中職-機器人技術(shù)應(yīng)用賽項樣題

1、*ChinaSkills2018年湖南省職業(yè)院校技能大賽機器人技術(shù)應(yīng)用（中職組）競賽任務(wù)書樣題選手須知：1 .任務(wù)書共22頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判 示意更換。2 .競賽任務(wù)過程配有1臺計算機，安裝有競賽任務(wù)要求的“ RobotArt競 賽版”軟件（任務(wù)書中所述離線編程軟件均指RobotArt） o3 .競賽用參考資料（ABB機器人編程手冊、Omron視覺操作手冊等）放 置在“參考資料”文件夾中。4 .參賽隊應(yīng)在4小時內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定的所有內(nèi)容，選手在競賽過程中創(chuàng) 建的軟件程序文件務(wù)必存儲到“技能競賽”文件夾中，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

2、手提交的競賽任務(wù)書僅可用競賽場次和賽位號進行標識，不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關(guān)的信息或與競賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。6 .由于參賽隊人為原因?qū)е赂傎愒O(shè)備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊競賽資格。競賽場次：第 場賽位號：第 號競賽平臺簡介“機器人應(yīng)用技術(shù)”賽項（中職組）的競賽平臺為“ CHL-DS-01型工業(yè)機 器人PCB異形插件工作站”，如圖1所示，該設(shè)備以桌面式關(guān)節(jié)型六軸串聯(lián)工 業(yè)機器人為核心，在操作平臺的四周合理分布有 4種不同工藝應(yīng)用的工藝工具以 及涂膠單元、搬運碼垛單元、異形芯片原料單元、異形芯片裝配單元、視覺檢測 單元、PLC總控系統(tǒng)、安全光柵及操作面板等組件，如圖

3、2所示，同時螺絲供 料機、供氣系統(tǒng)和電源組件布置于工作站臺架內(nèi)部。圖1工業(yè)機器人PCB異形插件工作站圖2工作站布局# / 232200mm機貨植物單元 I _1上限審打H -弁/他蚱淬一片品配檢捌隼元中尸.廣司廳技 SSEn，理制器f 插就17卮*柒胺T同蹴平臺&視城空鼻 顯示屏工業(yè)機器人PCB異形插件工作站以3c典型產(chǎn)品的生產(chǎn)裝配過程為主線，包含了涂膠、搬運碼垛、視覺分揀、裝配、鎖螺絲、檢測等工藝過程，所有涉及設(shè)備均合理布置在工作站臺面上，方便查看設(shè)備狀態(tài)和操作編程。工作站以 3c行 業(yè)最典型的異形芯片插件工藝過程為任務(wù)主線，產(chǎn)品由異形芯片零件、PCB電路板及蓋板構(gòu)成，如圖3所示。圖

4、3電子產(chǎn)品PCB異形芯片插片產(chǎn)品競賽時所提供的芯片共有4類，每類兩種顏色，如7 / 23圖4所示，按照芯片料庫中的指定料槽擺放，如圖5所小。臬成電郵CPU-藍色集成電圈紅色電容-藍色三極管-黃色CPUCPl灰色集成電路-灰色電容-黃色a三極管-紅色圖4芯片種類和顏色5 芯片料庫料槽區(qū)域分布請選手根據(jù)競賽任務(wù)書， 在 4 個小時 內(nèi)， 完成以下所有競賽任務(wù)， 詳細圖紙及資料見附件。任務(wù)一 機械及電氣安裝調(diào)試安裝工藝要求：1 .電纜與氣管分開綁扎，第一根綁扎帶距離接頭處60芷mm,其余兩個綁扎帶之間的距離不超過50i5mm,綁扎帶切割不能留余太長，必須小于1mm,美觀安全。氣路捆扎不影響工業(yè)機器人

