遼寧省“中銀杯”第二十屆職業(yè)院校技能大賽（高職組）GZ20021機器人系統集成

遼寧省“中銀杯”第二十屆職業(yè)院校技能

大賽“機器人系統集成”賽項規(guī)程

一、賽項名稱

賽項編號：GZ20021

賽項名稱：機器人系統集成

賽項組別：高職

賽項所屬產業(yè)類別：智能控制技術類

二、競賽目的

“十四五”規(guī)劃中明確堅定不移地建設制造強國，積極

推進產業(yè)基礎高級化、產業(yè)鏈現代化。加快機器人系統集成

技術在裝備制造領域的應用，是實現制造業(yè)轉型升級、實施

制造強國戰(zhàn)略的關鍵所在。本賽項是為面向《制造業(yè)人才發(fā)

展規(guī)劃指南》，精準對接裝備制造業(yè)重點領域的人才需求，

檢驗高職院校裝備制造類專業(yè)復合型技術技能人才培養(yǎng)成

效，促進裝備制造類專業(yè)教學改革，實現“賽教融合、賽訓

融合”，全面提升教學質量設置而成。

（一）檢驗教學成效

競賽內容涵蓋了工業(yè)機器人行業(yè)企業(yè)崗位對學生職業(yè)

技能的最新要求，競賽過程覆蓋了完整工作任務，競賽評價

標準符合業(yè)界項目驗收和交付標準。通過競賽，能夠很好地

反映出高職院校所培養(yǎng)學生的技能和用人單位崗位要求的

匹配程度，從而檢驗工業(yè)機器人技術專業(yè)教學成效，展現專

業(yè)人才培養(yǎng)成果。

（二）促進教學改革

競賽內容源自企業(yè)真實的項目和工作任務需求，反映了

機器人系統集成技術崗位要求，引導學校將專業(yè)內涵建設與

職業(yè)崗位能力要求對接、課程內容與職業(yè)標準對接、教學過

程與工作過程對接、學歷證書與機器人相關職業(yè)技能等級證

書對接。通過競賽，引導高職院校將企業(yè)完整的工作任務轉

化成教學內容；將傳統重講授輕實踐的教學模式轉向“做中

學、做中教”項目案例教學；將職業(yè)技能作為專業(yè)核心能力

進行培養(yǎng)，從而提高人才培養(yǎng)的針對性和有效性。

（三）向世界高水平看齊

本賽項緊跟智能制造產業(yè)的發(fā)展趨勢，瞄準國際工業(yè)機

器人技術發(fā)展最高水平，針對傳統制造向智能制造升級的實

際問題，以機器人系統集成技術的應用為核心，將行業(yè)發(fā)展

的最新技術融入競賽內容。賽項緊密對接世界技能大賽，搭

建公平公正、切磋技藝、展示技能的集成平臺，引領廣大高

職院校不斷在新的更高的起點上培養(yǎng)國家需要、國際一流水

準的機器人應用技術技能人才，服務國家戰(zhàn)略，建設制造強

國。

（四）營造崇尚技能的社會氛圍

技能人才是人才隊伍的重要組成部分，良好的社會氛圍

是技能人才成長成才的環(huán)境和基礎，關系到技能人才隊伍的

長遠發(fā)展。通過競賽宣傳，引導全社會尊重、重視、關心技

能人才的培養(yǎng)和成長，讓尊重勞動、尊重技術、尊重創(chuàng)造成

為社會共識。通過競賽，表彰一批優(yōu)秀的年輕技能人才，增

強他們的自豪感、獲得感，在全國上下營造“技能改變命運、

匠心成就人生”的崇尚技能的氛圍，激勵廣大青年走技能成

才、技能報國之路。

三、競賽內容

（一）競賽內容

本賽項以典型機械零件的智能制造為背景，采用機器人

系統集成技術完成制造單元系統的智能化改造，充分體現

“兩化融合”在傳統制造業(yè)升級改造中的技術應用。根據任

務書要求，選手自行設計實施方案，在三維軟件中搭建競賽

平臺并完成產品生產流程仿真，完成真實競賽平臺的系統搭

建和線路連接，對工業(yè)機器人進行點位示教和控制程序編制，

對數控系統進行加工程序編制和通訊參數設置，對視覺系統

進行檢測識別參數設定和優(yōu)化，對可編程控制器進行控制程

序編制及調試，實現產品根據不同的生產工藝要求及訂單需

求，完成倉庫存儲、數控加工、打磨加工、檢測識別、分揀

入位等工藝流程，通過制造執(zhí)行系統對生產過程信息和設備

狀態(tài)實時采集和可視化顯示，智能終端利用云端實現安全的

制造數據遠程監(jiān)控。

本賽項主要考察選手對于工業(yè)機器人、可編程控制器、

數控系統、集成視覺等控制設備的編程調試和復雜機器人集

成系統的聯調能力，兼顧考核選手在工業(yè)網絡及數據歸檔處

理的信息化能力，充分考驗選手面對復雜任務要求的分析處

理、方案制定和實施能力，展現選手的綜合職業(yè)素質和創(chuàng)新

水平。

（二）競賽模塊及時長

本賽項采用團體比賽方式，2名選手在5小時內協作完

成如下競賽任務。

任務一系統方案設計（5%）

根據制造流程要求，細化完整的生產工藝路徑，將工序

內容與實現設備一一對應；在場地面積條件下，合理設計單

元的布局形式，完成完整工序內容；根據工序流程和控制系

統要求，確定控制網絡結構。

任務二工藝流程模擬仿真（10%）

利用虛擬仿真軟件，在三維環(huán)境中按照設計的布局形式，

搭建硬件環(huán)境，規(guī)劃功能單元的動作軌跡，仿真驗證布局設

計有效性。

任務三硬件搭建及電氣接線（15%）

根據集成設計方案，將所選的功能單元按照布局規(guī)劃拼

接固定；根據功能要求，完成各單元的機械安裝、電氣接線、

氣動連接、控制網絡線路部署等內容；手動測試單元功能動

作及故障排除。

任務四機器人系統集成（30%）

對PLC控制器和遠程IO進行組態(tài)操作，通過集成機器

人與各功能單元滿足控制設計要求；對PLC、工業(yè)機器人、

數控系統、視覺系統編程調試，分別實現工業(yè)機器人更換不

同工具、工業(yè)機器人從立體倉庫中拾取零件、工業(yè)機器人將

待加工零件放入/取出數控機床、選取指定加工程序完成加

工任務、工業(yè)機器人對零件表面打磨加工、視覺系統對零件

產品加工結果的檢測與判別、對零件進行分揀入位等功能動

作。

任務五集成系統聯調（20%）

根據產品生產制造流程，對立體庫、工業(yè)機器人、數控

系統進行編程聯調，利用物聯網、工業(yè)以太網實現產品、設

備和控制器之間的信息交互，滿足加工流程自動化；合理優(yōu)

