鄧三鵬 ，王 鐸 ，劉 銘 ，李 誠 ，王 帥

（1.天津職業(yè)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(yè)技術學院，重慶 402260；3.天津博諾智創(chuàng)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(chǎn)教融合的若干意見》（國辦發(fā)〔2017〕95號）、《職業(yè)學校校企合作促進辦法》（教職成〔2018〕1號）等相關文件，培養(yǎng)工業(yè)機器人緊缺人才，在青島西海岸新區(qū)高級職業(yè)技術學校舉辦了金磚國家技能發(fā)展與技術創(chuàng)新大賽首屆“博諾杯”工業(yè)機器人裝調(diào)維修技術技能大賽，在重慶工程職業(yè)技術學院舉辦了機械行業(yè)職業(yè)教育技能大賽“博諾杯”工業(yè)機器人維修調(diào)試與技術應用大賽，競賽平臺均使用天津博諾智創(chuàng)機器人技術有限公司研發(fā)的BNRTBRICS-RBT3型工業(yè)機器人裝調(diào)維修技術實訓系統(tǒng)，機械行業(yè)職業(yè)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(lián)調(diào)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(yè)機器人本體拆卸與裝配。

（2）工業(yè)機器人控制系統(tǒng)設計與安裝。

（3）工業(yè)機器人的標定與校準。

（4）工業(yè)機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外，還增加了說課內(nèi)容。

2 大賽平臺

競賽平臺采用BNRT-BRICS-RBT3型工業(yè)機器人裝調(diào)維修實訓系統(tǒng)，如圖1所示，主要由開放式電控柜、工業(yè)級可拆裝6關節(jié)機器人、智能故障診斷系統(tǒng)等組成。開發(fā)了機械裝配、電氣裝配、整機裝配、整機調(diào)試、校準、標定、維護與保養(yǎng)、維修、培訓與管理等9個職業(yè)功能，可滿足《工業(yè)機器人裝調(diào)維修工》的實訓及考核要求。該平臺采用關節(jié)式結構，按工業(yè)標準要求設計，結構簡單、緊湊，適用于工業(yè)機器人裝調(diào)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(yè)現(xiàn)場常用的機器人本體內(nèi)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(yè)機器人維修調(diào)試與技術應用競賽平臺

2.1 工業(yè)級可拆裝實訓臺

工業(yè)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(yè)級防靜電工作臺面，作為工業(yè)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(wǎng)格板，用于臨時掛置拆裝工具；網(wǎng)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(yè)機器人本體

如圖2所示為六自由度工業(yè)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(zhí)行，不可跳過或者穿插執(zhí)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(nèi)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(yè)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(tài)，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(fā)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(zhí)行器

機器人末端執(zhí)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(huán)節(jié)；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(wǎng)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(yè)機器人智能故障訓練系統(tǒng)、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(tǒng)

智能故障系統(tǒng)采用一路以太網(wǎng)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(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。可通過軟件控制，隨意切斷和連接機器人系統(tǒng)導線，分析相應故障，明確工業(yè)機器人系統(tǒng)的硬件原理，可按照難易等級進行分類，根據(jù)故障等級隨機設定系統(tǒng)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(tǒng)故障軟件操作界面

3 培養(yǎng)工業(yè)機器人緊缺人才，助力中國制造2025

工業(yè)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(yè)，相應的崗位技能隨著裝備制造業(yè)轉型升級進一步提升。然而相對于機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其技能型人才的培養(yǎng)卻相對滯后，人才缺口較大。故而積極開展工業(yè)機器人裝調(diào)維修技術大賽，圍繞真實工作過程、任務和要求設計比賽內(nèi)容，綜合考查選手的實際操作能力、規(guī)范操作水平、創(chuàng)新創(chuàng)意水平，能夠檢驗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)技術發(fā)展的趨勢與規(guī)律、職業(yè)學校的專業(yè)建設和人才培養(yǎng)規(guī)律有機結合，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

長期以來，全國機械職業(yè)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(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。在技能大賽引領下確定的新型人才培養(yǎng)模式的本位是崗位職業(yè)能力，該模式不僅有機融合了課程設置內(nèi)容及要求與職業(yè)技能競賽內(nèi)容，還融合了培養(yǎng)過程、工作過程、企業(yè)崗位需求和人才培養(yǎng)目標，培養(yǎng)出來的人才不僅具備較高的素質(zhì)和專業(yè)能力，還能夠更快的適應企業(yè)及市場需求。

3.2 共建產(chǎn)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(yè)技術學院校企合作共建了智能制造協(xié)同創(chuàng)新中心，學校內(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、課程改革、質(zhì)量提升等方面開展了大量卓有成效的工作。通過技能大賽助力校企合作，發(fā)揮對人才培養(yǎng)和專業(yè)建設的引領作用，推動了工業(yè)機器人技術專業(yè)人才培養(yǎng)與崗位需求銜接，促進了教育鏈、人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈有機結合。

3.3 建設專業(yè)課程體系

博諾機器人公司主導開發(fā)的教材《工業(yè)機器人裝調(diào)維修技術應用》，基于競賽平臺由工業(yè)機器人基礎，工業(yè)機器人本體拆裝、工業(yè)機器人電氣元件選型、工業(yè)機器人編程與操作、工業(yè)機器人通信、工業(yè)機器人維護與保養(yǎng)等六部分組成，按照“項目導入、任務驅動”的理念精選教學內(nèi)容，內(nèi)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(yǎng)目標，完善人才培養(yǎng)方案，學校和企業(yè)攜手修訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案，重構課程體系，培養(yǎng)真正適合企業(yè)的人才。校企合作，產(chǎn)教融合，通過智能制造協(xié)同創(chuàng)新中心的建設，開發(fā)研究裝備制造關鍵新技術應用，研究成果服務地方企業(yè)技術轉型升級；開展《機電一體化技術應用》、《工業(yè)機器人技術》等專業(yè)優(yōu)質(zhì)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(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)崗位標準的人才，從而實現(xiàn)校企雙方共贏。

3.4 開展專業(yè)師資培訓

近幾年來，博諾機器人為國內(nèi)眾多職業(yè)院校骨干教師提供專業(yè)培訓機會，先后開展了多期“機器人專業(yè)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(yè)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(jīng)驗，編撰了智能制造應用型人才培養(yǎng)叢書，有力支撐了機器人技能型人才培養(yǎng)的需求。

4 結束語

為培養(yǎng)工業(yè)機器人緊缺人才，天津博諾智創(chuàng)機器人技術有限公司從設備研發(fā)、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(yè)機器人裝調(diào)維修設備經(jīng)受了各種考驗；另一方面，通過技能大賽，錘煉出一批工業(yè)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(yǎng)添翼，打造智能制造教育裝備領先企業(yè)。天津博諾智創(chuàng)機器人技術有限公司將繼續(xù)堅持“政產(chǎn)學研用”的產(chǎn)品開發(fā)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(chǎn)線相關產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，踐行《中國制造2025》.