5、正常動作，不會與周邊設(shè)備發(fā) 生刮擦勾連。2 .電纜和氣管分開走線槽，氣管在型材支架上可用線夾子綁扎帶固定，兩個線夾子之間的距離不超過120mm。走線槽的氣管長度應(yīng)合適，不能折彎纏繞和綁扎變形現(xiàn)象，不允許出現(xiàn)漏氣。3 .機械安裝需選擇合適工具，按提供模塊零件完成單元裝配，安裝完畢后機械單元部分沒有晃動和松動。執(zhí)行元器件氣缸動作平緩，無強烈碰撞。（一）工業(yè)機器人工具快換系統(tǒng)的安裝及接線1. 將工具快換系統(tǒng)的法蘭端快換模塊安裝到工業(yè)機器人的第六軸法蘭盤 上，銷釘孔對齊；2. 將快換工具涂膠筆和夾爪組裝完成。3. 根據(jù)附件資料和現(xiàn)場提供的工業(yè)機器人工具功能要求， 完成法蘭端快換 模塊氣路接線，包括鎖定

6、氣路和工具控制氣路。要求正壓氣路用藍色氣管，負壓氣路用透明氣管。4. 通過工作站側(cè)面氣路調(diào)壓閥， 將氣路壓力調(diào)整到0.40.6MPa， 并打開過濾器末端開關(guān)， 測試氣路連接的正確性， 要求： DO 信號 HandChange_Start 為 0 時快換工具上鋼珠為頂出狀態(tài)， DO 信號 Grip 為 0 時夾爪為松開狀態(tài)。5. 根據(jù)功能要求， 使用手動工具完成裝配檢測單元的 1 號和 3 號裝配檢測 工位；6. 根據(jù)功能要求，將1 號和 3 號工位的推動氣缸和升降氣缸位置傳感器、檢測 LED 燈、檢測指示燈全部連接到端子排上，要求連接可靠，不允許出現(xiàn)短路和斷路問題。7. 要求附件資料中電磁閥功

7、能定義及編號， 完成1號和3號檢測單元各氣 缸到閥島的氣路連接，閥島部分的所有氣管均要按工藝要求綁扎。設(shè)備原2號和4號檢測單元的電氣線路和氣路不需要選手重新綁扎。（二）PLC控制系統(tǒng)的IO接線1 .將工作站切換到手動模式；2 .通過氣動電磁閥上的手動調(diào)試按鈕，確定每個電磁閥的控制邏輯（填入X號工位升降氣缸或X號工位推動氣缸）；表1電磁閥控制邏輯在舁 廳P電磁閥編號控制邏輯1Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y78Y83 .根據(jù)附件提供的PLC控制系統(tǒng)IO信號表，完成PLC控制線路接線，接線區(qū)域如4 .5 .圖6所示；圖6 PLC控制線路接線區(qū)域6 .利用操作面板上的觸摸屏的手動界面，對接線進

8、行測試，確認功能正確注意：競賽開始滿2小時后，可舉手示意現(xiàn)場裁判，中請放棄該任務(wù)中“工 業(yè)機器人工具快換系統(tǒng)的安裝及接線”內(nèi)容的得分，由現(xiàn)場技術(shù)人員輔助完成 該部分內(nèi)容。從技術(shù)人員操作，開始秒表計時；如果技術(shù)員十分鐘內(nèi)完成，不予 以補時；如果技術(shù)員超過十分鐘完成，超出時間根據(jù)實際情況酌情予以補時。任務(wù)二工業(yè)機器人維護及操作通過示教器操作工業(yè)機器人完成工具定義及 TCM定。（一）工具TCP標定利用競賽現(xiàn)場工具箱中提供的涂膠工具，更換為實體尖點（工具箱內(nèi)）后, 手動安裝到工業(yè)機器人的工具快換系統(tǒng)的法蘭端模塊上，如圖 所示；圖7尖點工具1 .創(chuàng)建名稱為“tTCP的工具；2 .設(shè)定其mass值為1;3

