全國職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用賽項(高職組)競賽任務(wù)書

1、全國職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用賽項（高職組）第 29 頁 共 17 頁競賽任務(wù)書選手須知：1. 任務(wù)書共17 頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判申請更換任務(wù)書。2. 試題中分揀工件分為匯博平臺和合心平臺，參賽選手根據(jù)所選平臺完成任務(wù)。3. 競賽任務(wù)完成過程配有兩臺編程計算機，參考資料（包括PLC的 I/O 分配表，碼垛機使用說明等）放置在“參考資料”文件夾下。4. 參賽隊?wèi)?yīng)在4 小時 30 分鐘 內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容；選手在競賽過程中創(chuàng)建的程序文件存儲到“ 技能競賽競賽編號”文件夾下，未存儲到指定位置的運行記錄或程序文件均不予給分。5. 選手提交的試卷不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名

2、等與身份有關(guān)的信息。6. 由于錯誤接線、操作不當(dāng)?shù)仍蛞饳C器人控制器及I/O 組件、智能視覺系統(tǒng)、PLC、變頻器、AGV機器人的損壞，將依據(jù)扣分表進行處理。7. 在完成任務(wù)過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。場次：工位號：日期：1 競賽平臺結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的工作目標(biāo)是碼垛機從立體倉庫中取出工件放置于AGV機器人上部輸送線，通過 AGV機器人輸送至托盤流水線，由視覺系統(tǒng)對工件進行識別，然后工業(yè)機器人對工件進行分揀裝箱。 圖 2 為需要分揀的工件。默認從左至右、從上到下工件編號為1-6 號。競賽設(shè)備描述：HBHX-RCPS-C1型 0 工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用實訓(xùn)平臺”上進行，該設(shè)備由工業(yè)機器人、AGV機器人、托

3、盤流水線、工件盒流水線、視覺系統(tǒng)和碼垛機立體倉庫等六大系統(tǒng)組成，如圖1 所示。托盤結(jié)構(gòu)以及托盤放置工件的狀態(tài)如圖3 所示，托盤兩側(cè)設(shè)計有檔條，兩條檔條的中間455為工件放置區(qū)2 需要分揀的工件（匯博平臺）162 需要分揀的工件（合心平臺）1623234圖 3 分揀工件放置于托盤中的狀態(tài)系統(tǒng)中托盤流水線和工件盒流水線工位分布如圖4 所示。圖 4 托盤流水線和流水線工位分布系統(tǒng)中主要模塊的IP 地址分配如下表1 所示。表 1 主要功能模塊IP 地址分配表序號名稱IP 地址分配備注1工業(yè)機器人192.168.8.103預(yù)設(shè)2智能相機192.168.8.3預(yù)設(shè)3主控HMI觸摸屏192.168.8.11

4、預(yù)設(shè)4主控系統(tǒng)PLC192.168.8.111預(yù)設(shè)5編程計算機1192.168.8.21預(yù)設(shè)6編程計算機2192.168.8.22預(yù)設(shè)7碼垛機HMI觸摸屏192.168.8.113已經(jīng)設(shè)定8碼垛機系統(tǒng)PLC192.168.8.13已經(jīng)設(shè)定碼垛機單元的三個變頻器的IP 地址依次是：192.168.8.14 ； 192.168.8.15 ； 192.168.8.16選手不得用作其它模塊。任務(wù)一：機械和電氣安裝（一） 傳感器的安裝（ 1）安裝并調(diào)試托盤流水線傳感器安裝托盤流水線上的入口光電開關(guān)、拍照工位光電開關(guān)以及抓取工位光電開關(guān)到托盤流水線正確位置。托盤流水線傳感器安裝完畢后，效果如圖1-1 所示

5、。1-1 托盤流水線傳感器布置（ 2）安裝安全護欄傳感器 將安全護欄傳感器安裝在安全護欄門的正確位置，使后續(xù)編程時能夠?qū)崿F(xiàn)：當(dāng)安全門打開時，機器人停止運動。安全護欄中安裝完安全護欄傳感器，效果如圖1-2 所示。1-2 安全護欄傳感器位置1）和（2）后，舉手示意裁判進行評判！（二）工業(yè)機器人外部工裝安裝完成工業(yè)機器人末端氣動手爪以及部分氣路連接（其結(jié)構(gòu)如圖1-3 所示） ：1吸盤與吸盤支架的安裝；2氣管接頭與吸盤支架的安裝;3吸盤支架與連接桿的安裝；4連接桿與法蘭的安裝；5吸盤手爪法蘭與機械手本體固連（連接法蘭圓端面與機械手本體J6 關(guān)節(jié)輸出軸末端 法蘭） ；6氣管與氣管接頭的連接。圖 1-3

