工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用賽項樣題（高職組）

競賽設(shè)備描述：

“工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用”競賽在“工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用實訓(xùn)平臺”上進(jìn)

行，該設(shè)備由工業(yè)機器人、自主導(dǎo)航AGV、智能2D相機、托盤流水線、

裝配流水線和碼垛機立體倉庫等六個單元組成，如圖1所示。

圖1競賽平臺

系統(tǒng)的主要工作目標(biāo)是實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)的混流生產(chǎn)，基本流程為：碼

垛機器人從立體倉庫中取出工件放置于自主導(dǎo)航AGV上部輸送線，通過

自主導(dǎo)航AGV輸送至托盤流水線上，利用智能視覺系統(tǒng)對托盤中的工件

進(jìn)行識別，接著由工業(yè)機器人進(jìn)行混流裝配。裝配完成后，工業(yè)機器人抓

取成品套件放置于自主導(dǎo)航AGV上部輸送線上，由自主導(dǎo)航AGV轉(zhuǎn)運

至立體倉庫入庫位置，完成成品套件的入庫作業(yè)。

機器人關(guān)節(jié)由4個工（部）件組成，分別是關(guān)節(jié)底座、電機、諧波減

速器和輸出法蘭。關(guān)節(jié)底座、電機、諧波減速器和輸出法蘭各有8種類型，

諧波減速器和輸出法蘭存在次品。各工（部）件顏色與類型如圖2所示，

次品顏色類型如圖3所示。

2

（a）黑色工件

（b）紅色工件

（c）黃色工件

3

（d）藍(lán)色工件

圖2合格工件

（a）黑色缺陷件

（b）紅色缺陷件

（c）黃色缺陷件

4

（d）藍(lán)色缺陷件

圖3缺陷工件

從圖2所示的合格工件中選取3種類型的關(guān)節(jié)底座、3種類型的電

機、3種類型的諧波減速器和3種類型的輸出法蘭，共12種類型的工

件。各種類型工件的代號見表1。

表1選取的合格工件序號及代號

合格件類型關(guān)節(jié)底座電機諧波減速器輸出法蘭

序號紅色關(guān)節(jié)底座-2藍(lán)色電機-2黃色諧波減速器-1黑色輸出法蘭-1

代號ABCD

序號黑色關(guān)節(jié)底座-2紅色電機-1藍(lán)色諧波減速器-2黃色輸出法蘭-2

代號EFGH

諧波減速器和輸出法蘭存在次品，在生產(chǎn)過程混入的2種缺陷件類型

如表2所示。

表2缺陷件類型

缺陷件類型諧波減速器輸出法蘭

類型序號藍(lán)色3A-2紅色4A-1

工件代號NP

托盤結(jié)構(gòu)以及托盤放置工件的狀態(tài)如圖4所示，托盤兩側(cè)設(shè)計有檔

條，兩檔條的中間區(qū)域為工件放置區(qū)。

5

圖4待裝配的工件放置于托盤中的狀態(tài)

系統(tǒng)中托盤流水線和工件裝配生產(chǎn)線工位分布如圖5所示。

圖5托盤流水線和裝配流水線工位分布

裝配流水線如圖6所示。由成品庫G7、裝配工位G8和備件庫工位

G9三個部分組成。定義成品庫G7工位的工作位置為裝配流水線回原點后

往中間運動200mm的位置；裝配工位G8的工作位置為在裝配流水線中

間位置；備件庫G9工位的工作位置為裝配流水線回原點后往中間運動

200mm的位置。

圖6裝配流水線

6

裝配工位配置有四個定位工作位，按圖6規(guī)定為1號位、2號位、3

號位和4號位。每個定位工作位安裝了伸縮氣缸用于工件二次定位，當(dāng)機

器人將工件送至裝配工位后，先通過氣缸將其進(jìn)行二次定位，然后再進(jìn)行

裝配，以提高機器人的抓取精度，保證順利完成裝配。

備件庫主要用于存放電機、諧波減速器和輸出法蘭等工件，也可以用

于缺陷工件的臨時存放。

成品庫主要用于存放已裝配完成的工件，也可以用于其他工件臨時存

放。

工件在裝配工位、備品庫、成品庫不允許堆疊，每個工件擺放位只能

擺放一個工件。

立體庫中托盤的位置規(guī)定如圖7所示。

圖7立體庫托盤的位置規(guī)定

如表3所示是預(yù)設(shè)的工業(yè)機器人IP地址，系統(tǒng)中其余主要模塊的IP

地址，各參賽隊可根據(jù)實際情況自行修改。

表3預(yù)設(shè)的工業(yè)機器人IP地址

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主控PLC192.168.8.91預(yù)設(shè)

3主控觸摸屏192.168.8.92預(yù)設(shè)

7

4碼垛機PLC192.168.8.13預(yù)設(shè)