9、 .通過工作站提供的TCP標定尖點，定義該工具的TCP參數(shù)，要求:9/23a） tTCP坐標系X軸方向與基坐標系的X軸平行，方向相反；b） tTCP坐標系Y軸方向與基坐標系的Y軸平行，方向相反；c） tTCP坐標系Z軸方向與基坐標系的Z軸平行，方向相同；4 . TCP標定后工業(yè)機器人系統(tǒng)計算的平均誤差不可大于 0.1mm,其值將影 響得分；5 .完成標定后，手動取下涂膠工具并恢復(fù)原狀，放回工作臺的指定工具支 架上。注意：TCP標定完成后，在示教器界面出現(xiàn)平均誤差界面時，參賽隊 必須舉手示意現(xiàn)場裁判，展示平均誤差值，并由裁判當時記錄并留存，參 賽隊簽字（場次+賽位號）確認，否則該項不得分。比賽開

10、始 3個小時后不 再接受該任務(wù)的評分申請。表2 工具TCP標定信息在舁 廳P項目名稱數(shù)值1X2Y3Z4平均誤差（二）工業(yè)機器人的工作原點設(shè)定通過示教器手動操縱工業(yè)機器人，使其姿態(tài)處于安全工作初始姿態(tài)，即工作原點，如圖7所示，并將此點命名為Home具體要求如下：1 .第1軸關(guān)節(jié)角度為0。；2 .第2軸關(guān)節(jié)角度為0。；3 .第3軸關(guān)節(jié)角度為0。；4 .第4軸關(guān)節(jié)角度為0。；5 .第5軸關(guān)節(jié)角度為+90° ;6 .第6軸關(guān)節(jié)角度為0° ;7 .使用MoveAbsj指令記錄Home點到main程序第一行圖7 工業(yè)機器人本體的工作原點姿態(tài)（三）離線編程三維環(huán)境搭建1 .利用現(xiàn)場提供的

11、測量工具，完成對工作站臺面上所有設(shè)備組件的布局尺 寸測量；2 .利用競賽現(xiàn)場提供的電腦,打開 “ RobotArt競賽版”軟件,根據(jù)實際測量 結(jié)果，對三維環(huán)境中的設(shè)備組件進行位置調(diào)整， 滿足后續(xù)離線編程應(yīng)用要 求；3 .工作站原型文件可通過工具欄 工作站”按鈕打開使用，通過工具欄 另存 為"按鈕保存到“D:技能競賽”文件夾中，文件重命名為 三維環(huán)境”，請 勿擅自更改文件后綴。軟件操作過程中注意隨時保存比賽成果；4 .完成三維環(huán)境搭建并完成另存為操作后，將三維環(huán)境”工程文件，再次通過工具欄 另存為"按鈕，保存到“D技能競賽”文件夾中，文件分別重 命名為 涂膠編程”、拆垛編程”

12、，請勿擅自更改文件后綴。任務(wù)三外殼涂膠及產(chǎn)品碼垛（一）外殼涂膠及產(chǎn)品碼垛利用競賽現(xiàn)場提供的電腦，使用RobotArt競賽版”軟件，打開任務(wù)一中保存的“涂膠編程”工程文件，完成基于工作站的外殼涂膠工藝離線編程操作。軟件操作過 程中注意隨時通過工具欄中的“保存”按鈕對工程文件進行保存。軟件離線編程結(jié)果 和工作站實際運行結(jié)果均作為評分要求。圖8涂膠軌跡涂膠工藝過程具體要求:1 .在操作面板區(qū)域?qū)⒐ぷ髡厩袚Q到手動模式;2 .工藝過程的起始點為Home點；3 .工業(yè)機器人自動完成涂膠工具的抓取動作;4 .要求涂膠工具的尖點依次沿涂膠單元（圖9）上的編號為<1><4><3 的