化程序邏輯和設備運行參數，滿足任務的生產效率要求。

任務六MES系統集成（15%）

利用MES系統開發(fā)平臺完成信息采集、產品數據追溯、

制造流程可視化、設備狀態(tài)可視化等功能模塊，可對異常情

況進行監(jiān)控并做出合理判斷，確保生產安全；并完成機器人

集成系統的功能流程控制操作面板開發(fā)，實現對生產流程控

制。在MES系統開發(fā)平臺中，將任務要求的生產流程數據、

設備狀態(tài)信息存儲到指定的云服務器中。

綜合任務職業(yè)素養(yǎng)（5%）

競賽過程中，對參賽選手的技術應用合理性、工具操作

規(guī)范性、機械電氣工藝規(guī)范性、耗材使用環(huán)保性、功耗控制

節(jié)能性以及賽場紀律、安全和文明生產等進行綜合評價。

四、競賽方式

（一）競賽以團體賽方式進行。每支參賽隊2名選手，

參賽選手必須是2023年度高職院校全日制在籍學生或五年

制高職四至五年級全日制在籍學生，本科院校中高職類全日

制在籍學生可報名參加高職組比賽，不限性別。往屆全國職

業(yè)院校技能大賽中獲一等獎的選手，不得參加同一賽項同一

組別的比賽。

（二）競賽隊伍組成：由各院校為單位組隊參賽，各學

校限額2支參賽隊，不得跨校組隊；指導教師須為本校專兼

職教師，每隊限報2名指導教師。

五、競賽流程

（一）競賽日程安排表

表1競賽流程安排

日期時間事項地點參加人員

9:00-14:00參賽隊報到住宿酒店參賽隊

參賽隊、裁判長、監(jiān)

領隊會、場次抽

15:30-16:30會議室督長、仲裁長、加密

檢

第一天裁判

16:30-17:00熟悉賽場競賽場地參賽隊

裁判長、監(jiān)督組、仲

17:00封閉賽場競賽場地

裁組

參賽隊伍檢錄、參賽隊、裁判組、監(jiān)

7:00-7:20競賽場地

加密督組、仲裁組

第二天

參賽隊、裁判組、監(jiān)

7:30-12:30參賽隊伍競賽競賽場地

督組、仲裁組、技術

支持

參賽隊退場、午裁判組、監(jiān)督組、仲

12:30-13:30競賽場地

餐及裁判評分裁組、專家組

13:30-14:00競賽設備恢復競賽場地技術人員

參賽隊伍檢錄、參賽隊、裁判組、監(jiān)

14:00-14:20競賽場地

加密督組、仲裁組

參賽隊、裁判組、監(jiān)

14:30-19:30參賽隊伍競賽競賽場地督組、仲裁組、技術

支持

參賽隊退場、晚裁判組、監(jiān)督組、仲

19:30-20:30競賽場地

餐、裁判評分裁組、專家組

20:30-21:00競賽設備恢復競賽場地技術人員

參賽隊伍檢錄、參賽隊、裁判組、監(jiān)

7:00-7:20競賽場地

加密督組、仲裁組

參賽隊、裁判組、監(jiān)

7:30-12:30參賽隊伍競賽競賽場地督組、仲裁組、技術

支持

參賽隊退場、午裁判組、監(jiān)督組、仲

12:30-13:30競賽場地

餐及裁判評分裁組、專家組

13:30-14:00競賽設備恢復競賽場地技術人員

第三天

參賽隊伍檢錄、參賽隊、裁判組、監(jiān)

14:00-14:20競賽場地

加密督組、仲裁組

參賽隊、裁判組、監(jiān)

14:30-19:30參賽隊伍競賽競賽場地督組、仲裁組、技術

支持

參賽隊退場、晚裁判組、監(jiān)督組、仲

19:30-20:30競賽場地

餐、裁判評分裁組、專家組

20:30-21:00競賽設備恢復競賽場地技術人員

參賽隊伍檢錄、參賽隊、裁判組、監(jiān)

第四天7:00-7:20競賽場地

加密督組、仲裁組

參賽隊、裁判組、監(jiān)

7:30-12:30參賽隊伍競賽競賽場地督組、仲裁組、技術

支持

參賽隊退場、午裁判組、監(jiān)督組、仲

12:30-13:30競賽場地

餐及裁判評分裁組、專家組

13:30-14:00競賽設備恢復競賽場地技術人員

參賽隊伍檢錄、參賽隊、裁判組、監(jiān)

14:00-14:20競賽場地

加密督組、仲裁組

參賽隊、裁判組、監(jiān)