5碼垛機觸摸屏192.168.8.113預(yù)設(shè)

6AGV192.168.8.11預(yù)設(shè)

7AGV控制器192.168.8.111預(yù)設(shè)

8AGV激光雷達(dá)192.168.8.10預(yù)設(shè)

9編程電腦主機1192.168.8.98預(yù)設(shè)

10編程電腦主機2192.168.8.99預(yù)設(shè)

11無線路由器192.168.8.251預(yù)設(shè)

8

選手須知：

1.任務(wù)書共19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.競賽過程配有兩臺編程計算機，參考資料（機器人、PLC、變頻器的產(chǎn)

品手冊，設(shè)備的IO變量表）以.pdf格式放置在“D:\第一賽程\參考資料”

文件夾下。

3.參賽團隊?wèi)?yīng)在5小時內(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

程序文件必須存儲到“D:\第一賽程\賽位號”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。

4.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息，否則成績無

效。

5.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、智能相

機、PLC、變頻器、AGV的損壞以及發(fā)生機械碰撞等情況，將依據(jù)扣分

表進(jìn)行處理。

6.每一個任務(wù)的初始狀態(tài)和具體測試要求根據(jù)評判要求在開賽時、任務(wù)評

分前或任務(wù)評分時給定。

7.工件在裝配工位、備品庫、成品庫不允許堆疊，一個工件擺放位同時只

能擺放一個工件。

8.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

任務(wù)一：智能2D視覺系統(tǒng)編程調(diào)試

（一）智能2D相機安裝及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接

根據(jù)現(xiàn)場提供的相機支架零部件，完成相機安裝。然后，完成相機、編

程計算機、主控單元、碼垛機單元和觸摸屏的連接。

任務(wù)要求如下：

1）安裝相機支架及相機；

2）連接相機的電源線、通信線。

測試要求如下：

啟動相機編程軟件，實時顯示相機視野內(nèi)圖像，調(diào)整相機支架至合適

的位置。

（二）背光源控制設(shè)定

在主控PLC上編程，控制背光源關(guān)閉與打開，確保在背光源關(guān)閉和打

開的兩種狀態(tài)下，智能相機均能夠穩(wěn)定、清晰地攝取圖像信號。

測試要求如下：

1）在主控PLC的觸摸屏上設(shè)計背光源測試按鈕，點擊按鈕控制光源

的關(guān)閉與打開；

2）在軟件中能夠正確實時查看到現(xiàn)場放置于相機下方托盤中工件的圖

像，要求工件圖像清晰。實現(xiàn)后的界面效果如圖1-4所示。

圖1-4背光源關(guān)閉和打開狀態(tài)下圖像界面顯示效果示例

（三）智能相機的調(diào)試和編程

在視覺編程軟件上進(jìn)行操作、設(shè)置，完成相機標(biāo)定、工件樣本學(xué)習(xí)任

務(wù)。

任務(wù)要求如下：

1）對圖像進(jìn)行標(biāo)定，使相機測量的尺寸和實際的物理尺寸一致；

2

2）對托盤內(nèi)的單一工件進(jìn)行拍照，利用視覺工具，對工件進(jìn)行學(xué)習(xí)，

獲取該工件的外觀顏色信息；

3）對托盤內(nèi)的單一工件進(jìn)行拍照，利用視覺工具，對工件進(jìn)行學(xué)習(xí)，

獲取該工件的形狀和位置、角度偏差。規(guī)定相機鏡頭中心為位置零點，智

能相機學(xué)習(xí)的工件角度為零度；

4）編寫表1中12種合格工件及2種缺陷件識別程序，規(guī)定每個工件

地址空間的第1個信息為工件位置X像素坐標(biāo)，第2個信息為工件位置Y

像素坐標(biāo)，第3個信息為角度偏差。

測試要求如下：

選手依次手動將擺放有12種合格工件以及缺陷工件的托盤（每一個托

盤放置1個工件）放置于拍照區(qū)域，在視覺軟件中能夠得到和正確顯示12

種合格工件及2種缺陷件的像素位置、角度數(shù)據(jù)和外觀顏色。

完成任務(wù)一中（一）--（三）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)二：工業(yè)機器人系統(tǒng)編程調(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)定手爪1雙吸盤的工具坐標(biāo)系；

2）設(shè)定手爪2三爪卡盤的工具坐標(biāo)系。

2.托盤流水線和裝配流水線位置調(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)整托盤流水線和裝配流水線的空間位置，

使托盤流水線和裝配流水線與工業(yè)機器人相對位置正確。

（二）工業(yè)機器人示教編程

通過工業(yè)機器人示教器示教、編程和再現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)依次將4種工件