13、軌跡完成涂膠連續(xù)動作；5 .涂膠過程中，要求涂膠工具的尖點始終位于涂膠單元軌跡線槽的中心線，偏離涂膠單元平面上方 5mm距離；6 .涂膠工具在涂膠單元上沿涂膠軌跡運動時，要求到每條軌跡的末尾，做3s暫停等待，再繼續(xù)后續(xù)動作；7 .完成涂膠軌跡后，工業(yè)機器人自動完成涂膠工具的放回動作；8 .工藝過程的結(jié)束點為Home點；9 .涂膠過程中工具不可掉落，不得發(fā)生碰撞干涉；10 .完成所有工業(yè)機器人的程序編制后，驗證程序。（二）產(chǎn)品碼垛利用競賽現(xiàn)場提供的電腦，使用“RobotA拉賽版”軟件，在上一任務(wù)中保存 在“D技能競賽”中的工程文件里，完成基于工作站的產(chǎn)品碼垛工藝離線編程及后置程序在真機工作站上的

14、驗證應(yīng)用，如圖9所示。軟件操作過程中注意隨時通過工具欄中的 保存”按鈕對工程文件進行保存。評分時打開工程文件，首先完 成執(zhí)行軟件仿真，后完成工作站運行的演示，僅一次機會。指定的碼垛姿態(tài)如圖10所小。平臺A、平臺B及物料工業(yè)機器人基坐標系圖10碼垛姿態(tài)碼垛工藝過程具體要求:1 .工藝過程的起始點為Home點;2 .工業(yè)機器人自動完成夾爪工具的抓取動作;3 .工業(yè)機器人由平臺A拾取物料時，需從平臺A底部拾取，不得從平臺A 頂部拾?。? .工業(yè)機器人在平臺B碼垛物料時，底層物料擺放姿態(tài)需與圖 11左側(cè)圖 要求相同，上層物料擺放姿態(tài)需與圖 11右側(cè)圖要求相同；5 .碼垛過程中物料不可掉落；6 .工業(yè)機

15、器人自動完成夾爪工具的放回動作；7 .碼垛工序仿真過程中，仿真過程中所有設(shè)備未發(fā)生干涉碰撞報警（安裝 工具和抓取物料放置物料發(fā)生的碰撞報警除外），工業(yè)機器人運行軌跡 中不出現(xiàn)奇異點、軸限位點及不可達點；8 .工藝過程的結(jié)束點為Home點。任務(wù)四 異型芯片分揀和插件結(jié)合視覺檢測組件，通過示教器操作工業(yè)機器人編程，利用吸盤工具，先拆 除產(chǎn)品上的芯片，然后再從原料料盤中選取相反顏色的芯片，并安插到安裝檢測平臺的安裝工位上的電子產(chǎn)品PCB板中，其中產(chǎn)品一 A04放置在安裝檢測工裝 1號工位，產(chǎn)品二A03放置在安裝檢測工裝2號工位，產(chǎn)品三A06放置在安裝 檢測工裝3號工位，程序模塊保存為FenJian,

16、評分時由現(xiàn)場裁判隨機擺放不同 顏色的異形芯片，按照指定位置擺放電子產(chǎn)品PCB板和蓋板，采用工作站手動模式、工業(yè)機器人手動模式連續(xù)運行程序完成整個過程的演示，僅一次機會。指定的電子產(chǎn)品PCB板芯片要求如圖11所示。圖11 電子產(chǎn)品PCB板要求15 / 23異形芯片分揀和插件的工藝過程要求如下：1 .將工作站切換到手動模式，利用觸摸屏的手動調(diào)試界面完成對工作站編 程狀態(tài)的初始化姿態(tài)確定，要求安裝檢測工裝所有工位的安裝平臺全部 處于伸出位置、檢測器處于升起狀態(tài)、檢測器燈熄滅；2 .工藝過程的起始點為Home點；3 .將工作站切換到運行模式，按下啟動和自動啟動按鈕后，先對設(shè)備進行 自檢，1、2、3、4

