產(chǎn)教融合打造高端賽事，錘煉工業(yè)機(jī)器人緊缺人才

鄧三鵬 ，王 鐸 ，劉 銘 ，李 誠(chéng) ，王 帥

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)器人及智能裝備研究所，天津300222；2.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 402260；3.天津博諾智創(chuàng)機(jī)器人技術(shù)有限公司，天津300353）

0 引言

為貫徹落實(shí)《關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》（國(guó)辦發(fā)〔2017〕95號(hào)）、《職業(yè)學(xué)校校企合作促進(jìn)辦法》（教職成〔2018〕1號(hào)）等相關(guān)文件，培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人緊缺人才，在青島西海岸新區(qū)高級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)校舉辦了金磚國(guó)家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽首屆“博諾杯”工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修技術(shù)技能大賽，在重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院舉辦了機(jī)械行業(yè)職業(yè)教育技能大賽“博諾杯”工業(yè)機(jī)器人維修調(diào)試與技術(shù)應(yīng)用大賽，競(jìng)賽平臺(tái)均使用天津博諾智創(chuàng)機(jī)器人技術(shù)有限公司研發(fā)的BNRTBRICS-RBT3型工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修技術(shù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，機(jī)械行業(yè)職業(yè)教育技能大賽吸引了全國(guó)15個(gè)省市的67支參賽隊(duì)的161名選手參與角逐。

1 賽項(xiàng)任務(wù)

本次大賽為團(tuán)體賽，每組由2人組成，不僅考核參賽選手完成比賽任務(wù)的情況，而且還考驗(yàn)選手對(duì)于機(jī)械、電氣、通信設(shè)置、程序聯(lián)調(diào)的綜合水平，以及對(duì)編程方式以及比賽策略的把握。競(jìng)賽任務(wù)如下：

（1）工業(yè)機(jī)器人本體拆卸與裝配。

（2）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝。

（3）工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)定與校準(zhǔn)。

（4）工業(yè)機(jī)器人故障診斷與維修。

（5）綜合編程調(diào)試。

（6）教師組除了上述任務(wù)外，還增加了說(shuō)課內(nèi)容。

2 大賽平臺(tái)

競(jìng)賽平臺(tái)采用BNRT-BRICS-RBT3型工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，如圖1所示，主要由開放式電控柜、工業(yè)級(jí)可拆裝6關(guān)節(jié)機(jī)器人、智能故障診斷系統(tǒng)等組成。開發(fā)了機(jī)械裝配、電氣裝配、整機(jī)裝配、整機(jī)調(diào)試、校準(zhǔn)、標(biāo)定、維護(hù)與保養(yǎng)、維修、培訓(xùn)與管理等9個(gè)職業(yè)功能，可滿足《工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修工》的實(shí)訓(xùn)及考核要求。該平臺(tái)采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，適用于工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)與維修實(shí)訓(xùn)，可鍛煉學(xué)生動(dòng)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(jí)，使學(xué)生更深入了解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的機(jī)器人本體內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械連接、電機(jī)安裝、減速器裝配、同步帶傳動(dòng)等。

圖1 工業(yè)機(jī)器人維修調(diào)試與技術(shù)應(yīng)用競(jìng)賽平臺(tái)

2.1 工業(yè)級(jí)可拆裝實(shí)訓(xùn)臺(tái)

工業(yè)級(jí)可拆裝實(shí)訓(xùn)臺(tái)主體由鋁合金型材和鈑金噴涂組裝成型。工作臺(tái)表面安裝工業(yè)級(jí)防靜電工作臺(tái)面，作為工業(yè)機(jī)器人六個(gè)軸部件拆卸中轉(zhuǎn)臺(tái)使用；臺(tái)面正下方設(shè)立6個(gè)高強(qiáng)度鈑金抽屜，用于存放6個(gè)軸拆卸部件；右下方為工具盒，用于存放安裝6個(gè)軸所用的標(biāo)準(zhǔn)件；工作臺(tái)正前方配備多功能工具網(wǎng)格板，用于臨時(shí)掛置拆裝工具；網(wǎng)格板右側(cè)為機(jī)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(yè)機(jī)器人本體

如圖2所示為六自由度工業(yè)機(jī)器人本體實(shí)物圖和結(jié)構(gòu)示意圖。機(jī)器人本體的拆裝需要嚴(yán)格按照步驟來(lái)執(zhí)行，不可跳過(guò)或者穿插執(zhí)行；本體各軸結(jié)構(gòu)示意圖拆卸順序?yàn)?軸到1軸，安裝順序?yàn)?軸到6軸，由于機(jī)器人本體內(nèi)部布有電氣線路，所以在拆裝時(shí)要注意電氣線路的布局。