從托盤流水線工位G1的托盤中心位置，搬運到裝配流水線G7、G8、G9指

定的位置中。

3

任務(wù)要求如下：

1）將工件依次擺放于托盤中心位置，每次放一種工件，用末端工具對

工件進(jìn)行取放操作。如表1-2所示，工件取放在裝配工位G8的對應(yīng)定位工

位中，工件放到位置后，控制氣缸夾緊工件，進(jìn)行二次定位。然后，用雙吸

盤將空托盤放置于托盤收集處。

表1-2工件擺放說明

工件代號ABCD

工件的擺放

G8-3G8-2G8-1G8-4

位置

2）將擺放完成的工件取放到如表1-3所示的成品庫G7和備件庫G9

中。

表1-3工件擺放說明

工件代號ABCD

工件的擺放

G7-2G9-2G9-4G9-6

位置

（三）工業(yè)機器人系統(tǒng)虛擬調(diào)試

4

在數(shù)字孿生軟件中，已構(gòu)建的機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型包括工業(yè)機器

人、成品庫工位G7、備品庫工位G9、裝配工位G8和工件等數(shù)字孿生模

型?；趯嵨餀C器人系統(tǒng)的布局和位置，在已構(gòu)建的機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生

模型的基礎(chǔ)上標(biāo)定模型位置，實現(xiàn)實物機器人系統(tǒng)與其數(shù)字孿生模型位置

的1:1布局?；趯嵨餀C器人系統(tǒng)，在數(shù)字孿生軟件中創(chuàng)建軟件在環(huán)機器人

數(shù)字孿生系統(tǒng)?；跈C器人數(shù)字孿生系統(tǒng)開放的通信協(xié)議，在數(shù)字孿生軟

件中配置通信和信號，將配置的通信信號與模型驅(qū)動接口建立映射。采用

數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的方式，機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動機器人系統(tǒng)數(shù)字孿

生模型，實現(xiàn)機器人系統(tǒng)軟件在環(huán)虛擬調(diào)試。

在機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)中，操作虛擬示教器進(jìn)行示教、編程與虛擬調(diào)

試，實現(xiàn)自動將裝配流水線工位G7和G9的A~H號工件搬運到裝配工位

G8指定位置進(jìn)行二次定位、工件裝配、放入成品庫和拆解，拆解后將工件

擺放到裝配流水線的指定位置。

任務(wù)要求如下：

1.數(shù)據(jù)驅(qū)動模型設(shè)置

1）基于競賽平臺的機器人系統(tǒng)，創(chuàng)建軟件在環(huán)機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)；

2）基于機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)開放的通信協(xié)議，在數(shù)字孿生軟件中配置

對應(yīng)的通信方式，并根據(jù)通信協(xié)議創(chuàng)建相應(yīng)的外部信號；

3）機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型的驅(qū)動接口與外部通信信號建立一一映射，

實現(xiàn)機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型。

2.裝配和拆解虛擬調(diào)試

在數(shù)字孿生軟件中按照表1-4放置裝配流水線工位G7和工位G9的工

件。然后，在機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)中操作虛擬示教器進(jìn)行機器人示教、編

程與調(diào)試。

測試要求如下：

運行調(diào)試完成的機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型，要求依次自動執(zhí)行如下任

務(wù)：

1）A→B→C→D組合的裝配：機器人自動抓取裝配流水線G7和G9

5

工位中的工件，放置于G8工位進(jìn)行裝配。每放置一個工件，氣缸應(yīng)立即夾

緊，進(jìn)行二次定位。定位完成后，機器人抓取工件，在G8的2號工位進(jìn)行

A→B→C→D組合的裝配。裝配完成后，機器人將裝配的A→B→C→D組

合套件放入成品庫G7的4號工位；

2）E→F→G→H組合的裝配：機器人自動抓取裝配流水線G7和G9

工位中的工件，放置于G8工位進(jìn)行裝配。每放置一個工件，氣缸應(yīng)立即夾

緊，進(jìn)行二次定位。定位完成后，機器人抓取工件，在G8的3號工位進(jìn)行

E→F→G→H組合的裝配。裝配完成后，機器人將裝配的E→F→G→H組

合套件放入成品庫G7的1號工位；

3）模型拆解：機器人將A→B→C→D組合套件和E→F→G→H組合

套件依次搬運至在G8任一工位中，進(jìn)行自動拆解，拆解后放置結(jié)果如表1-

5所示。（注意：拆解后的工件放在G8工位時不進(jìn)行二次定位）

表1-4工件裝配前人工擺放位置

工件代號ABCDEFGH

工件的擺放

G7-3G9-2G9-3G9-5G7-2G9-1G9-4G9-6

位置

表1-5拆解后擺放位置

工件代號ABCDEFGH

工件的擺放

G7-2G8-1G9-4G9-6G7-3G8-2G8-3G9-5

位置

6

完成任務(wù)二中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)三：總控單元功能調(diào)試

完成總控單元各模塊（托盤流水線、裝配流水線）的控制功能調(diào)試。

裝配流水線的板鏈上已安裝了裝配工位、備件庫和成品庫底板，為防

止裝配流水線移動時可能導(dǎo)致的設(shè)備損壞，發(fā)生嚴(yán)重機械碰撞事故。

操作時應(yīng)注意：

1．裝配流水線移動時，不要超出運動邊界（建議左右最大位移不超

260mm）；

2.尋原點操作時，請注意裝配流水線的運動方向，并在可運動范圍內(nèi)完

成尋原點操作。

（一）托盤流水線編程調(diào)試

編寫PLC控制程序和觸摸屏控制界面，實現(xiàn)倍速鏈正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止

