移动地面运动系统开发平台。学生可通过机器人算法实现对移动平台的自主移动、智能避障、环境识别、智能跟踪、SLAM导航、人机交互等功能。

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六足机器人 Hexapod

Hexapod其腿部数量可根据科研教学需要增减,仿生昆虫运动步态,每个运动足有三个运动关节,每个关节由一个电机驱动。可用于在运动学、结构学、控制学等机器人相关专业进行实践教学。

2、机器人智能部件创新能力

机器人的智能水平直接影响其对人类服务的能力,因此,研究人员要在传统机器人技术基础上开发出智能部件,这是机器人技术创新的一个重要方面。机器人智能部件创新能力的培养,首先要求学生系统地学习机器人理论知识、了解新型传感器原理和掌握必要的数据分析与软件编程技巧能力;然后把智能视觉系统作为突破口,强化自动识别、机器学习和模式分类等知识的应用,通过搭建神经网络系统对机器人自主学习和决策功能进行开发,如维识教育科技的智能机器人MoRoⅡ

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 智能机器人MoRoⅡ

MoRoⅡ是一款通用型智能机器人产品,是可进行二次开发的智能机器人系统平台。该智能机器人系统具有图像识别、人脸识别、物体识别、语音识别、自主导航、行进避障、运动规划能力,配备双六自由度并可升降手臂,可帮助学生在机器人学科相关实践教学以及智能机器人技术科研项目实现机器人智能部件的创新。

 

结语

从行业发展的角度来看,高校在传统机械专业人才的培养方面需要积极进行改革,积极应对行业的发展趋势,从师资、教材以及培养方案都需要重新审视和规划,有条件的情况下可以分步实施,否则这一部分的人才的专业知识背景就会和社会的实际需求严重脱节,毕业生就业也会面临严峻的挑战。而对没有以上学习条件的学生而言,只能从自身实际出发,在扎实传统机械专业知识的同时,跨越另外一个方向,开展多元化学习,实现主修方向+辅修方向。

机器人工程专业是一个前沿性、多学科交叉的研究平台,与机械专业也有着密切联系。同时,以机器人为基础开展教学改革和科研实践,具备有天然的优势。而且,不论是在“德国工业4.0”、“美国CPS系统”,还是“中国制造2025”等国家发展战略中,机器人都处于核心和不可替代的地位,这些发展战略的开展和实施都迫切需要大量的机器人专业人才。因此,机械专业学生可以考虑向机器人工程方向转型。

人工智能技术与机器人技术的融合,将进一步增强机器人的环境感知、逻辑推理和人机交互能力。机器人拥有了这些智能不但可以在工厂进行柔性化作业,还可以在充满人流的大型商场和个性化家庭环境中服务,因此机器人产业将面临一个亿万级的市场前景。

参考资料:

李艳省等,人工智能背景下机器人工程专业人才培养策略[J].教育观察.2019(1)

参考链接:

http://www.sohu.com/a/322652296_466950

http://www.sohu.com/a/337444018_755056

https://wenku.baidu.com/view/502c757458eef8c75fbfc77da26925c52cc591e9.html

引导页

2019年10月12日 16:43
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