圖2 六自由度工業(yè)機(jī)器人本體

以第6軸為例，說(shuō)明拆裝機(jī)器人的步驟，圖3為其拆卸示意圖。拆卸6軸電機(jī)或減速機(jī)時(shí)，應(yīng)首先將機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到圖3所示姿態(tài)，將6軸電機(jī)保護(hù)罩上的安裝螺栓去掉，然后取下6軸電機(jī)保護(hù)罩，并將6軸電機(jī)的快插拔掉，再將6軸減速機(jī)安裝螺栓拆除，取出6軸減速機(jī)。減速機(jī)取出時(shí)注意不要碰撞到減速機(jī)本體。最后將減速機(jī)與柔輪取出，便可取出6軸電機(jī)。重新安裝時(shí)，應(yīng)首先將電機(jī)安裝到手腕體上并緊固，然后將波發(fā)生器與柔輪固定在電機(jī)軸上，再將減速機(jī)安裝在手腕體上。安裝減速機(jī)時(shí)，應(yīng)邊旋轉(zhuǎn)電機(jī)邊安裝到手腕體上。

圖3 六軸拆卸示意圖

2.3 機(jī)器人末端執(zhí)行器

機(jī)器人末端執(zhí)行器同時(shí)采用畫筆和真空吸附兩種工具，如圖4所示，左側(cè)為畫筆，右側(cè)為真空吸附工具。畫筆工具用于模擬繪圖環(huán)節(jié)；真空吸附工具用于吸附四種不同形狀工件。

圖4 機(jī)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(jī)器人通過(guò)夾具切換進(jìn)行循跡工作。

圖5 軌跡示教模塊

2.5 搬運(yùn)模塊

如圖6為搬運(yùn)模塊，機(jī)器人通過(guò)夾具切換進(jìn)行搬運(yùn)工作。

圖6 搬運(yùn)模塊

2.6 開放式電控柜

開放式電控柜由焊接主柜體、網(wǎng)孔板、開放式電氣元件（伺服驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制器、安全電路板、西門子PLC1200）、工業(yè)機(jī)器人智能故障訓(xùn)練系統(tǒng)、觸摸屏、急停按鈕、伺服啟停按鈕、三色報(bào)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(tǒng)

智能故障系統(tǒng)采用一路以太網(wǎng)口進(jìn)行通信控制，控制信號(hào)均采用光電隔離設(shè)計(jì)，硬件具有超強(qiáng)的抗干擾能力。如圖8所示為系統(tǒng)故障軟件操作界面。系統(tǒng)為控制板提供三種通信協(xié)議：Modbus TCP、Modbus RTU和SOCKET協(xié)議?？赏ㄟ^(guò)軟件控制，隨意切斷和連接機(jī)器人系統(tǒng)導(dǎo)線，分析相應(yīng)故障，明確工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的硬件原理，可按照難易等級(jí)進(jìn)行分類，根據(jù)故障等級(jí)隨機(jī)設(shè)定系統(tǒng)故障，具有一鍵式和逐點(diǎn)式故障設(shè)定，可實(shí)時(shí)記錄排故過(guò)程，進(jìn)行限時(shí)打分；支持在線設(shè)置故障功能；能夠設(shè)置電氣故障點(diǎn)32個(gè)。

圖8 智能故障系統(tǒng)故障軟件操作界面

3 培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人緊缺人才，助力中國(guó)制造2025

工業(yè)機(jī)器人作為智能制造核心裝備之一已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，相應(yīng)的崗位技能隨著裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)一步提升。然而相對(duì)于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其技能型人才的培養(yǎng)卻相對(duì)滯后，人才缺口較大。故而積極開展工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修技術(shù)大賽，圍繞真實(shí)工作過(guò)程、任務(wù)和要求設(shè)計(jì)比賽內(nèi)容，綜合考查選手的實(shí)際操作能力、規(guī)范操作水平、創(chuàng)新創(chuàng)意水平，能夠檢驗(yàn)參賽選手的綜合職業(yè)能力，注重將產(chǎn)業(yè)發(fā)展和企業(yè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)與規(guī)律、職業(yè)學(xué)校的專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)規(guī)律有機(jī)結(jié)合，體現(xiàn)行業(yè)特色和產(chǎn)教協(xié)同發(fā)展、協(xié)同育人的理念。

3.1 優(yōu)化人才培養(yǎng)模式

長(zhǎng)期以來(lái)，全國(guó)機(jī)械職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)通過(guò)技能大賽促進(jìn)技術(shù)技能人才的培養(yǎng)方面發(fā)揮了指揮棒的作用。世界技能大賽、行業(yè)技能大賽和地方省市技能大賽已成為社會(huì)和企業(yè)培養(yǎng)人才，特別是培養(yǎng)具有工匠精神的優(yōu)秀技能人才，以及展示職業(yè)教育成就的重要平臺(tái)。在技能大賽引領(lǐng)下確定的新型人才培養(yǎng)模式的本位是崗位職業(yè)能力，該模式不僅有機(jī)融合了課程設(shè)置內(nèi)容及要求與職業(yè)技能競(jìng)賽內(nèi)容，還融合了培養(yǎng)過(guò)程、工作過(guò)程、企業(yè)崗位需求和人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)出來(lái)的人才不僅具備較高的素質(zhì)和專業(yè)能力，還能夠更快的適應(yīng)企業(yè)及市場(chǎng)需求。