控制，及相應(yīng)狀態(tài)顯示。編寫PLC程序和觸摸屏界面，實現(xiàn)托盤在流水線

上的正常流轉(zhuǎn)。

測試要求如下：

1）手動點擊觸摸屏按鈕，控制倍速鏈正反向運動、停止運動；

2）手動點擊觸摸屏按鈕，控制各工位氣檔升降；

3）手動將托盤放置到托盤流水線入口處，入口光電開關(guān)檢測到信號，

倍速鏈啟動正轉(zhuǎn)；

4）當(dāng)拍照工位光電開關(guān)檢測到托盤，拍照工位氣擋升起，延時3s拍照

7

工位氣擋下降；

5）當(dāng)抓取工位光電開關(guān)檢測到托盤，抓取工位氣擋升起，延時3s后倍

速鏈停止運行。

（二）裝配流水線編程調(diào)試

編寫PLC及觸摸屏程序，實現(xiàn)裝配流水線手動正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)運動。

測試要求如下：

1）通過觸摸屏控制裝配流水線，實現(xiàn)尋原點操作運行及狀態(tài)顯示；

2）通過觸摸屏控制裝配流水線，分別運行到G7、G8、G9工位，并顯

示相應(yīng)運行數(shù)據(jù)。

完成任務(wù)三中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)四：自主導(dǎo)航AGV調(diào)試

（一）建立環(huán)境地圖

在自主導(dǎo)航AGV建圖工具中，控制AGV在競賽單元場地運動，結(jié)合

其自帶的智能傳感器，構(gòu)建環(huán)境地圖。在環(huán)境地圖中設(shè)置導(dǎo)航點，完成AGV

自主導(dǎo)航與移動。

任務(wù)要求如下：

1）在AGV建圖工具中，控制其在競賽單元場地運動，構(gòu)建環(huán)境地圖；

2）如圖2-3所示（注意：此圖是標(biāo)示出導(dǎo)航點位在布局圖中的相對位

置，在實際建圖中，不要求導(dǎo)航點位名稱、序號與圖中一致），在環(huán)境地圖

中設(shè)置導(dǎo)航點，設(shè)置合理的“起始點”（導(dǎo)航點10）；在“立體倉庫”第4列出

庫點附近設(shè)置合理的導(dǎo)航點（導(dǎo)航點4）；在“托盤流水線”的上料區(qū)一側(cè)，

設(shè)置合理的導(dǎo)航點（導(dǎo)航點8）；在“工業(yè)機器人”附近設(shè)置合理的導(dǎo)航點（導(dǎo)

航點9）；

3）測試AGV建圖工具的自主導(dǎo)航功能，在建圖工具操作界面中，利

用“坐標(biāo)導(dǎo)航”功能，控制AGV自主地從導(dǎo)航點10移動至導(dǎo)航點4。

8

圖2-3地圖導(dǎo)航點布局示意圖

測試要求如下：

1）要求選手在裁判評判時，展示環(huán)境地圖的構(gòu)建結(jié)果，要求可以在地

圖中看到任務(wù)中要求建立的導(dǎo)航點；

2）要求選手在裁判評判時，按要求完成上述任務(wù)要求中第（3）點所述

的自動化任務(wù)流程。

（二）工業(yè)機器人與自主導(dǎo)航AGV的協(xié)同作業(yè)

對AGV、工業(yè)機器人進(jìn)行對接聯(lián)合調(diào)試，首先，控制AGV從圖2-3所

示的導(dǎo)航點10向?qū)Ш近c9自主移動，然后工業(yè)機器人依次抓取空托盤和成

品套件，放置于AGV的上部輸送帶上，最后AGV運動至導(dǎo)航點4。

任務(wù)要求如下：

編寫PLC流程控制程序，并在AGV控制軟件上操作并設(shè)置參數(shù)，完

成如下自動化任務(wù)流程：

a）AGV從導(dǎo)航點10自主移動至導(dǎo)航點9；

b）工業(yè)機器人從托盤收集處吸取空托盤，然后，將其放置于AGV的

上部輸送帶上；

c）工業(yè)機器人從裝配流水線上成品庫G7的工位2吸取“A→B→C→

9

D組合成品套件”，然后，將其放置于AGV的上部輸送帶上；

d）AGV從導(dǎo)航點9自主移動至導(dǎo)航點4。

測試要求如下：

要求選手在裁判評判時，通過觸摸屏啟動并運行此任務(wù)要求中所述的

自動化任務(wù)流程。

完成任務(wù)四中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)五：MES系統(tǒng)調(diào)試