14:30-19:30參賽隊伍競賽競賽場地督組、仲裁組、技術

支持

參賽隊退場、晚裁判組、監(jiān)督組、仲

19:30-20:30競賽場地

餐、裁判評分裁組、專家組

20:30-21:00競賽設備恢復競賽場地技術人員

第五天返程

注：實際比賽開始與結束時間以現場裁判宣布為準

（二）競賽流程圖

圖1競賽流程簡圖

六、競賽賽卷

（一）大賽執(zhí)委會下設的賽項專家組負責本賽項賽題的

編制工作。賽題編制遵從公開、公平、公正原則。

（二）正式比賽前20天，專家組編制完成樣題，由大

賽執(zhí)委會在省賽平臺正式發(fā)布。

（三）正式比賽前5天，專家組負責完成3套正式賽題

并密封后交付大賽執(zhí)委會保存。

（四）正式比賽時，由省教育廳選派的大賽督察員從3

套試題中隨機任意抽取試題作為比賽用題。

七、競賽規(guī)則

（一）競賽報名

1.以各院校為單位組織報名參賽，各院校限額2支參賽

隊，不得跨校組隊。

2.報名通過全省職業(yè)院校技能大賽網絡報名系統統一

進行。

3.參賽選手和指導教師報名獲得確認后不得隨意更換。

如果備賽過程中參賽選手和指導教師因故無法參賽，須由所

在學校于開賽10個工作日之前出具書面說明（加蓋學校公

章），并按參賽選手資格補充人員并接受審核，經大賽執(zhí)委

會辦公室核實后予以更換。

4.各高職院校負責本校參賽學生的資格審查工作，并保

存相關證明材料的復印件，以備查閱。

（二）熟悉場地

在比賽日前一天16:30-17:00，參賽隊在工作人員帶領

下，攜帶身份證件，按照規(guī)定路線有序進入賽場。任何人員

只得在指定區(qū)域觀察，不得進入賽位，不得觸碰競賽平臺及

賽位內物品。

（三）正式比賽

1.賽前十分鐘選手經裁判長允許進入工位，按設備清單

檢查競賽平臺、機械電氣元件、工具、耗材、文具用品等，

不得做與競賽任務相關事情。

2.所有人員在賽場內不得有影響選手完成工作任務的

行為。參賽選手不允許未經現場裁判許可隨意離開賽位，使

用文明用語，不得言語及人身攻擊裁判和賽場工作人員。

3.參賽選手須嚴格遵守安全操作規(guī)程，確保人身及設備

安全。參賽選手因個人誤操作造成人身安全事故和設備損壞

時，裁判長有權中止該參賽隊比賽。如出現影響比賽正常進

行的異常因素（不包括賽程設定的故障排除）而無法比賽，

由裁判長視具體情況做出裁決，并酌情補時。必要情況下，

可啟用備用設備。

4.選手退場時不得將任務書、草稿紙、賽位物品等帶出

賽場。配合裁判做好賽場記錄。

（四）成績評定

成績評定過程中，選手根據裁判要求展示競賽成果和任

務完成情況。裁判嚴格按照評分表，依照選手實際發(fā)生的動

作情況完成評定過程，確保公平公正。選手不得圍觀和議論

其他選手評定情況。裁判不得將選手表現和評定結果泄露。

工作人員根據裁判要求配合評定工作，不得擅自進入賽位影

響評判過程。

（五）成績公布

承辦單位在比賽評分結束后在賽場檢錄處公布競賽成

績單供各參賽隊查閱，然后在省賽平臺上錄入競賽成績并上

傳原始評分表和成績單，省大賽辦審核通過后在省賽平臺發(fā)

