基于工业机器人“1+X”证书的实验平台建设及运行

摘要：分析了工业机器人“1+X”证书制度的现状，并根据工信部的发展规划中“工业机器人操作与运维”和“工业机器人应用编程”职业技能等级标准，研究开发了工业机器人综合性实验平台，培养了合格的师资，为社会服务和教学考证提供了软硬件平台，为校企合作互惠共赢提供了良好的机制，提升了教学质量，提高了学校培训服务的能力。

关键词：工业机器人“1+X”证书实验平台智能制造

ConstructionandOperationofAnExperimentalPlatformBasedonthe"1+X"CertificateOfIndustrialRobots

TANGMeiling

（HangzhouWanxiangVocationalandTechnicalCollege，Hangzhou，ZhejiangProvince，310023China）

Abstract：Thisarticleanalyzesthecurrentsituationofthe"1+X"certificatesystemforindustrialrobots，anddevelopsanindustrialrobotexperimentalplatformbasedontheoccupationalskilllevelstandardsof"industrialrobotoperationandmaintenance"and"industrialrobotapplicationprogramming".Theplatformisverifiedandtested，providingapracticaltrainingplatformforteachingpractice.

KeyWords：Industrialrobots;1+Xcertificate;Experimentalplatform;&ne56ac8bd61adb07fb8e0c4d73809de09f5f7d4125e7b872ce6e047e1844d0d9absp;Intelligentmanufacturing

中图分类号：TM46

随着工业机器人研究向更深、更广方向的发展，工业机器人的应用在智能制造业中越来越广泛，大大节省了人力，节约了成本，显著提高了产品制造的加工精度和质量。2019年1月，国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》中提出：“深化复合型技术技能人才培养培训模式改革，借鉴国际职业教育培训普遍做法，制订工作方案和具体管理办法，启动1+X证书制度试点工作[1]。”

1工业机器人“1+X”证书制度研究现状分析

根据工信部的发展规划，至2025年，我国需求工业机器人的量将超过1000万台，需要大量对应的研发、销售、安装调试、技术支持、调试维护、操作编程等技能人才[2]。随着各职业院校工业机器人专业建设发展，急需大量应用于工业实际的工业机器人实训产品，为学生提供一个开放性的可参与性强的平台，使学生能真正参与技能训练，掌握所学知识和技能，并将它们快速、有效地运用到社会生产实践中。

《国家职业教育改革实施方案》确定了“1＋X”证书制度作为类职业教育型教育基本制度的设计。教育部颁布了《关于在院校实施“学历证书＋若干职业技能等级书”制度试点方案》，“工业机器人应用编程”和“工业机器人操作与运维”证书被纳入第二批制度试点。

浙江铂创机器人科技有限公司、杭州琦星机器人科技有限公司和江苏汇博机器人公司等积极地参与到“1+X”证书的课程改革中来，于2019年组织了多期工业机器人应用编程职业技能等级证书培训班，为培养一支具有先进职业教育理念、掌握先进技术技能的高素质教师队伍提供了服务。

各大院校也都积极响应政策需求，设立了“1+X”证书试点，投入了大量的人力和物力建设证书培训考核基地，派出骨干教师进行技能培训。这大大促进了人才培养模式的完善、师资队伍的优化、校企合作服务的提升等；有利于促进学历教育与培训的融合，深化人才培养模式改革，更好地服务于制造业的发展；有利于高职院校将先进工艺技术和最新的规范标准新融入人才培养过程，提高职业教育人才培养的水平。

2工业机器人实验平台的建设

2019年9月，工信部教育与考试中心公布了四类机器人职业技能等级标准：工业机器人操作与运维，工业机器人应用编程，工业机器人系统装调，工业机器人集成应用。本课题主要针对“工业机器人操作与运维”和“工业机器人应用编程”标准建立实验室，培养具备机器人编程、安装、调试、操作、维修、管理等技能的技能人才。标准的要求如表1所示。

能设定工业机器人单元参数，能够控制工业机器人和外围设备，能编写工业机器人应用程序，能离线编程典型机器人模块，能从事编程、系统设计及运维等工作。

3工业机器人实验平台对应的实训项目

本项目根据“工业机器人操作与运维”和“工业机器人应用编程”标准，主要从机器人基础操作平台、机器人单项实训平台、机器人综合实训平台等开展实验室建设[3]，培养具备机器人编程、安装、调试、管理、操作与维修技能的人才。实验室实训项目具体如表2所示。

2.1机器人基础操作平台建设

机器人基础操作平台建设主要包括机器人综合平台、仿真实训单元及拆装平台的建设，其不仅为工业机器人简单的课程内容提供了实操练习，也基于机器人应用编程证书标准体系练习机器人模型仿真、拆装、编程、机器视觉等方面的技能。该类实训单元配置了虚拟仿真模型，通过模型仿真和实物测试等系统，主要完成对工艺机器人的入门认知与基础操作，包含仿真基本指令、指令运动、仿真运动轨迹、运用波形板、编程偏移指令、应用程序数组、写屏指令、离线轨迹编程、工件离线编程、虚拟中断等10个虚拟仿真工作站；主要完成对机器人系统的认知、对系统机械电路图的识读，学会基本的指令和编程，能完成机器人六关节的各方位运行，可对接工业机器人操作员岗位。