6、工業(yè)機器人手爪結(jié)構(gòu)氣動手爪安裝連接完成后，效果如圖1-4 所示。1-4 氣動手爪連接后的效果完成任務(wù)一中（二）后，舉手示意裁判進行評判！（三）視覺系統(tǒng)的連接連接相機、編程計算機：1）安裝連接相機的電源線、通信線于正確位置；2）參照圖1-5 連接編程計算機網(wǎng)線到交換機（交換機位于主控柜中），使編程計算機能夠訪問相機。1-5 相機和編程計算機的連接示意圖相機連接完成后，效果圖如圖1-6 所示。1-6 相機連接完成的效果完成任務(wù)一中（三）后，舉手示意裁判進行評判?。ㄋ模〢GV機器人上部輸送線安裝與調(diào)試完成AGV上部輸送線部分部件的安裝（AGV機器人上部輸送線結(jié)構(gòu)圖及爆炸圖如圖1-7和 1-8 所示）

7、：1主動軸的安裝；2同步帶傳動機構(gòu)的安裝及調(diào)試；3從動軸的安裝；4平皮帶張緊度的調(diào)節(jié)；5托盤導(dǎo)向板的安裝。1-7 AGV機器人上部輸送線結(jié)構(gòu)爆炸圖1-8 AGV機器人上部輸送線結(jié)構(gòu)圖AGV機器人上部輸送線安裝完成后，效果圖如圖1-9 所示。圖 1-9 AGV機器人上部輸送線安裝完成效果圖 完成任務(wù)一中（四）后，舉手示意裁判進行評判！任務(wù)二：視覺系統(tǒng)編程調(diào)試在完成任務(wù)一中視覺系統(tǒng)連接的基礎(chǔ)上（如果參賽隊沒有完成任務(wù)一（三）， 由裁判通知技術(shù)人員完成，參賽隊任務(wù)一（三）不得分），完成如下工作：打開安裝在編程計算機上的X-SIGHT STUDIO信捷智能相機軟件，連接和配置相機，通過調(diào)整相機鏡頭焦距

8、及亮度，使智能相機穩(wěn)定、清晰地攝取圖像信號，在軟件中能夠?qū)崟r查看現(xiàn)場放置于相機下方托盤中的工件圖像，要求工件圖像清晰。實現(xiàn)后的界面效果如圖2-1 所示。2-1 實現(xiàn)后的界面效果示例（二）智能相機的調(diào)試和編程（ 1）設(shè)置視覺控制器觸發(fā)方式、Modbus參數(shù)，設(shè)置視覺控制器與主控PLC的通信；（ 2）圖像的標(biāo)定、樣本學(xué)習(xí)任務(wù)，要求如下：1）對圖像進行標(biāo)定，實現(xiàn)相機中出現(xiàn)的尺寸和實際的物理尺寸一致；2） 對托盤內(nèi)的單一工件進行拍照，獲取該工件的形狀和位置、角度偏差，利用視覺工具，編寫相機視覺程序?qū)D2 所示 6 種工件進行學(xué)習(xí)。規(guī)定相機鏡頭中心為位置零點，智能相機學(xué)習(xí)的物品角度為零度；3）編寫6 種

9、工件腳本文件，各類工件的信息及對應(yīng)地址見表2-1 所示，規(guī)定每個工件占用三組地址空間，每組地址空間的第1 個信息為工件位置X坐標(biāo)，第2 個信息為工件位置Y坐標(biāo)，第3 個信息為角度偏差。4） 依次手動放置安裝有圖 2 中的1、 3、 4、 6 號 工件的托盤（每一個托盤放置1 個工件）于拍照區(qū)域，在軟件中能夠得到和顯示該編號工件的位置，角度和形狀編號，驗證相機學(xué)習(xí)的正確性。完成任務(wù)二中（二）后，舉手示意裁判進行評判！注意事項：在編寫相機視覺腳本程序時，工業(yè)機器人賽項任務(wù)可按照表2-1 智能相機工件信息及對應(yīng)通信地址構(gòu)建，相機程序中對應(yīng)工件的通信地址也可參照表2-1 進行編寫。表 2-1 智能相機

10、工件信息及對應(yīng)通信地址樣例工件號Modbus 通信地址123456任務(wù)三：工業(yè)機器人編程和調(diào)試（一）工業(yè)機器人設(shè)定（ 1）工業(yè)機器人工具坐標(biāo)系設(shè)定1）設(shè)定單吸盤手爪工具坐標(biāo)。2）通過給定數(shù)據(jù)（x=0， y=161.42,z=158.28,a=-90 0,b=1400,c=900）確定雙吸盤手爪的工具坐標(biāo)。（ 2）托盤流水線和工件盒流水線位置調(diào)整利用工業(yè)機器人手爪上的激光筆，通過工業(yè)機器人示教操作，使工業(yè)機器人分別沿X軸、Y 軸運動，調(diào)整托盤流水線和工件盒流水線的空間位置，使托盤流水線和工件盒流水線與工業(yè)機器人相對位置正確。（二）工業(yè)機器人示教編程工業(yè)機器人示教、編程和再現(xiàn)實現(xiàn)：（ 1） 從托盤