3.2 共建產(chǎn)教融合平臺(tái)

以技能大賽為契機(jī)，博諾機(jī)器人與重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院校企合作共建了智能制造協(xié)同創(chuàng)新中心，學(xué)校內(nèi)部成立了協(xié)同創(chuàng)新中心、課程改革中心和質(zhì)量管理中心，與行業(yè)、企業(yè)共同在人才培養(yǎng)、專業(yè)建設(shè)、課程改革、質(zhì)量提升等方面開展了大量卓有成效的工作。通過(guò)技能大賽助力校企合作，發(fā)揮對(duì)人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)的引領(lǐng)作用，推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)與崗位需求銜接，促進(jìn)了教育鏈、人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈有機(jī)結(jié)合。

3.3 建設(shè)專業(yè)課程體系

博諾機(jī)器人公司主導(dǎo)開發(fā)的教材《工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修技術(shù)應(yīng)用》，基于競(jìng)賽平臺(tái)由工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)，工業(yè)機(jī)器人本體拆裝、工業(yè)機(jī)器人電氣元件選型、工業(yè)機(jī)器人編程與操作、工業(yè)機(jī)器人通信、工業(yè)機(jī)器人維護(hù)與保養(yǎng)等六部分組成，按照“項(xiàng)目導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的理念精選教學(xué)內(nèi)容，內(nèi)容全面綜合、深入淺出、循序漸進(jìn)、實(shí)操性強(qiáng)，每個(gè)項(xiàng)目均含有典型的實(shí)施案例講解。

校企雙方依托技能大賽平臺(tái)共同制定培養(yǎng)目標(biāo)，完善人才培養(yǎng)方案，學(xué)校和企業(yè)攜手修訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案，重構(gòu)課程體系，培養(yǎng)真正適合企業(yè)的人才。校企合作，產(chǎn)教融合，通過(guò)智能制造協(xié)同創(chuàng)新中心的建設(shè)，開發(fā)研究裝備制造關(guān)鍵新技術(shù)應(yīng)用，研究成果服務(wù)地方企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)；開展《機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用》、《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》等專業(yè)優(yōu)質(zhì)核心課程和精品在線開放課程建設(shè)，提高課程工學(xué)結(jié)合的深度和廣度，對(duì)提升專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量和就業(yè)質(zhì)量，培養(yǎng)出更多適合企業(yè)崗位標(biāo)準(zhǔn)的人才，從而實(shí)現(xiàn)校企雙方共贏。

3.4 開展專業(yè)師資培訓(xùn)

近幾年來(lái)，博諾機(jī)器人為國(guó)內(nèi)眾多職業(yè)院校骨干教師提供專業(yè)培訓(xùn)機(jī)會(huì)，先后開展了多期“機(jī)器人專業(yè)帶頭人領(lǐng)軍能力高級(jí)研修班”、“機(jī)器人骨干師資研修班”和“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研修班”，培訓(xùn)學(xué)員達(dá)1000多人。同時(shí)，博諾機(jī)器人還結(jié)合機(jī)器人競(jìng)賽、工程應(yīng)用、教學(xué)、科研和技能鑒定方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，編撰了智能制造應(yīng)用型人才培養(yǎng)叢書，有力支撐了機(jī)器人技能型人才培養(yǎng)的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

為培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人緊缺人才，天津博諾智創(chuàng)機(jī)器人技術(shù)有限公司從設(shè)備研發(fā)、選手培訓(xùn)到舉辦“博諾杯”大賽，投入了大量的人力物力。一方面，通過(guò)技能大賽讓工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)維修設(shè)備經(jīng)受了各種考驗(yàn)；另一方面，通過(guò)技能大賽，錘煉出一批工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用型緊缺人才及師資，推動(dòng)智能制造的技術(shù)進(jìn)步，加快博諾機(jī)器人挺進(jìn)“中國(guó)制造2025”的步伐，為智能制造人才培養(yǎng)添翼，打造智能制造教育裝備領(lǐng)先企業(yè)。天津博諾智創(chuàng)機(jī)器人技術(shù)有限公司將繼續(xù)堅(jiān)持“政產(chǎn)學(xué)研用”的產(chǎn)品開發(fā)路線，專注于機(jī)器人及機(jī)器人技術(shù)為核心的教育裝備與自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，踐行《中國(guó)制造2025》.