布。

全部賽項比賽結束后，省教育廳統一對獲獎名單進行公

示和公布。

八、競賽環(huán)境

（一）整體環(huán)境要求

1.競賽場地平整、明亮、通風良好，場地采光良好，四

周無太陽直射，照明條件優(yōu)良，可保證賽位在比賽期間穩(wěn)定

的光源環(huán)境。

2.賽場規(guī)劃獨立參觀通道和體驗區(qū)域，不影響競賽正常

進行。

3.賽場設置合理數量空調，保證賽場溫度適宜。

4.賽項設置合理數量監(jiān)控，保證無死角全覆蓋所有賽位

和人員活動范圍，監(jiān)控錄像文件妥善保存。

5.賽場設置醫(yī)療站。

6.賽場放置滅火器。

（二）競賽工位要求

1.單個競賽工位面積不小于40m2（5m×8m），標明競賽

工位號碼，有明顯區(qū)域劃分。

2.每個競賽工位配備競賽平臺1套，操作桌1張，編程

用電腦2臺（配電腦桌），凳子2張，文具及清掃工具1套。

3.每個競賽工位提供競賽平臺用供電口1個

（380V-10kW），編程電腦用供電口2個（220V-1kW），提供

網線接口1個（賽場內部署交換機）。

4.編程用電腦配置要求，CPU為INTELi7-8700CPU（第

8代，主頻3.2GHz，核心數6）同級別或以上，顯卡為獨立

NVIDIAGeForceGTX1060顯卡（1500MHz頻率，3GB顯存）

同級別或以上，內存為8GB容量同級別或以上，硬盤為500GB

容量同級別或以上，安裝正版Windows10操作系統以及要

求的Office軟件等。

九、技術規(guī)范

（一）相關知識與技術技能

1.系統集成方案制定與優(yōu)化

依照實際加工工序及工藝要求，結合硬件設備及特定條

件限制，設計硬件單元的布局形式，規(guī)劃控制系統的層級拓

撲結構，選擇適當的通訊方式和接口，制定后續(xù)功能設計方

案和調試流程。利用仿真軟件快速驗證方案合理性，并采取

適當措施優(yōu)化方案以縮短調試周期、加強制造柔性、提高生

產效率。

2.機械安裝、電氣接線

參照機械及電氣操作規(guī)范，完成硬件設備的拼接和電路、

氣路、通訊線路的接線。

3.可編程控制器（PLC）應用

利用適當的編程指令，結合硬件設備及特定條件限制，

完成PLC控制程序的設計和編程，實現硬件設備的執(zhí)行設備

如伺服電機、氣缸、傳感器、分布式IO等滿足所需的動作

要求。

4.工業(yè)機器人（Robot）應用

利用適當的編程指令，結合硬件設備及特定條件限制，

完成Robot控制程序的設計和編程，實現工業(yè)機器人完成所

需的動作要求。

5.數控系統（CNC）應用

利用適當的編程指令，結合硬件設備及特定條件限制，

完成CNC加工程序的設計和編程，實現數控機床完成所需的

加工過程。

6.智能視覺（CCD）應用

利用適當的檢測模板和條件，結合硬件設備及特定條件

限制，完成CCD檢測條件的設置和優(yōu)化，實現對目標產品不

同特征的檢測反饋。

7.工業(yè)網絡技術應用

利用不同的工業(yè)網絡通訊協議，結合硬件設備及特定條

件限制，實現PLC、Robot、PC和分布式IO的實時通訊。

8.制造企業(yè)生產過程執(zhí)行系統（MES）應用

利用成熟的工業(yè)軟件，結合硬件設備及特定條件限制，

實現對不同控制器、執(zhí)行設備、傳感器的運行狀態(tài)監(jiān)控和工

藝流程控制。

（二）職業(yè)標準

1.機械設備安裝工國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼

6-23-10-01）

2.電氣設備安裝工國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼

6-23-10-02）

3.可編程序控制系統設計師國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼

X2-02-13-10）

4.計算機程序設計員國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼

X2-02-13-06）

5.工業(yè)機器人系統運維員國家職業(yè)技能標準（職業(yè)編碼

6-31-01-10）

（三）技術標準

1.機床數控系統通用技術條件JB/T8832.1-2001

2.工業(yè)控制系統信息安全GB/T30976.1-30976.2

3.工業(yè)機器人坐標系和運動命名原則GB/T

16977-2005

4.工業(yè)機器人編程和操作圖形用戶接口GB/T

19399-2003

5.工業(yè)機器人安全規(guī)范GB11291-1997

6.工業(yè)機器人通用技術標準GB/T14284-1993

7.電氣設備用圖形符號GB/T5465.2-1996

8.機械安全機械電氣設備第1部分GB5226.1-2002

9.基于PROFIBUSDP和PROFINETIO的功能安全通信行

規(guī)-PROFIsafeGB/Z20830-2007

10.工業(yè)通信網絡現場總線規(guī)范第2部分:物理層規(guī)

范和服務定義GB/T16657.2-2008

11.工業(yè)通信網絡現場總線規(guī)范類型10:PROFINETIO

規(guī)范第3部分:PROFINETIO通信行規(guī)GB/Z

25105.3-2010

12.制造業(yè)信息化技術術語GB/T18725-2008

13.教學儀器設備安全要求總則GB21746-2008

14.教學儀器設備安全要求儀器和零部件的基本要求

GB21748-2008

十、技術平臺

機器人系統集成賽項競賽平臺以典型機械零件為加工

對象，通過機器人系統集成及應用技術，能夠實現倉庫取料、

制造加工、打磨拋光、檢測識別、分揀入位等生產工藝環(huán)節(jié)，

以未來智能制造工廠的定位和需求為參考，通過工業(yè)以太網

完成數據的快速交換和流程控制，采用PLC實現靈活的現場

控制結構和總控設計邏輯，利用MES系統采集所有設備的運

行信息和工作狀態(tài)，融合大數據實現工藝過程的實時調配和

智能控制，借助云網絡體現系統運行狀態(tài)的遠程監(jiān)控。

競賽平臺模塊化設計，每個模塊單元可自由移動，布置

遠程IO模塊通過工業(yè)以太網實現信號通訊和協調控制，用

以滿足不同的工藝流程要求和功能實現，充分體現出系統集

成的功耗、效率及成本特性。每個模塊單元均可與其他單元

進行拼接，根據工序順序，自由組合成適合不同功能要求的

布局形式。

借助工業(yè)機器人離線編程軟件，可以在三維虛擬環(huán)境中

模擬搭建布局結構，仿真動作過程，驗證各單元間的配合相

關度，提高工作效率、體現智能設計。

（二）競賽設備單元介紹

競賽平臺集成了工業(yè)機器人、倉儲物流、數控加工、視

覺檢測等技術，利用工業(yè)以太網實現信息互聯，依托MES系

統實現數據采集與可視化，接入云端借助數據服務實現一體

化聯控，以滿足產品的定制化生產制造。

執(zhí)行單元是產品在各個單元間轉換和定制加工的執(zhí)行

終端，是應用平臺的核心單元，由工作臺、工業(yè)機器人、平

移滑臺、快換模塊法蘭端、遠程IO模塊等組件構成。工業(yè)

