產教融合打造高端賽事，錘煉工業機器人緊缺人才

鄧三鵬 ，王 鐸 ，劉 銘 ，李 誠 ，王 帥

（1.天津職業技術師范大學機器人及智能裝備研究所，天津300222；2.重慶工程職業技術學院，重慶 402260；3.天津博諾智創機器人技術有限公司，天津300353）

0 引言

為貫徹落實《關于深化產教融合的若干意見》（國辦發〔2017〕95號）、《職業學校校企合作促進辦法》（教職成〔2018〕1號）等相關文件，培養工業機器人緊缺人才，在青島西海岸新區高級職業技術學校舉辦了金磚國家技能發展與技術創新大賽首屆“博諾杯”工業機器人裝調維修技術技能大賽，在重慶工程職業技術學院舉辦了機械行業職業教育技能大賽“博諾杯”工業機器人維修調試與技術應用大賽，競賽平臺均使用天津博諾智創機器人技術有限公司研發的BNRTBRICS-RBT3型工業機器人裝調維修技術實訓系統，機械行業職業教育技能大賽吸引了全國15個省市的67支參賽隊的161名選手參與角逐。

1 賽項任務

本次大賽為團體賽，每組由2人組成，不僅考核參賽選手完成比賽任務的情況，而且還考驗選手對于機械、電氣、通信設置、程序聯調的綜合水平，以及對編程方式以及比賽策略的把握。競賽任務如下：

（1）工業機器人本體拆卸與裝配。

（2）工業機器人控制系統設計與安裝。

（3）工業機器人的標定與校準。

（4）工業機器人故障診斷與維修。

（5）綜合編程調試。

（6）教師組除了上述任務外，還增加了說課內容。

2 大賽平臺

競賽平臺采用BNRT-BRICS-RBT3型工業機器人裝調維修實訓系統，如圖1所示，主要由開放式電控柜、工業級可拆裝6關節機器人、智能故障診斷系統等組成。開發了機械裝配、電氣裝配、整機裝配、整機調試、校準、標定、維護與保養、維修、培訓與管理等9個職業功能，可滿足《工業機器人裝調維修工》的實訓及考核要求。該平臺采用關節式結構，按工業標準要求設計，結構簡單、緊湊，適用于工業機器人裝調與維修實訓，可鍛煉學生動手能力和精密裝配能力，并且各單元模塊可以拆裝到螺釘級，使學生更深入了解工業現場常用的機器人本體內部機械結構、機械連接、電機安裝、減速器裝配、同步帶傳動等。

圖1 工業機器人維修調試與技術應用競賽平臺

2.1 工業級可拆裝實訓臺

工業級可拆裝實訓臺主體由鋁合金型材和鈑金噴涂組裝成型。工作臺表面安裝工業級防靜電工作臺面，作為工業機器人六個軸部件拆卸中轉臺使用；臺面正下方設立6個高強度鈑金抽屜，用于存放6個軸拆卸部件；右下方為工具盒，用于存放安裝6個軸所用的標準件；工作臺正前方配備多功能工具網格板，用于臨時掛置拆裝工具；網格板右側為機器人本體拆裝示意圖，包括各軸拆裝步驟、扭力和張緊力參照表。

2.2 六自由度工業機器人本體

如圖2所示為六自由度工業機器人本體實物圖和結構示意圖。機器人本體的拆裝需要嚴格按照步驟來執行，不可跳過或者穿插執行；本體各軸結構示意圖拆卸順序為6軸到1軸，安裝順序為1軸到6軸，由于機器人本體內部布有電氣線路，所以在拆裝時要注意電氣線路的布局。

圖2 六自由度工業機器人本體

以第6軸為例，說明拆裝機器人的步驟，圖3為其拆卸示意圖。拆卸6軸電機或減速機時，應首先將機器人運動到圖3所示姿態，將6軸電機保護罩上的安裝螺栓去掉，然后取下6軸電機保護罩，并將6軸電機的快插拔掉，再將6軸減速機安裝螺栓拆除，取出6軸減速機。減速機取出時注意不要碰撞到減速機本體。最后將減速機與柔輪取出，便可取出6軸電機。重新安裝時，應首先將電機安裝到手腕體上并緊固，然后將波發生器與柔輪固定在電機軸上，再將減速機安裝在手腕體上。安裝減速機時，應邊旋轉電機邊安裝到手腕體上。

圖3 六軸拆卸示意圖

2.3 機器人末端執行器

機器人末端執行器同時采用畫筆和真空吸附兩種工具，如圖4所示，左側為畫筆，右側為真空吸附工具。畫筆工具用于模擬繪圖環節；真空吸附工具用于吸附四種不同形狀工件。

圖4 機器人末端工具

2.4 軌跡示教模塊

如圖5所示為軌跡示教模塊，機器人通過夾具切換進行循跡工作。

圖5 軌跡示教模塊

2.5 搬運模塊

如圖6為搬運模塊，機器人通過夾具切換進行搬運工作。

圖6 搬運模塊

2.6 開放式電控柜

開放式電控柜由焊接主柜體、網孔板、開放式電氣元件（伺服驅動器、運動控制器、安全電路板、西門子PLC1200）、工業機器人智能故障訓練系統、觸摸屏、急停按鈕、伺服啟停按鈕、三色報警燈等組成，如圖7所示。