11、流水線工位G1的托盤中心位置，搬運到工件盒流水線工位G8如圖3-1 所示的 2 個小格中。要求：1）搬運工件為1 號和 4 號 ，工件擺放于托盤中心位置，每次放一種工件進行工業(yè)機器人示教和編程，用單吸盤對工件進行取放操作。2）每抓取完1 個工件后，用雙吸盤將空托盤放置于托盤收集處。（ 2） 從工件盒流水線工位G7工件盒，搬運 3 和 6 號工件 到工件盒流水線的工位G8的工件盒如圖3-1 所示小格中。要求：1）工件盒流水線工位G7工件盒中的工件為參賽選手人工按照圖3-1 放置。2）將工件盒流水線工位G7工件盒中的工件，示教編程放置于工位G8工件盒，擺放結(jié)果如圖 3-2 所示，雙層擺放。（ 3）

12、工業(yè)機器人程序再現(xiàn)：1）能按以上示教軌跡重復(fù)2 個工件的抓取及2 個空托盤收集動作。2）能按以上示教軌跡實現(xiàn)將工位G7工件盒的工件搬運到工位G8的工件盒中。示教編程搬運后的最終結(jié)果為圖3-2 中工位 G8的工件盒所示。完成任務(wù)三中（一）、（二）后，舉手示意裁判進行評判！工位 G7工位 G8工位 G9靠近機器人側(cè)3-1 工件擺放位置1工位 G7工位 G8工位 G9靠近機器人側(cè)3-2 工件擺放位置2任務(wù)四：系統(tǒng)模塊調(diào)試（一） 實現(xiàn)托盤流水線、工件流水線調(diào)試模塊編寫主控PLC中托盤流水線、工件流水線調(diào)試模塊任務(wù)，要求如下：1. 調(diào)試界面可以手動控制托盤流水線啟動正向傳輸、停止、拍照氣缸點動。2. 調(diào)

13、試界面可以手動控制工件盒流水線正向點運動、反向點運動，回原點運動、可以手動選擇 3 個工件盒中的任意一個，使其位于工件盒流水線中間位置。流水線調(diào)試界面參考示例如下圖4-1 所示。圖 4-1 流水線調(diào)試界面參考示例 完成任務(wù)四中（一）后，舉手示意裁判進行評判！（二）視覺系統(tǒng)調(diào)試模塊編寫主控PLC中視覺系統(tǒng)調(diào)試模塊任務(wù)，要求如下：1. 選手人工放置裝有工件的托盤于相機識別工位。2. 在主控人機界面啟動相機拍照后，視覺系統(tǒng)把托盤中識別的工件信息傳送到PLC，并在人機界面上顯示，顯示信息包括位置、角度和工件號。3. 測試工件為如圖2 所示的1、 3、 4、 6 號工件 。 4 種工件人工放置于三個托盤

14、內(nèi)，1 個托盤裝有1 個工件， 1 個托盤裝有2 個工件， 1 個托盤裝有3 個工件，現(xiàn)場裁判隨機要求參賽選手按照上述要求放置工件于相機工位，測試其正確性。視覺調(diào)試界面參考示例如下圖4-2 所示。4-2 視覺調(diào)試界面參考示例（三）工業(yè)機器人系統(tǒng)調(diào)試模塊編寫主控PLC中工業(yè)機器人程序系統(tǒng)調(diào)試模塊任務(wù)，要求如下：1 實現(xiàn)相機坐標(biāo)系到機器人坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，要求人機界面上顯示在機器人坐標(biāo)系中的抓取相對坐標(biāo)值。2具有機器人啟動、停止、暫停以及歸位功能, 在工業(yè)機器人運行過程中，安全護欄操作門打開，工業(yè)機器人暫停運行。3機器人任務(wù)狀態(tài)號傳輸?shù)街骺豍LC，并在人機界面顯示，機器人狀態(tài)分為機器人處于運行、待機、