機器人選用知名品牌的桌面級小型工業(yè)機器人，六自由度可

使其在工作空間內自由活動，完成以不同姿態(tài)拾取零件或加

工。平移滑臺作為工業(yè)機器人擴展軸，擴大了工業(yè)機器人的

可達工作空間，可以配合更多的功能單元完成復雜的工藝流

程。平移滑臺的運動參數信息，如速度、位置等，由工業(yè)機

器人控制器通過現場IO信號傳輸給PLC，從而控制伺服電機

實現線性運動?？鞊Q模塊法蘭端安裝在工業(yè)機器人末端法蘭

上，可與快換模塊工具端匹配，實現工業(yè)機器人工具的自動

更換。執(zhí)行單元的流程控制信號由遠程IO模塊通過工業(yè)以

太網與總控單元實現交互。

工具單元用于存放不同功能的工具，是執(zhí)行單元的附屬

單元，由工作臺、工具架、工具、示教器支架等組件構成。

工業(yè)機器人可通過程序控制移動到指定位置安裝或釋放工

具。工具單元提供滿足加工工藝要求的必需工具，每種工具

均配置了快換模塊工具端，可以與快換模塊法蘭端匹配。

倉儲單元用于臨時存放零件，是應用平臺的功能單元，

由工作臺、立體倉庫、遠程IO模塊等組件構成。立體倉庫

為多倉位結構，每個倉位可存放一個零件。倉位托板可推出，

方便工業(yè)機器人以不用方式取放零件。每個倉位均設置有傳

感器和指示燈，可檢測當前倉位是否存放有零件并將狀態(tài)顯

示出來。倉儲單元所有氣缸動作和傳感器信號均由遠程IO

模塊通過工業(yè)以太網傳輸到總控單元。

加工單元可對零件表面指定位置進行加工，是應用平臺

的功能單元，由工作臺、數控機床、刀庫、數控系統、遠程

IO模塊等組件構成。數控機床為典型三軸銑床形式，采用輕

量化設計，可實現小范圍高精度加工，加工動作由數控系統

控制。數控系統可實現最佳表面質量和高速、高精加工的和

諧統一，是面向中高檔數控機床配套的數控產品。數控系統

集CNC、PLC、操作界面以及軸控制功能于一體。支持多種編

程方式，包括靈活的編程向導，高效的工步式編程和全套的

工藝循環(huán)，可以滿足從大批量生產到單個工件加工的編程需

要。數控系統選用工業(yè)級、市場占有率高、使用范圍廣的高

性能產品，保證操作與真實機床的完全一致性。刀庫采用虛

擬化設計，利用屏幕顯示模擬換刀動作和當前刀具信息，刀

庫控制信號由數控系統提供，與真實刀庫完全相同。加工單

元的流程控制信號由遠程IO模塊通過工業(yè)以太網傳輸到總

控單元。

打磨單元完成零件表面的打磨，是應用平臺的功能單元，

由工作臺、打磨工位、旋轉工位、翻轉工裝、吹屑工位、防

護罩、遠程IO模塊等組件構成。打磨工位可準確定位零件

并穩(wěn)定夾持，是實現打磨加工的主要工位。旋轉工位可在準

確固定零件的同時帶動零件實現180°沿其軸線旋轉，方便

切換打磨加工區(qū)域。翻轉工裝在無需執(zhí)行單元的參與下，實

現零件在打磨工位和旋轉工位間的轉移，并完成零件的翻面。

吹屑工位可以實現在零件完成打磨工序后吹除碎屑功能。打

磨單元所有氣缸動作和傳感器信號均由遠程IO模塊通過工

業(yè)以太網傳輸到總控單元。

檢測單元可根據不同需求完成對零件的檢測、識別功能，

是應用平臺的功能單元，由工作臺、視覺相機、光源、結果

顯示器等組件構成。視覺相機可根據不同的程序設置，實現

條碼識別、形狀匹配、顏色檢測、尺寸測量等功能，操作過

程和結果通過結果顯示器顯示。檢測單元的程序選擇、檢測

執(zhí)行和結果輸出通過工業(yè)以太網傳輸到執(zhí)行單元的工業(yè)機

器人，并由其將結果信息傳遞到總控單元從而決定后續(xù)工作

流程。

分揀單元可根據程序實現對不同零件的分揀動作，是應

用平臺的功能單元，由工作臺、傳輸帶、分揀機構、分揀工

位、遠程IO模塊等組件構成。傳輸帶可將放置到起始位的

零件傳輸到分揀機構前。分揀機構根據程序要求在不同位置

攔截傳輸帶上的零件，并將其推入指定的分揀工位。分揀工

位可通過定位機構實現對滑入零件準確定位，并設置有傳感

器檢測當前工位是否存有零件。分揀單元共有三個分揀工位，

每個工位可存放一個零件。分揀單元所有氣缸動作和傳感器

信號均由遠程IO模塊通過工業(yè)以太網傳輸到總控單元。

總控單元是各單元程序執(zhí)行和動作流程的總控制端，是

應用平臺的核心單元，由工作臺、控制模塊、操作面板、電

源模塊、氣源模塊、顯示終端、移動終端等組件構成。控制

模塊由兩個PLC和工業(yè)交換機構成，PLC通過工業(yè)以太網與

各單元控制器和遠程IO模塊實現信息交互，用戶可根據需

求自行編制程序實現流程功能。操作面板提供了電源開關、

急停開關和自定義按鈕。應用平臺其他單元的電、氣均由總

控單元提供，通過所提供的線纜實現快速連接。顯示終端用

于MES系統的運行展示，可對應用平臺實現信息監(jiān)控、流程

控制、訂單管理等功能。移動終端中運行有遠程監(jiān)控程序，

MES系統會實時將應用平臺信息傳輸到云數據服務器，移動

終端可利用移動互聯網對云數據服務器中的數據進行圖形

化、表格化顯示，實現遠程監(jiān)控。

（三）競賽平臺主要設備參數

表2競賽平臺設備參數

序號名稱競賽平臺規(guī)格參數數量

工業(yè)機器人×1

1)六自由度串聯關節(jié)桌面型工業(yè)機器人；

2)工作范圍580mm；

3)有效荷重3kg，手臂荷重0.3kg；

4)手腕設有10路集成信號源，4路集成氣源；

5)重復定位精度0.01mm；

6)防護等級IP30；

7)軸1旋轉，工作范圍+165°~-165°，最大速度250°/s；

8)軸2手臂，工作范圍+110°~-110°，最大速度250°/s；

9)軸3手臂，工作范圍+70°~-90°，最大速度250°/s；

10)軸4手腕，工作范圍+160°~-160°，最大速度320°/s；

11)軸5彎曲，工作范圍+120°~-120°，最大速度320°/s；

12)軸6翻轉，工作范圍+400°~-400°，最大速度420°/s；

13)電源電壓為200~600V，50/60Hz，功耗≥0.25kW；

14)在工作臺臺面上布置有手動/自動模式切換旋鈕、電機開

執(zhí)行

1啟按鈕及示教器接線接口，方便接線。1臺

單元

工業(yè)機器人擴展IO模塊×1

1)支持DeviceNet總線通訊；

2)支持適配IO模塊數量最多32個；