17、號工作臺縮回檢測，檢測燈閃爍 3s,檢測結(jié)果為紅 綠火T 1HZ頻率交替閃爍，5s后熄滅，設(shè)備恢復(fù)初始化姿態(tài)；4 .工業(yè)機器人自動完成吸盤工具的抓取動作；表3 產(chǎn)品目標狀態(tài)產(chǎn)品芯片位置芯芯片顏色A041CPU藍色2集成電路紅色3電容黃色4電容藍色5三極管黃色5 .利用吸盤工具中的單吸盤完成對異形芯片的拾取，將產(chǎn)品A06上（由裁 判隨機擺放滿）的芯片檢測并記錄該位置的芯片場景，然后將芯片放置 到芯片回收料盤；6 .將產(chǎn)品A04、A03上（由裁判隨機擺放滿）的芯片檢測，然后將其中符 合自身產(chǎn)品要求（產(chǎn)品A04需求如表3,產(chǎn)品A03與A04需求顏色相 反）的芯片放回原位上，不符合要求的芯片優(yōu)先供應(yīng)產(chǎn)

18、品A06 （芯片顏色與擺放的相反），如產(chǎn)品A06不需要，將多余的芯片放置到芯片回收 料盤；7 .檢測完P(guān)CB板上的芯片后，再從原料料盤中拾取符合產(chǎn)品要求的芯片 重新安裝到產(chǎn)品A03、A04、A06上，工業(yè)機器人的動作起始位置均為 Home 點；8 .異形芯片在拾取和插件過程中，不得掉落；9 .異形芯片的顏色檢測通過視覺檢測組件完成，工業(yè)機器人根據(jù)反饋結(jié)果 將CCD檢測OK的芯片安裝到PCB板的指定位置，CCD檢測NG的芯 片放回原處；10 .完成所有滿足要求的異形芯片的拾取插件工序，要求將異形芯片準確安插到指定電子產(chǎn)品的PCB板的異形芯片位置，芯片方向不做要求，插 件順序可自行決定；11 .利

19、用吸盤工具的雙吸盤完成對蓋板的拾??；12 .蓋板在拾取和安裝過程中，不得掉落；13 .將蓋板準確安裝到所有已完成異形芯片插件的電子產(chǎn)品上，安裝順序可自行決定；14 .工業(yè)機器人自動完成吸盤工具的放回動作；15 .工藝過程的結(jié)束點為Home點；16 .完成所有工業(yè)機器人的程序編制后，完成對系統(tǒng)及程序的聯(lián)調(diào)驗證。任務(wù)五電子產(chǎn)品裝配及質(zhì)量檢測通過示教器操作工業(yè)機器人編程，利用鎖螺絲工具和吸盤工具，完成電子 產(chǎn)品裝配和質(zhì)量檢測，程序運行起始模塊保存為 ZhuangPei,評分時采用工作站 自動模式、工業(yè)機器人手動模式，連續(xù)運行程序完成整個過程的演示， 僅一次機會。檢測產(chǎn)品的成品區(qū)和回收區(qū)位置如圖12所

20、示圖12 成品區(qū)和回收區(qū)電子產(chǎn)品裝配及質(zhì)量檢測的工藝過程要求如下:1. 將工作站切換到手動模式，利用觸摸屏的手動調(diào)試界面完成對工作站編程狀態(tài)的初始化姿態(tài)確定，要求安裝檢測工裝所有工位的安裝平臺全部處于安裝位置、檢測器處于升起狀態(tài)、檢測器燈熄滅，工業(yè)機器人動作編程過程中，可以通過手動調(diào)試界面完成相關(guān)的配合動作；2. 工藝過程的起始點為 Home 點；3. 工業(yè)機器人自動完成鎖螺絲工具的抓取動作；4. 工業(yè)機器人返回工作原點，準備開始鎖螺絲工序；5. 完成對所有電子產(chǎn)品的四角螺絲鎖緊動作，鎖緊順序可自行決定；6. 螺絲鎖緊過程中要求螺絲不得掉落， 不得出現(xiàn)工業(yè)機器人運行錯誤或力矩報警，螺絲處于鎖緊