2.2机器人单项训练平台建设

为了进一步巩固和拓展机器人专业知识，使基础知识与智能制造工艺相结合，应进一步建设机器人单项训练平台，即机器人应用工作站的建设，如上料、搬运、装配、焊接、视觉分拣、码垛、仓储等，并通过工作站的训练，掌握站点系统的构成，读懂原理图，能够拆装站点系统，能够分析和排除站点系统故障，同时掌握站点机器人应用编程、PLC控制编程、触摸屏组态设计等工控知识。机器人工作站建立的同时，需要完成与站点相关的技能的课程任务设计及课程资料的建设，如配套机械电气图纸、元器件的拆装与调试步骤和要求、设备故障的分析与排除方法、编程等方面的工作。例如，机器人焊接站点，以钢板焊接为教学项目，学生一方面要掌握机器人系统的结构、元器件的安装与调试、系统故障分析与排除，还要掌握焊接编程及焊接工艺，还需要完成站点实训任务的报告。机器人工作站训练可对接工业机器人运维与编程岗位[4-5]。

2.3机器人综合训练平台建设

本课题中机器人综合训练平台建设主要完成如图1所示的机器人柔性生产实训系统的建设。平台包括智能装配生产系统、自动包装系统、自动化立体仓库与智能物流系统、自动检测机质量控制系统、生产过程数据采集和控制系统，是一个完整的智能工厂模拟装置，融合了电、机、光、气，包含了机器人、PLC、传感器、气动、工业控制网络、电机驱动与控制、计算机等诸多技术领域，是一个以机器人本体为核心的综合性实验室实验平台，既可以满足机器人综合性项目训练的要求，又能较好地满足培训、科研和工程训练的需要。

机器人柔性生产线实验平台由5个单元组成：颗粒上料单元，加盖拧盖加工单元，视觉分拣单元，工业机器人搬运包装单元，智能物料存储单元，其流程框图如图2所示。

2.3.1颗粒上料单元

该单元包含空瓶供料和颗粒分拣两部分。颗粒料空瓶被输送带传送到主输送带，循环筛料装置将物料推出后筛拣。当空瓶到达装料位后，顶瓶机构固定空瓶，主皮带停止，上料填装模块将颗粒物料吸放至空瓶里。当颗粒装至设定量时，顶瓶机构松开，主皮带运行，将瓶子传送至下一工位。

2.3.2加盖拧盖加工单元

该单元包含加盖机构和拧盖机构两部分。瓶子被输送到加盖机构下，加盖位的顶瓶机构将瓶子固定好。然后，加盖装置将盖子加到瓶子上，拧盖机构将瓶盖拧紧。

2.3.3视觉检测筛拣单元

该单元包含视觉检测和废料分拣两部分。对于完成拧盖的瓶子，通过视觉摄像判断瓶盖颜色、是否拧好、瓶内颗粒颜色和数目。合格的瓶子被输送到皮带末端，不合格的被筛拣运送到废品皮带上。

2.3.4工业机器人搬运包装单元

该单元包含包装盒、机器人和包装盒盖3部分。两个升降装置储存包装盒和包装盒盖。一升降装置将包装盒传送至物料台，机器人提取瓶子放入包装盒里。包装盒里放满瓶子后，机器人从二升降装置里吸拿盒盖，将其盖在包装盒上，完成包装。成品机械手旋转运动至成品拾取位。

2.3.5智能物料存储单元

该单元即智能成品仓库。搬运机械手将物料台上的包装盒吸取出来，并按要求依次放入仓储相应仓位。

机器人柔性生产线实验平台作为一种复合型实训平台，是配置了包含机器人编程、PLC编程、机器视觉，触摸屏等关键技术的典型工作站，其能够使学生掌握工业机器人“1+X”证书的对应的职业技能，如工业机器人编程仿真技术、机器人通讯组网、PLC编程、触摸屏组态、总线与网络通信、柔性生产线管理等核心技术，同时也可以进行机械部件、电气控制电路、气动系统和工业网络控制系统的安装与调试、机器人和PLC的编程、系统故障分析与排除、系统操作与运维，能较好地满足实训教学和工程训练的需要。机器人柔性生产线的训练可以使学生达到“工业机器人操作与运维”和“工业机器人应用编程”的职业技能标准，能够胜任两类证书要求的工作任务。

3师资培训提升

项目组3位教师借助实验平台参加了“工业机器人操作与运维”“1+X”技能等级培训，并获得了证书，为浙江省高校实验室工作研究项目“基于工业机器人‘1+X’证书的实验平台建设”的立项奠定了基础，为后续机器人“1+X”实验室的建设培养了师资。

4机器人“1+X”证书实验平台试点运行

机器人“1+X”证书实验平台建成后，即进入机器人“1+X”证书试点运行阶段。试点运行阶段主要完成了以下任务。

4.1机器人“1+X”证书的课程设计

基于证书标准要求，进行理论课程设计、实践教学模块设计、教学资源库建设及考核模式的完善。在课程中，对于标准要求的知识和技能，通过从简单到系统再到综合这种由浅入深的学习与考核方式，使学生接受知识、掌握技能，将知识和技能要求落实到实处。

4.2机器人“1+X”证书的模拟考证

考证是对实验平台功用的延伸和检验，也是对学生知识和技能的检验。该阶段的主要任务是建设与标准配套的试题库，试题主要以项目和子任务的方式贯穿智能机器人流水线涉及的机器人编程、PLC编程、触摸屏组态设计、设备安装与调试、故障分析与排除、工作站点工艺要求等知识点和技能点。考证结果要能够全面、综合地评判学生的知识和技能水平。同时，该阶段也要完成学生与社会的对接，让社会认可证书的质量，同时反馈意见，便于基地与实验平台和师资的进一步完善[6]。

5结语

项目完成了工业机器人“1+X”证书制度研究现状的分析、完成了项目资源库的建设、完成了实验平台的建设和试点运行、完成了师资训练，为培养有创新、创造力的人才提供了硬件和软件平台，为校企互惠共赢建立了良好的机制，提升了教师的教学能力和教学质量，提高了学校培训服务的能力。

参考文献

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