（一）MES系統(tǒng)運行測試

在MES計算機檢查MES安裝環(huán)境，分別啟動MES相關(guān)服務(wù)。等待所

有服務(wù)正常啟動后，打開MES系統(tǒng)，在MES系統(tǒng)相關(guān)頁面檢查與配置相

關(guān)通訊參數(shù)，保證與碼垛機PLC正常通訊。

任務(wù)要求如下：

1）打開MES計算機，檢查MES安裝環(huán)境，啟動MES相關(guān)服務(wù)；

2）打開MES系統(tǒng)，在參數(shù)配置頁面進(jìn)行相關(guān)硬件參數(shù)的檢查和配置，

修改后需重新啟動MES系統(tǒng)相關(guān)服務(wù)，使新設(shè)置參數(shù)生效；

3）在MES系統(tǒng)相關(guān)配置頁面，設(shè)置機器人數(shù)據(jù)看板的參數(shù)，并能夠

在機器人數(shù)據(jù)看板查看機器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)等數(shù)據(jù)。

測試要求如下：

1）正確打開MES系統(tǒng)，能夠在MES系統(tǒng)上正常進(jìn)行產(chǎn)品BOM信息

的編制工作（完成一個機器人關(guān)節(jié)成品的BOM編制工作即可）；

2）正確設(shè)置MES系統(tǒng)硬件相關(guān)參數(shù)，能夠在工業(yè)機器人狀態(tài)監(jiān)控頁

面查看機器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

3）操作示教器，手動模式運行機器人1關(guān)節(jié)，MES機器人看板界面對

應(yīng)項有數(shù)據(jù)變化，機器人停止運動后，示教器數(shù)據(jù)和看板數(shù)據(jù)保持一致。

（二）MES系統(tǒng)控制碼垛機出庫功能調(diào)試

編寫碼垛機與MES系統(tǒng)之間的通訊程序，在MES系統(tǒng)上完成立體倉

10

庫物料有無狀態(tài)顯示，并控制碼垛機對物料托盤進(jìn)行出入庫操作。

任務(wù)要求如下：

1）編寫碼垛機與MES系統(tǒng)之間的通訊程序，調(diào)試PLC程序，保證

MES系統(tǒng)與PLC互聯(lián)互通。

2）能夠在MES系統(tǒng)倉位狀態(tài)頁面，顯示立體倉庫中有無托盤信息。

3）在MES倉庫看板頁面操作碼垛機，完成碼垛機的移庫操作。

測試要求如下：

1）切換到MES系統(tǒng)倉庫狀態(tài)界面，在MES界面對碼垛機進(jìn)行啟動、

停止和復(fù)位操作；

2）當(dāng)從倉庫指定庫位取下或放上托盤時，MES倉位狀態(tài)頁面對應(yīng)庫位

能夠同步顯示有無托盤狀態(tài)；

3）在倉庫（4，2）位置放置托盤，在MES碼垛機狀態(tài)界面控制碼垛

機將該托盤移庫至（2，6）位置。

完成任務(wù)五中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)六:單元聯(lián)機功能驗證

（一）智能2D視覺系統(tǒng)引導(dǎo)工業(yè)機器人抓取聯(lián)調(diào)

編寫主控PLC中工業(yè)機器人程序系統(tǒng)調(diào)試模塊程序，能夠?qū)崿F(xiàn)對托盤

流水線上托盤中的工件進(jìn)行自動識別、分選以及放置于指定位置，并且能

夠把空托盤放置于托盤收集處，并且包含如下功能：

1）能夠?qū)崿F(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、暫停以及歸位等功能。在工業(yè)機器人運行

過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)安全護(hù)欄操作門打開，工業(yè)機器人暫停運行的功能；

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)分為機器人處于待機、運行、抓取錯誤等狀態(tài)。

11

表3-1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

測試要求如下：

1）在觸摸屏上點擊按鈕，啟動工業(yè)機器人，觀察界面上機器人位姿、

坐標(biāo)等數(shù)據(jù)變化狀態(tài)；

2）啟動托盤流水線，在工件作業(yè)流水線入口處，參賽選手依次手動放

入3個托盤，托盤中分別放置B、F號工件和P號缺陷件，工件位置隨機

放置；

3）在相機拍照工位對托盤上的工件進(jìn)行識別，把識別結(jié)果傳輸給主控

PLC；

4）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)PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在工位G1抓取識別后托盤上的工件；