3)傳輸距離最大5000米，總線速率最大500kbps；

4)附帶數字量輸入模塊2個，單模塊8通道，輸入信號類型

PNP，輸入電流典型值3mA，隔離耐壓500V，隔離方式光耦隔

離；

5)附帶數字量輸出模塊3個，單模塊8通道，輸出信號類型

源型，驅動能力500mA/通道，隔離耐壓500V，隔離方式光耦

隔離；

6)附帶模擬量輸出模塊1個，單模塊4通道，輸出電壓

0V~10V，負載能力>5kΩ，負載類型為阻性負載、容性負載，

分辨率12位；

7)在工作臺臺面上布置有遠程IO適配器的網絡通信接口，方

便接線。

工具快換模塊法蘭端×1

1)針對多關節(jié)機器人設計，使氣管、信號確認線一次性自動

裝卸；

2)超硬鋁材質，安裝位置為機器手側；

3)自重125g，可搬重量3kg；

4)鎖緊力123N，張開力63N；

5)支持9路電信號（2A，DC24V）、6路氣路連接。

平移滑臺×1

1)有效工作行程700mm，有效負載重量50kg，額定運行速度

15mm/s；

2)驅動方式為伺服電機經減速機減速后，通過同步帶帶動滾

珠絲杠實現旋轉運動變換到直線運動，由滾珠導軌導向滑動；

3)伺服電機額定輸出400W，額定轉矩1.3Nm，額定轉速

3000r/min，增量式17bit編碼器，配套同品牌伺服驅動器，

配套精密減速機，減速比1:5；

4)滾珠絲杠直徑25mm，導程5mm，全長990mm，配套自潤滑

螺母；

5)滾珠導軌共2個，寬度20mm，全長1240mm，每個導軌配套

2個滑塊；

6)直線導軌安裝有防護罩，保護導軌和絲杠等零件，確保運

行安全，配有拖鏈系統方便工業(yè)機器人線纜及其他連接線布

線，外側安裝有長度標尺，可指示滑臺當前位置。

PLC控制器×1：

1)工作存儲器30KB，裝載存儲器1MB，保持性存儲器10KB；

2)本體集成I/O，數字量8點輸入/6點輸出，模擬量2路輸

入；

3)過程映像大小為1024字節(jié)輸入（I）和1024字節(jié)輸出（Q）；

4)位存儲器為4096字節(jié)（M）；

5)具備1個以太網通信端口，支持ProfiNet通信；

6)實數數學運算執(zhí)行速度2.3μs/指令，布爾運算執(zhí)行速度

0.08μs/指令；

7)擴展IO模塊，數字量輸入模塊1個，輸入點數16位，類

型為源型/漏型，額定電壓24VDC（4mA）；

8)在工作臺臺面上布置有PLC的網絡通信接口，方便接線。

遠程IO模塊×1

1)支持ProfiNet總線通訊；

2)支持適配IO模塊數量最多32個；

3)傳輸距離最大100米（站站距離），總線速率最大100Mbps；

4)附帶數字量輸入模塊3個，單模塊8通道，輸入信號類型

PNP，輸入電流典型值3mA，隔離耐壓500V，隔離方式光耦隔

離；

5)附帶數字量輸出模塊2個，單模塊8通道，輸出信號類型

源型，驅動能力500mA/通道，隔離耐壓500V，隔離方式光耦

隔離；

6)附帶模擬量輸入模塊1個，單模塊4通道，輸入電壓

0V~10V，輸入濾波可配置（1ms~10ms），輸入阻抗>500kΩ，

分辨率12位；

7)在工作臺臺面上布置有遠程IO適配器的網絡通信接口，方

便接線。

工作臺×1

1)鋁合金型材結構，工作臺式設計，臺面可安裝功能模塊，

底部柜體內可安裝電氣設備；

2)臺面長1360mm，寬680mm，厚20mm；

3)底部柜體長1280mm，寬600mm，高700mm；

4)底部柜體四角安裝有腳輪，輪片直徑50mm，輪片寬度25mm，

可調高度10mm；

5)工作臺面合理布置有線槽，方便控制信號線和氣路布線，

且電、氣分開；

6)底部柜體上端和下端四周安裝有線槽，可方便電源線、氣

管和通信線布線；

7)底部柜體門板為快捷可拆卸設計，每個門板完全相同可互

換安裝。

零件夾爪×n

工具

21)二指和三指夾爪，氣動驅動，自動定心，可針對零件指定1臺

單元

位置穩(wěn)定夾持；各類型夾爪數量滿足零件加工、搬運等需求。

2)配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套。

3)滿足夾持零件的尺寸、結構、夾緊力等要求，自身重量加

加上所夾持的零件重量在機器人載荷允許范圍內，能夠穩(wěn)定

夾持工件，并滿足夾持精度要求。

吸盤夾爪×1

1)五位吸盤工具，可對零件輪輻的正面、反面表面穩(wěn)定拾?。?/p>

2)配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重

45g，安裝后厚度38mm。

端面打磨工具×1

1)電動打磨工具，配有端面打磨頭，可對零件表面進行打磨

加工；

2)配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重

45g，安裝后厚度38mm。

側面打磨工具×1

1)電動打磨工具，配有側面打磨頭，可對零件表面進行打磨

加工；

2)配有工具快換模塊工具端，與工具快換法蘭端配套，自重

45g，安裝后厚度38mm。

工具支架×1

1)鋁合金結構，可穩(wěn)定支撐并定位所有工具；

2)提供7個工具擺放位置，位置標號清晰標示；

3)所有工具的定位方式相同，可互換位置，不影響正常使用。

示教器支架×1

1)與工業(yè)機器人示教器配套，可穩(wěn)定安放，不易滑落；

2)配套線纜懸掛支架，方便線纜收放。

工作臺×1

1)鋁合金型材結構，工作臺式設計，臺面可安裝功能模塊，

底部柜體內可安裝電氣設備；

2)臺面長680mm，寬680mm，厚20mm；

3)底部柜體長600mm，寬600mm，高700mm；

4)底部柜體四角安裝有腳輪，輪片直徑50mm，輪片寬度25mm，

可調高度10mm；

5)工作臺面合理布置有線槽，方便控制信號線和氣路布線，

且電、氣分開；

6)底部柜體上端和下端四周安裝有線槽，可方便電源線、氣

管和通信線布線；

7)底部柜體門板為快捷可拆卸設計，每個門板完全相同可互

換安裝。

立體倉庫×1

1)雙層共6倉位，采用鋁型材作為結構支撐；

2)每個倉位可存儲1個輪轂零件；

3)倉位托盤可由氣動推桿驅動推出縮回；

4)倉位托盤底部設置有傳感器可檢測當前倉位是否存有零

件；

5)每個倉位具有紅綠指示燈表明當前倉位倉儲狀態(tài)，并有明