21、狀態(tài)；7. 工業(yè)機器人自動完成鎖螺絲工具的放回動作、吸盤工具的拾取動作；8. 產(chǎn)品完成安裝后，通過工業(yè)機器人與PLC 的信號通訊，依次逐個完成A03 、 A04 、 A06 三個電子產(chǎn)品的檢測工序，并且合格亮綠燈，不合格亮紅燈（合格率50%）；9. 根據(jù) PLC 返回的電子產(chǎn)品的檢測結(jié)果， 將檢測為合格的電子產(chǎn)品放置于成品區(qū)，將檢測為不合格的電子產(chǎn)品放置于回收區(qū)；在電子產(chǎn)品放置到相應(yīng)位置后，清除工作臺的檢測結(jié)果。10. 工業(yè)機器人自動完成吸盤工具的放回動作；11. 工藝過程的結(jié)束點為 Home 點；12. 完成所有工業(yè)機器人的程序編制后，將工作站切換到自動模式，并自動啟動，完成對系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)。注

22、意：工作站處于自動運行模式時，工作站正面的安全光柵啟動，觸發(fā)會報警。附件 競賽平臺相關(guān)資料克賽平臺工作臺面左側(cè)為電氣接線區(qū)域，如圖 14所示，包括PLC、繼電 器、公共端子臺、電磁閥和線槽，涵蓋了除供電及電源期間的所有控制設(shè)備、 電氣接線元件，選手需在此區(qū)域完成相關(guān)的電氣接線操作。舞罌髭鐘i由1黜卷弊圖14電氣接線區(qū)域19 / 23為方便拆裝操作，氣路電磁閥集中布置在電氣接線區(qū)域，緊密排列, 各電磁閥的功能要求和編號如圖15所示。圖15電磁閥功能定義及編號5銷釘H湎落海州覽工魅薄B困18/23競賽平臺提供了 1個整體料架，包括芯片原料料盤、蓋板原料位、產(chǎn)品成品位和 芯片回收料盤，如圖所示，其中

23、產(chǎn)品原料料盤和芯片回收料盤對于不同類型的芯片的位置序號如下圖所示整體料架芯片原料料就芯片回收料盤25 / 23芯片料盤芯片擺放位置編號競賽平臺提供了 4種模擬芯片，每種芯片分別用兩種顏色加以區(qū)分，如下圖所示。競賽評分時, 裁判演示前指定。CPUCPI-灰色根據(jù)任務(wù)書的初始狀態(tài)要求擺放，顏色排列順序由評分CPUOT-藍色集成電路-灰色電容-黃色三極管-紅色集成電路-紅色電容一籃色三極管F黃色芯片種類及顏色競賽平臺提供了 4種電子產(chǎn)品底板用以表示不同產(chǎn)品型號和規(guī)格，每種型 號各1個，每種產(chǎn)品所要求的芯片種類、數(shù)量、顏色及位置均有所區(qū)別，如 圖所示。每種產(chǎn) 品都可以安裝統(tǒng)一尺寸的蓋板并利用螺絲鎖緊，

24、產(chǎn)品編號 A03、A04、A05 和A06。競賽平臺提供了 4工位的裝配檢測單元，如下圖所示，可用于固定產(chǎn)品底 板，在完成安裝后，由PLC控制氣缸和指示燈動作，實現(xiàn)產(chǎn)品的模擬檢測工 序。電子產(chǎn)品底板安裝在每個工位的安裝臺上，由機器人側(cè)向檢測工位看去，底 板上標識的型號文字正向為正確擺放姿態(tài)。電子產(chǎn)品安裝檢測工位其中1號裝配檢測工位的裝配爆炸如下圖所示，所有緊固用螺絲和升降氣 缸的傳感器并未在圖中表示，1號工位與2號工位的安裝方式為鏡像對稱，1號工 位與3號工位安裝方式完全相同，2號工位與4號工位安裝方式完全相同。工業(yè)機器人通信IO信號表3工業(yè)機器人數(shù)字量輸入信號表IO板地址信號名稱（DI）功能描述對應(yīng)美系對應(yīng)IO0Area_1_detection_finish測