5）抓取合格工件后，放置于裝配流水線的裝配工位G8的任意位置，

并控制氣缸對合格工件進(jìn)行二次定位；

6）抓取缺陷工件后，放置于裝配流水線的備件庫G9中與缺陷工件外

形相匹配的位置；

7）托盤為空時，工業(yè)機器人把空托盤放入托盤收集處。

（二）自主導(dǎo)航AGV輸送托盤功能調(diào)試

分別對主控PLC、立體倉庫PLC、自主導(dǎo)航AGV進(jìn)行編程控制，實現(xiàn)

托盤從立體倉庫指定出庫列輸送至托盤流水線的自動化流程。其中，要求

在如圖3-3所示（注意：此圖是標(biāo)示出導(dǎo)航點位在布局圖中的相對位置，

在實際建圖中，不要求導(dǎo)航點位名稱、序號與圖中一致）的AGV的地圖

中，增加導(dǎo)航點6（“立體倉庫”第6列出庫點）。

12

圖3-3AGV自主導(dǎo)航站點示意圖

測試要求如下：

1）參賽選手手動放置5個托盤于立體倉庫，在調(diào)試界面顯示倉位信息；

2）AGV從導(dǎo)航點10運動至導(dǎo)航點6，碼垛機從立體倉庫取3個托盤，

放置到AGV上部輸送線上；

3）上料完畢后，AGV從導(dǎo)航點6運動至導(dǎo)航點8，與托盤流水線實現(xiàn)

對接，其上部輸送帶將3個托盤輸送至托盤流水線上；

4）輸送完畢后，AGV從導(dǎo)航點8運動至導(dǎo)航點4，碼垛機正確從立體

倉庫取2個托盤，放置到自主導(dǎo)航AGV上部輸送線上；

5）上料完畢后，AGV從導(dǎo)航點4運動至導(dǎo)航點8，與托盤流水線實現(xiàn)

對接，其上部輸送帶將2個托盤輸送至托盤流水線上；

6）輸送完畢后，AGV自動返回導(dǎo)航點10。

完成任務(wù)六中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

任務(wù)七：系統(tǒng)綜合任務(wù)實現(xiàn)

（如果參賽隊沒有完成碼垛機程序，可采用手動放置托盤到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)

13

均不得分）。

系統(tǒng)綜合工作任務(wù)如下：

（一）MES功能調(diào)試

根據(jù)綜合任務(wù)要求，啟動MES系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)硬件參數(shù)的檢查與配置。

在MES系統(tǒng)中完成產(chǎn)品BOM表的編制、生產(chǎn)訂單的編制和生產(chǎn)任務(wù)的下

發(fā)。主控PLC端可根據(jù)MES系統(tǒng)下單的產(chǎn)品不同組合和數(shù)量，配合主控

PLC調(diào)度碼垛機、AGV、輸送線和機器人完成整個生產(chǎn)任務(wù)的有序生產(chǎn)。

并可以在MES系統(tǒng)中查看訂單的歷史完成情況和設(shè)備運行情況。

1.MES硬件設(shè)備參數(shù)設(shè)置與檢查

配置MES系統(tǒng)中設(shè)置相關(guān)工作參數(shù)，讓MES系統(tǒng)能夠與PLC、機器

人等設(shè)備進(jìn)行正常通訊。

2.總控PLC與MES系統(tǒng)通訊程序編寫

編寫主控PLC程序，實現(xiàn)與MES通訊，能夠在MES系統(tǒng)（如下圖所

示）設(shè)備管理->總控操作頁面上實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位、啟動、停止功能。

圖3-4總控操作頁面

按鈕定義如下：

1）“復(fù)位”為系統(tǒng)中工業(yè)機器人、托盤流水線、裝配流水線以及碼

垛機立體倉庫處于初始狀態(tài)；

2）“啟動”為系統(tǒng)自動按照綜合任務(wù)運行；

3）“停止”為停止系統(tǒng)運動，包括系統(tǒng)中的工業(yè)機器人、托盤流水

14

線、裝配流水線以及碼垛機立體倉庫等模塊。

系統(tǒng)的初始狀態(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；

4）碼垛機X軸、Y軸以及Z軸處于原點。

上述條件中任一條件不滿足，則立體倉庫三色燈紅色警示燈以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)，則立體倉庫三色燈只有黃色警示燈常亮，當(dāng)

MES端按下啟動按鈕后，觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入運行狀態(tài)，立體倉庫三色燈只有綠

色指示燈點亮。MES端下發(fā)停止命令后，所有設(shè)備均停止運行，立體倉庫

三色燈全部熄滅。

3.MES系統(tǒng)BOM編制與下單

1）根據(jù)任務(wù)書要求，在MES系統(tǒng)（如圖3-5所示）EBOM中完成產(chǎn)