確標識倉位編號。

遠程IO模塊×1

1)支持ProfiNet總線通訊；

2)支持適配IO模塊數量最多32個；

3)傳輸距離最大100米（站站距離），總線速率最大100Mbps；

4)附帶數字量輸入模塊3個，單模塊8通道，輸入信號類型

倉儲PNP，輸入電流典型值3mA，隔離耐壓500V，隔離方式光耦隔

31臺

單元離；

5)附帶數字量輸出模塊4個，單模塊8通道，輸出信號類型

源型，驅動能力500mA/通道，隔離耐壓500V，隔離方式光耦

隔離；

6)在工作臺臺面上布置有遠程IO適配器的網絡通信接口，方

便接線。

輪轂零件×n

1)鋁合金材質，五輻輪轂縮比零件；

2)輪輞直徑102mm，最大外圈直徑114mm，輪輞內圈直徑88mm，

輪轂直徑28mm，整體厚度45mm，輪輻厚度16mm；

3)正面設計有可更換的數控加工耗材安裝板，直徑37mm，厚

度8mm，塑料材質；

4)零件正面、反面均設計有定位槽、視覺檢測區(qū)域、打磨加

工區(qū)域和二維碼標簽位置。

工作臺×1

結構、尺寸等參見本表格工具單元部分中工作臺的相關要求。

數控機床×1

1)典型三軸立式銑床結構，加工臺面不動，主軸可實現X\Y\Z

三軸加工運動；

2)主軸為風冷電主軸，轉速24000r/min，額定功率0.8kW，

軸端連接為ER11，可夾持3mm直徑刀柄的刀具；

3)X軸有效行程≥240mm，Y軸有效行程≥250mm，Z軸有效行

程≥180mm，各軸最大運行速度≥30mm/s，均采用高性能伺服

電機驅動，通過同步帶帶動滾珠絲杠實現旋轉運動變換到直

線運動，由滾珠導軌導向滑動；

4)夾具采用氣動驅動夾緊，缸徑32mm，夾具可有氣動驅動前

后兩端定位，方便上下料；

5)數控機床配有安全護欄，鋁合金框架透明隔斷，正面、背

面均配有安全門，由氣動驅動實現開啟關閉。

模擬刀庫×1

1)模擬刀庫采用虛擬化設計，由顯示屏顯示當前使用刀具信

加工

4息和刀庫工作狀態(tài)；1臺

單元

2)顯示屏為TFT真彩液晶屏，64K色，分辨率800×480，可

用內存≥10MB，支持ProfiNet通訊；

3)側面配裝有數控機床工作指示燈，可指示當前工作狀態(tài)。

數控系統×1

1)數控系統性能為PPU24X；

2)TFT彩色顯示屏；

3)PLC控制基于工業(yè)級、知名品牌的高性能產品；

4)最大加工通道/方式組數為1，CNC用戶內存5MB；

5)具備銑削工藝；

6)進給軸具備加速度平滑控制、前饋控制、驅動系統動態(tài)伺

服控制功能；

7)插補軸數最大4軸，支持直線插補、圓弧插補、螺旋插補、

樣條插補、精優(yōu)曲面功能、程序段預讀功能、壓縮器功能；

8)具備刀具管理功能，刀具數最大256，刀刃數最多512，支

持刀具質量、刀具壽命檢測功能，帶替換刀具管理功能；

9)具備OPCUA通訊接口，可將數控系統中的運行數據傳輸到

MES軟件中；

10)提供手輪對各軸手動操作。

遠程IO模塊×1

1)支持ProfiNet總線通訊；

2)支持適配IO模塊數量最多32個；

3)傳輸距離最大100米（站站距離），總線速率最大100Mbps；

4)附帶數字量輸入模塊1個，單模塊8通道，輸入信號類型

PNP，輸入電流典型值3mA，隔離耐壓500V，隔離方式光耦隔

離；

5)附帶數字量輸出模塊1個，單模塊8通道，輸出信號類型

源型，驅動能力500mA/通道，隔離耐壓500V，隔離方式光耦

隔離；

6)在工作臺臺面上布置有遠程IO適配器的網絡通信接口，方

便接線。

工作臺×1

結構、尺寸等參見本表格執(zhí)行單元部分中工作臺的相關要求。

打磨工位×1

1)鋁合金框架結構，可穩(wěn)定支撐零件加工；

2)四爪夾具由氣動驅動，可對零件輪轂位置進行穩(wěn)定夾持，

自動對心定位；

3)底部配有傳感器可檢測當前工位是否存有零件。

旋轉工位×1

1)鋁合金框架結構，可穩(wěn)定支撐零件加工；

打磨2)四爪夾具由氣動驅動，可對零件輪輞內圈進行穩(wěn)定夾持，

51臺

單元自動對心定位；

3)底部配有傳感器可檢測當前工位是否存有零件；

4)旋轉氣缸可帶動旋轉工位整體180°旋轉，實現零件沿軸

線旋轉。

翻轉工裝×1

1)雙指夾具對零件輪輞外圈穩(wěn)定夾持，自動對心定位，翻轉

過程無位移；

2)旋轉氣缸可驅動雙指夾具實現所夾持的零件在打磨工位和

旋轉工位間翻轉；

3)升降氣缸可實現將翻轉后的零件在小距離內垂直放入或取

出工位，確保定位準確。

吹屑工位×1

1)不銹鋼材質，外形尺寸滿足加工要求；

2)頂部開口直徑130mm；

3)兩側布置了吹氣口，可將打磨后粘附在零件表面上的碎屑

清除。

遠程IO模塊×1

1)支持ProfiNet總線通訊；

2)支持適配IO模塊數量最多32個；

3)傳輸距離最大100米（站站距離），總線速率最大100Mbps；

4)附帶數字量輸入模塊2個，單模塊8通道，輸入信號類型

PNP，輸入電流典型值3mA，隔離耐壓500V，隔離方式光耦隔

離；

5)附帶數字量輸出模塊2個，單模塊8通道，輸出信號類型

源型，驅動能力500mA/通道，隔離耐壓500V，隔離方式光耦

隔離；

6)在工作臺臺面上布置有遠程IO適配器的網絡通信接口，方

便接線。

工作臺×1

結構、尺寸等參見本表格工具單元部分中工作臺的相關要求。

視覺系統×1

1)采用30W像素CCD相機，彩色，有效像素640×480，像素

尺寸7.4μm×7.4μm，電子快門；

2)控制器為箱型，可并列處理；

3)動作模式包括標準模式、倍速多通道輸入、不間斷調整；

檢測

64)支持128場景數；1臺

單元

5)利用流程編輯功能制作處理流程；

6)支持Ethernet通信，采用無協議（TCP/UDP）；

7)在工作臺臺面上布置有網絡通信接口，方便接線。

配套光源及顯示器×1

1)配套漫反射環(huán)形光源，白色，明亮度可調節(jié)；

2)光源配有保護支架，可有效防止零件掉落損壞光源；

3)配套視覺系統顯示器和操作用鼠標。

工作臺×1

結構、尺寸等參見本表格工具單元部分中工作臺的相關要求。

傳送帶×1

1)寬度滿足零件輸送要求，有效長度滿足零件分揀要求；

2)調速電機驅動，功率≥120W，采用變頻器驅動；

3)傳送帶起始端配有傳感器，可檢測當前位置是否有零件。