15、抓取錯誤和放置錯誤狀態(tài)。表 4-1 機器人運行狀態(tài)示例序號機器人狀態(tài)號機器人狀態(tài)1100待機2200運行3300抓取錯誤4400放置錯誤4實現(xiàn)如下任務(wù)測試流程：1）啟動托盤流水線，在托盤流水線入口處參賽選手依次手動緩慢的放入1 個托盤，托盤2 個工件（ 圖 2 中 3 號和 6 號工件 ） ，工件位置隨機放置。2）在相機拍照工位對托盤上的工件進行識別，把識別結(jié)果傳輸給主控PLC。PLC傳輸?shù)?）主控PLC經(jīng)過處理，傳輸視覺識別的數(shù)據(jù)給工業(yè)機器人，工業(yè)機器人根據(jù)數(shù)據(jù)，在工位G1抓取識別后托盤上的工件。4）抓取工件后，放置于工件盒流水線工位G8的工件盒如圖4-3 所示對應(yīng)位置。5）托盤為空時，工業(yè)

16、機器人把空托盤放入空托盤收集處。機器人調(diào)試界面參考示例如下圖4-4 所示。工位 G7工位 G8工位 G9靠近機器人側(cè)4-3 工件擺放位置圖 4-4 機器人調(diào)試界面參考示例完成任務(wù)四中（三）后，舉手示意裁判進行評判！任務(wù)五：綜合編程調(diào)試（如果參賽隊沒有完成碼垛機的通信任務(wù)，可以采用人工放置托盤到AGV小車上，但必須報告裁判，參賽隊該項目中關(guān)于碼垛機和AGV的相關(guān)任務(wù)均不得分）系統(tǒng)綜合工作任務(wù)如下：（一）人機交互功能設(shè)計根據(jù)綜合任務(wù)要求，由選手自行設(shè)計主控觸摸屏界面，需要滿足以下基本功能：1主控PLC能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位、啟動、停止等功能。1）系統(tǒng)復(fù)位為系統(tǒng)中工業(yè)機器人、托盤流水線、工件盒流水線以及

17、碼垛機立體倉庫處于初始歸零狀態(tài)；2）系統(tǒng)啟動為系統(tǒng)自動按照綜合任務(wù)運行；3）系統(tǒng)停止為系統(tǒng)停止運動，包括系統(tǒng)中的工業(yè)機器人、托盤流水線、工件盒流水線以及碼垛機立體倉庫等模塊。2主控界面包含黃、綠、紅三種狀態(tài)信號燈：綠色狀態(tài)信號燈指示初始狀態(tài)正常，紅色態(tài)信號燈指示初始狀態(tài)不正常，黃色狀態(tài)信號燈指示任務(wù)完成。初始狀態(tài)是指：1）工業(yè)機器人、視覺系統(tǒng)、變頻器、伺服驅(qū)動器、PLC 處于聯(lián)機狀態(tài)；2）工業(yè)機器人處于工作原點；3）托盤流水線上沒有托盤。若上述條件中任一條件不滿足，則紅色警示燈以1Hz的頻率閃爍，黃色和綠色燈均熄滅，這時系統(tǒng)不能啟動。如果網(wǎng)絡(luò)正常且上述各工作站均處于初始狀態(tài)，則綠色警示燈常亮。

18、3主控PLC能夠同步顯示碼垛機立庫倉位信息（有無托盤），操控碼垛機立體倉庫的倉位選取、碼垛機啟動、碼垛機停止、碼垛機復(fù)位等功能。立體庫的程序已經(jīng)提供，選手采用MODBUS-TC通信方式。P（二）系統(tǒng)綜合任務(wù)實現(xiàn)任務(wù)準(zhǔn)備：（ 1）托盤合計6 個，工件有4 種，分別為：1、 3、 4、 6 號工件 ，每種工件為3 個，工件總數(shù)為12 個。參賽選手人工把賽場提供的12 個工件放入6 個托盤。任務(wù)規(guī)定裝有1 個工件的托盤2 個，裝有2 個工件的托盤2 個，裝有3 個工件的托盤2 個。（ 2）參賽選手按照（1）放置完工件后，把6 個裝有 12 個工件的托盤放入立體倉庫的裁判現(xiàn)場指定的6 個庫位。根據(jù)現(xiàn)場提供的編程環(huán)境編寫人機界面和主控PLC程序，控制碼垛機、AGV機器人、工件盒流水線、工業(yè)機器人等設(shè)備，完成工件的取出、識別、空托盤的回收、不同工件的分類和搬運。具體任務(wù)流程如下：1從立體庫中取出裝有工件的托盤，碼垛機依次放入AGV機器人，AGV機器人初始位置在立體倉庫端。2 AGV自動運行至托盤流水線位置進行對接，自動對接完成后AGV上的托盤將被輸送至托盤流水線上。托盤輸送完畢，AGV自動返至立體倉庫端，繼續(xù)放托盤，如此循環(huán)直至6 個裝有 12個工件的托盤輸送完畢。3當(dāng)托盤經(jīng)過托盤流水線時，阻擋氣缸進行阻擋，然后相機進行識別，當(dāng)托盤運行到抓取工位時，機器人用單吸盤（工具1）對托盤物品抓