品BOM表的編制，并配置配件相關(guān)信息；

圖3-5EBOM編制界面

2）在總控PLC側(cè)，完成與MES通訊數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建；

3）在MES系統(tǒng)中下發(fā)產(chǎn)品種類和對應(yīng)數(shù)量等信息到主控PLC；

4）能夠利用MES系統(tǒng)，啟動整個產(chǎn)線的運行；

5）在系統(tǒng)運行過過程中，能夠在MES系統(tǒng)中實時查看裝配工位的工

15

件狀態(tài)信息和當(dāng)前完成情況；

6）能夠在MES數(shù)據(jù)看板中，查看工業(yè)機器人和碼垛機的當(dāng)前工作狀

態(tài)信息；

7）能夠調(diào)出MES數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析看板。

測試要求如下：

1）選手在MES系統(tǒng)電腦端使用系統(tǒng)命令行工具，使用ping命令檢查

MES系統(tǒng)與系統(tǒng)各單元（工業(yè)機器人、碼垛機PLC、主控PLC、自主導(dǎo)航

AGV、智能2D相機）之間網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通；

2）選手在MES系統(tǒng)按照競賽任務(wù)書（附件）（競賽任務(wù)書（附件）在

（二）系統(tǒng)綜合聯(lián)動任務(wù)請求評判時提供）要求，在MES系統(tǒng)相關(guān)頁面完

成所有產(chǎn)品BOM表的編制和生產(chǎn)訂單的創(chuàng)建；

3）選手在MES系統(tǒng)按照競賽任務(wù)書（附件）要求，在MES系統(tǒng)相關(guān)

頁面完成備品件位置、成品入庫行列號位置以及AGV對接工位號的正確設(shè)

定；

4）在MES系統(tǒng)按下系統(tǒng)復(fù)位按鈕后，系統(tǒng)各設(shè)備開始執(zhí)行復(fù)位動作，

如當(dāng)前系統(tǒng)滿足上述初始狀態(tài)要求，則立體倉庫三色燈黃燈常亮，此時按

下MES系統(tǒng)啟動按鈕后，碼垛機黃色燈熄滅，綠色指示燈常亮；

5）在MES系統(tǒng)按下系統(tǒng)復(fù)位按鈕后，如當(dāng)前系統(tǒng)不滿足上述初始狀

態(tài)要求，則立體倉庫三色燈紅燈以1Hz的頻率閃爍，黃色和綠色燈均熄滅，

此時按下MES系統(tǒng)啟動按鈕無效，系統(tǒng)無法啟動，指示燈狀態(tài)保持上述狀

態(tài)不變，處理完報警信息后，需對系統(tǒng)重新進(jìn)行復(fù)位操作；

6）在MES系統(tǒng)按下系統(tǒng)停止按鈕后，系統(tǒng)所有單元停止運行，立體

倉庫三色燈全部熄滅。

（二）系統(tǒng)綜合聯(lián)動任務(wù)

初始狀態(tài)設(shè)置：

提供12個工件，包含2個缺陷工件和10個合格工件。其中，10個合格工

件包含可組裝成1套I型成品、1套II型成品的8個工件和2個不成套的工件。

16

所有工件存放于立體倉庫和備件庫中，其中，10個工件放置于立體倉

庫的托盤中，每個托盤中放置一個工件。

注意：I型成品、II型成品的組合類型和工件在立體倉庫中的擺放位置，

參見競賽任務(wù)書（附件），但不得在請求任務(wù)評判前提供。

任務(wù)要求如下：

（2）出庫和生產(chǎn)流程

1）MES系統(tǒng)根據(jù)I型成品、II型成品套件的設(shè)置，規(guī)劃裝配工藝；

2）工業(yè)機器人在裝配工位G8指定位置（參見競賽任務(wù)書（附件））進(jìn)

行裝配；

3）工業(yè)機器人裝配過程中抓取的工件為缺陷工件時，紅色指示燈亮，

擺放完畢后紅色指示燈滅；

4）從立體庫中按照“從第1列到第7列，每1列從第1行到第4行順

序”取出裝有工件的托盤，碼垛機依次放入AGV；

5）AGV執(zhí)行工件轉(zhuǎn)運任務(wù)時，從圖3-3中設(shè)置的導(dǎo)航點6和導(dǎo)航點4

出庫，要求：從導(dǎo)航點6出庫9個托盤，從導(dǎo)航點4出庫5個托盤。

6）AGV自動運行至托盤流水線導(dǎo)航點8進(jìn)行對接，自動對接完成后

AGV上的托盤將被輸送至工件作業(yè)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)直至所有托盤輸送完畢；