分揀機構×3

1)分揀機構配有傳感器，可檢測當前分揀機構前是否有零件；

2)利用垂直氣缸可實現阻擋片升降，將零件攔截在指定分揀

機構前；

3)利用推動氣缸可實現將零件推入指定分揀工位。

分揀工位×3

1)分揀工位末端配有傳感器，可檢測當前分揀工位是否存有

零件；

2)分揀工位末端為V型頂塊，可配合頂緊氣缸對零件精確定

位；

分揀

73)每個分揀工位均有明確標號。1臺

單元

遠程IO模塊×1

1)支持ProfiNet總線通訊；

2)支持適配IO模塊數量最多32個；

3)傳輸距離最大100米（站站距離），總線速率最大100Mbps；

4)附帶數字量輸入模塊3個，單模塊8通道，輸入信號類型

PNP，輸入電流典型值3mA，隔離耐壓500V，隔離方式光耦隔

離；

5)附帶數字量輸出模塊2個，單模塊8通道，輸出信號類型

源型，驅動能力500mA/通道，隔離耐壓500V，隔離方式光耦

隔離；

6)在工作臺臺面上布置有遠程IO適配器的網絡通信接口，方

便接線。

工作臺×1

結構、尺寸等參見本表格執(zhí)行單元部分中工作臺的相關要求。

PLC控制器×2：

1)工作存儲器≥30KB，裝載存儲器≥1MB，保持性存儲器≥

10KB；

2)本體集成I/O，數字量輸入≥8點、輸出≥6點，模擬量輸

入≥2路；

3)過程映像大小輸入（I）≥1024字節(jié)、輸出（Q）≥1024

字節(jié)；

4)位存儲器（M）≥4096字節(jié)；

5)具備以太網通信端口，支持ProfiNet通信；

6)實數數學運算執(zhí)行速度2.3μs/指令，布爾運算執(zhí)行速度

≤0.08μs/指令。

交換機×1：

1)支持網絡標準IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3x；

2)8個10/100/1000Mbps自適應RJ45端口；

3)全鋼材殼體，強勁散熱性能保證機器穩(wěn)定運行。

操作面板×1：

總控

81)提供1個總電源輸入開關，可控制輸入電源的開啟關閉；1臺

單元

2)提供1個電源模塊急停按鈕，可切斷總控單元電源模塊向

其他單元模塊的供電；

3)提供4個自定義功能按鈕，1個自復位綠色燈按鈕，1個自

復位紅色燈按鈕，1個自保持綠色燈按鈕，1個自保持紅色燈

按鈕。

顯示終端×1：

1)屏幕尺寸≥24英寸；

2)屏幕分辨率高清，≥1366×768；

3)屏幕比例16:9；

4)視頻接口HDMI1.4。

移動終端×1：

1)屏幕尺寸≥7.85英寸；

2)屏幕分辨率≥1024×768；

3)屏幕類型IPS；

4)處理器速度不低于1.3GHz；

5)存儲容量≥16GB；

6)操作系統為Android、IOS、鴻蒙OS等安全可靠、流暢穩(wěn)

定的高性能產品；

7)支持WiFi和藍牙連接。

自動化編程軟件×1：

1)PLC配套組態(tài)及編程、仿真測試平臺；

2)面向任務和用戶的系統、所有的程序編輯器都具有統一的

外觀、優(yōu)化后的工作區(qū)域畫面布局工位靈活便捷；

3)網絡與設備圖形化的組合方式。

MES編程平臺×1：

1)通用的應用程序，適合所有工業(yè)領域的解決方案；

2)內置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進行組態(tài)；可

基于Web持續(xù)延展，采用開放性標準，集成簡便；

3)支持工業(yè)以太網通訊，方便大數據實時傳輸；

4)基于最新軟件技術的創(chuàng)新組態(tài)界面、適用于用戶定義對象

和面板的全面庫設計、實現圖形化組態(tài)和批量數據處理的智

能工具。

離線編程軟件×1：

1)內置硬件三維模型資源，可方便拖拽到操作環(huán)境中實現布

局設計，驗證工業(yè)機器人動作范圍可達性；

2)軟件支持多品牌工業(yè)機器人動作編程和程序文件導出；

3)提供后置程序編輯器可方便的實現程序手動修改；

4)可將仿真結果生成三維動畫并發(fā)布網絡后通過二維碼掃描

觀看。

電源模塊×1：

1)輸入電源為三相五線制，AC380V，50Hz，功率≥15kW，重

載連接器插頭，接線安全防觸電；

2)執(zhí)行單元輸出電源為單相三線制，AC220V，50Hz，功率≥

7kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電，配空氣開關和指示

燈；

3)倉儲單元輸出電源為單相三線制，AC220V，50Hz，功率≥

2kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電，配空氣開關和指示

燈；

4)加工單元輸出電源為三相五線制，AC380V，50Hz，功率≥

12kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電，配空氣開關和指

示燈；

5)打磨單元輸出電源為單相三線制，AC220V，50Hz，功率≥

2kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電，配空氣開關和指示

燈；

6)檢測單元輸出電源為單相三線制，AC220V，50Hz，功率≥

2kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電，配空氣開關和指示

燈；

7)分揀單元輸出電源為單相三線制，AC220V，50Hz，功率≥

2kW，重載連接器插頭，接線安全防觸電，配空氣開關和指示

燈。

氣源模塊×1：

1)氣泵功率≥600W，排氣量≥118L/min，最大壓力8bar，儲

氣罐≥9L；

2)提供8路氣路供氣接口，可用于其他單元獨立提供壓縮空

氣，每路空氣接口可單獨開啟關閉。

工作臺×1：

結構、尺寸等參見本表格執(zhí)行單元部分中工作臺的相關要求。

工具盒1個，內六角扳手1套，螺絲刀1把，斜口鉗1把，

氣管剪1個，萬用表1個，刀具2把，端面打磨頭20個，側

配套面打磨頭5個，單元間固定連接板15個，單元間供電連接線

91臺

工具五線制2根，單元間供電連接線三線制5根，單元間通信連

接線（超五類網線）5m長10根，單元間通信連接線（超五

類網線）1m長3根。

表3競賽工位軟件配置表