圖7 開放式電控柜

2.7 智能故障系統

智能故障系統采用一路以太網口進行通信控制，控制信號均采用光電隔離設計，硬件具有超強的抗干擾能力。如圖8所示為系統故障軟件操作界面。系統為控制板提供三種通信協議：Modbus TCP、Modbus RTU和SOCKET協議。可通過軟件控制，隨意切斷和連接機器人系統導線，分析相應故障，明確工業機器人系統的硬件原理，可按照難易等級進行分類，根據故障等級隨機設定系統故障，具有一鍵式和逐點式故障設定，可實時記錄排故過程，進行限時打分；支持在線設置故障功能；能夠設置電氣故障點32個。

圖8 智能故障系統故障軟件操作界面

3 培養工業機器人緊缺人才，助力中國制造2025

工業機器人作為智能制造核心裝備之一已廣泛地應用到各行各業，相應的崗位技能隨著裝備制造業轉型升級進一步提升。然而相對于機器人產業的快速發展，其技能型人才的培養卻相對滯后，人才缺口較大。故而積極開展工業機器人裝調維修技術大賽，圍繞真實工作過程、任務和要求設計比賽內容，綜合考查選手的實際操作能力、規范操作水平、創新創意水平，能夠檢驗參賽選手的綜合職業能力，注重將產業發展和企業技術發展的趨勢與規律、職業學校的專業建設和人才培養規律有機結合，體現行業特色和產教協同發展、協同育人的理念。

3.1 優化人才培養模式

長期以來，全國機械職業教育教學指導委員會通過技能大賽促進技術技能人才的培養方面發揮了指揮棒的作用。世界技能大賽、行業技能大賽和地方省市技能大賽已成為社會和企業培養人才，特別是培養具有工匠精神的優秀技能人才，以及展示職業教育成就的重要平臺。在技能大賽引領下確定的新型人才培養模式的本位是崗位職業能力，該模式不僅有機融合了課程設置內容及要求與職業技能競賽內容，還融合了培養過程、工作過程、企業崗位需求和人才培養目標，培養出來的人才不僅具備較高的素質和專業能力，還能夠更快的適應企業及市場需求。

3.2 共建產教融合平臺

以技能大賽為契機，博諾機器人與重慶工程職業技術學院校企合作共建了智能制造協同創新中心，學校內部成立了協同創新中心、課程改革中心和質量管理中心，與行業、企業共同在人才培養、專業建設、課程改革、質量提升等方面開展了大量卓有成效的工作。通過技能大賽助力校企合作，發揮對人才培養和專業建設的引領作用，推動了工業機器人技術專業人才培養與崗位需求銜接，促進了教育鏈、人才鏈與產業鏈和創新鏈有機結合。

3.3 建設專業課程體系

博諾機器人公司主導開發的教材《工業機器人裝調維修技術應用》，基于競賽平臺由工業機器人基礎，工業機器人本體拆裝、工業機器人電氣元件選型、工業機器人編程與操作、工業機器人通信、工業機器人維護與保養等六部分組成，按照“項目導入、任務驅動”的理念精選教學內容，內容全面綜合、深入淺出、循序漸進、實操性強，每個項目均含有典型的實施案例講解。

校企雙方依托技能大賽平臺共同制定培養目標，完善人才培養方案，學校和企業攜手修訂專業人才培養方案，重構課程體系，培養真正適合企業的人才。校企合作，產教融合，通過智能制造協同創新中心的建設，開發研究裝備制造關鍵新技術應用，研究成果服務地方企業技術轉型升級；開展《機電一體化技術應用》、《工業機器人技術》等專業優質核心課程和精品在線開放課程建設，提高課程工學結合的深度和廣度，對提升專業人才的培養質量和就業質量，培養出更多適合企業崗位標準的人才，從而實現校企雙方共贏。

3.4 開展專業師資培訓

近幾年來，博諾機器人為國內眾多職業院校骨干教師提供專業培訓機會，先后開展了多期“機器人專業帶頭人領軍能力高級研修班”、“機器人骨干師資研修班”和“工業機器人技術研修班”，培訓學員達1000多人。同時，博諾機器人還結合機器人競賽、工程應用、教學、科研和技能鑒定方面的豐富經驗，編撰了智能制造應用型人才培養叢書，有力支撐了機器人技能型人才培養的需求。

4 結束語

為培養工業機器人緊缺人才，天津博諾智創機器人技術有限公司從設備研發、選手培訓到舉辦“博諾杯”大賽，投入了大量的人力物力。一方面，通過技能大賽讓工業機器人裝調維修設備經受了各種考驗；另一方面，通過技能大賽，錘煉出一批工業機器人技術應用型緊缺人才及師資，推動智能制造的技術進步，加快博諾機器人挺進“中國制造2025”的步伐，為智能制造人才培養添翼，打造智能制造教育裝備領先企業。天津博諾智創機器人技術有限公司將繼續堅持“政產學研用”的產品開發路線，專注于機器人及機器人技術為核心的教育裝備與自動化生產線相關產品的研發與產業化，踐行《中國制造2025》.