7）所有待裝配工件必須經(jīng)氣缸二次定位后，才可進(jìn)行裝配；

8）工業(yè)機器人擺放工件時，必須將該工位移動至裝配流水線規(guī)定的工

作工位位置（見競賽設(shè)備描述中裝配流水線的規(guī)定）；

9）完成所有成套機器人關(guān)節(jié)裝配、不成套配件和缺陷工件擺放任務(wù)后，

生產(chǎn)流程結(jié)束。所有生產(chǎn)任務(wù)完成后，裝配工位G8不能有工件、缺陷件以

及成品，并且綠色指示燈1Hz閃爍；

（3）入庫流程

1）成品套件入庫時，需將所有的成品套件，放到立體倉庫指定的倉位

（參見競賽任務(wù)書（附件））；

17

2）成品套件入庫時，AGV運動至圖3-3所示的導(dǎo)航點9處，工業(yè)機

器人每次從托盤收集處取出一個托盤，放置于AGV上部輸送帶上。然后，

將待入庫成品套件放到AGV輸送帶托盤上，每個托盤只放一個成品套件；

3）成品套件入庫時，不限制每次入庫的托盤和成品套件數(shù)量；

4）成品套件入庫時，自主導(dǎo)航AGV在導(dǎo)航點9和導(dǎo)航點4之間往返

運動，由碼垛機將裝有成品套件的托盤放置于倉庫指定位置；

5）成品套件入庫后，需將所有的殘缺件放置于同一托盤中，并由AGV

執(zhí)行入庫操作；

6）殘缺件入庫時，AGV運動至圖3-3所示的導(dǎo)航點9處，工業(yè)機器

人每次從托盤收集處取出一個托盤，放置于AGV上部輸送帶上。然后，

將所有待入庫殘缺件放到AGV輸送帶托盤上；

7）殘缺件入庫時，自主導(dǎo)航AGV在導(dǎo)航點9和導(dǎo)航點4之間運動，

由碼垛機將裝有殘缺件的托盤放置于立體倉庫第5列的任意位置；

8）成品套件和殘缺件入庫完成后，設(shè)備處于初始狀態(tài)，并且綠色指示

燈0.5Hz閃爍；

9）安全門打開時設(shè)備停止工作，安全門關(guān)上后，設(shè)備繼續(xù)運行，安全

門打開時紅色指示燈亮，關(guān)閉時紅色指示燈滅。

測試要求如下：

1）在選手請求任務(wù)評判時，裁判向其提供競賽任務(wù)書（附件）（不得在

請求任務(wù)評判前提供）；

2）選手參照競賽任務(wù)書（附件），在立體倉庫和備件庫中擺放工件；

3）成品裝配位置參照競賽任務(wù)書（附件）；

4)參照競賽任務(wù)書（附件），在自動運行流程啟動之前，選手在MES

系統(tǒng)相關(guān)界面設(shè)置成品套件組合類型、備件放置位、成品裝配位、成品返

庫的擺放倉位；

5）正確操作MES系統(tǒng)啟動生產(chǎn)任務(wù)；

6）按照出庫和裝配流程自動完成1套I型成品、1套II型成品的裝配；

18

7）按照入庫流程完成G7區(qū)域所有的成品和殘缺件入庫；

8）入庫順序和擺放區(qū)域參照競賽任務(wù)書（附件）；

10）選手在請求任務(wù)評判獲得競賽任務(wù)書后，只允許在MES系統(tǒng)上進(jìn)

行相關(guān)操作，選手不可操作觸摸屏、機器人示教器等設(shè)備以及PLC、2D相

機軟件、AGV運動控制等軟件。

完成任務(wù)七中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評判！

19

2022年江西省職業(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（樣題）

1

競賽設(shè)備描述：

“工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用”競賽在“工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用實訓(xùn)平臺”上進(jìn)

行，該設(shè)備由工業(yè)機器人、自主導(dǎo)航AGV、智能2D相機、托盤流水線、

裝配流水線和碼垛機立體倉庫等六個單元組成，如圖1所示。

圖1競賽平臺

系統(tǒng)的主要工作目標(biāo)是實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)的混流生產(chǎn)，基本流程為：碼

垛機器人從立體倉庫中取出工件放置于自主導(dǎo)航AGV上部輸送線，通過

自主導(dǎo)航AGV輸送至托盤流水線上，利用智能視覺系統(tǒng)對托盤中的工件

進(jìn)行識別，接著由工業(yè)機器人進(jìn)行混流裝配。裝配完成后，工業(yè)機器人抓

取成品套件放置于自主導(dǎo)航AGV上部輸送線上，由自主導(dǎo)航AGV轉(zhuǎn)運

至立體倉庫入庫位置，完成成品套件的入庫作業(yè)。

機器人關(guān)節(jié)由4個工（部）件組成，分別是關(guān)節(jié)底座、電機、諧波減

速器和輸出法蘭。關(guān)節(jié)底座、電機、諧波減速器和輸出法蘭各有8種類型，

諧波減速器