“華中數(shù)控杯”工業(yè)機器人裝調與應用技術賽項競賽樣題

2020年度機械行業(yè)職業(yè)教育技能大賽

“華中數(shù)控杯”工業(yè)機器人裝調與應用技術

賽項

(樣題)

1

選手須知：

1.比賽時間180分鐘（包含裁判評分時間）。90分鐘后，選手可以棄賽，但不

可提前離開位場地，需要在賽位指定位置，與比賽設備隔離。

2.請務必閱讀各任務的重要提示，除任務中有說明外，限制各任務評判順序、

但不限制任務中各項的先后順序，選手在實際比賽過程中要根據(jù)賽題情況進

行操作。

3.比賽過程中，若選手操作不當發(fā)生危及設備或人身安全事故，立即停止比賽，

將取消其參賽資格。

4.比賽所需要的相關資料都以電子版的形式保存在工位計算機里指定位置

D:\ZL\。

5.選手對比賽過程中需裁判確認部分，應當先舉手示意，等待裁判人員前來處

理。

6.選手在競賽過程中應該遵守相關的規(guī)章制度和安全守則，如有違反，則按照

相關規(guī)定在競賽的總成績中扣除相應分值。

7.賽題中要求的備份和保存在電腦中的文件，需在計算機電腦D盤創(chuàng)建指定文

件夾（文件名日期+場次+工位號，如：2020年10月12日比賽第01場次第

2工位，文件名為202010120102），其他盤符及目錄無效。

8.需要裁判驗收的各項任務，任務完成后裁判只驗收1次，請根據(jù)賽題說明，

確認完成后再提請裁判驗收。

9.選手嚴禁攜帶任何通訊、存儲設備及技術資料，如有發(fā)現(xiàn)將取消其競賽資格。

選手擅自離開本參賽位或者與其他賽位的選手交流或者在賽場大聲喧嘩，嚴

重影響賽場秩序，如有發(fā)生，將取消其競賽資格。

10.選手提交的所有資料不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關的信息。

11.選手必須及時保存自己編寫的程序及資料，防止意外斷電及其它情況造

成程序或資料的丟失。

12.賽場提供的任何物品，不得帶離賽場。

2

競賽設備描述：

現(xiàn)有一臺工業(yè)機器人應用編程一體化創(chuàng)新實訓平臺，該平臺由工業(yè)機器人、快換裝置、

裝配模塊、井式供料模塊、變位機單元、皮帶運輸模塊、RFID模塊、視覺檢測模塊、立體

庫單元等組成，各模塊布局如圖1所示。關節(jié)坐標系下工業(yè)機器人工作原點位置為[0°，

-90°，180°，0°，90°，0°]。

圖1工業(yè)機器人應用編程一體化創(chuàng)新實訓平臺布局圖（以現(xiàn)場實際布局為準）

平臺所用機器人末端工具如圖2所示，其中繪圖筆工具用于繪制圖形，弧口手爪工具

用于取放關節(jié)底座，直口手爪工具用于取放電機，吸盤工具用于取放減速器和輸出法蘭。

圖2機器人末端工具

3

裝配零件如圖3所示

（1）關節(jié)底座（2）電機（3）減速器（4）法蘭

圖3裝配零件示意圖

工業(yè)機器人關節(jié)部件的裝配步驟：

步驟①：關節(jié)底座在裝配模塊上正確定位；

步驟②：電機裝配到關節(jié)底座中；

步驟③：諧波減速器裝配到關節(jié)底座中；

步驟④：輸出法蘭裝配到關節(jié)底座中；

步驟⑤：裝配好的關節(jié)成品返回立體庫指定位置（如圖4所示）。

圖4立體倉庫位置示意圖

4

任務一：工業(yè)機器人系統(tǒng)安裝調試

任務描述：根據(jù)現(xiàn)場提供的部件，對工業(yè)機器人系統(tǒng)中的快換裝置、旋轉供料模塊、

變位機模塊、裝配模塊和視覺系統(tǒng)等配套設備的機械、電氣、氣路系統(tǒng)進行安裝調試，做

好工業(yè)機器人應用前的準備工作。

（一）快換裝置的安裝調試

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成快換裝置的安裝，將工具放置到快換裝置上。

（二）旋轉供料模塊的安裝調試

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成旋轉供料模塊的安裝，并將旋轉供料模塊的

電源線進行正確連接。

（三）變位機模塊和裝配模塊的安裝調試

1.變位機模塊的安裝調試

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成變位機模塊的安裝，并將變位機模塊的電源

線進行正確連接。

2.裝配模塊的安裝調試

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成裝配模塊的安裝，并將裝配模塊的氣路進行

正確連接。

（四）視覺系統(tǒng)的連接調試

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成視覺相機的電源線、通信線的連接。

注意事項：在未完成安裝前，不得通電通氣。

完成任務一后，舉手示意裁判進行評判！

任務二：視覺系統(tǒng)編程調試

任務描述：根據(jù)任務要求，對智能視覺系統(tǒng)的視覺進行調整，相機標定，智能視覺系

統(tǒng)的調試，以及通訊設置，能用視覺軟件正確獲取工件位置、形狀和角度數(shù)據(jù)。

（一）視覺調整

打開安裝在計算機上的智能相機軟件，連接和配置相機，通過調整相機的安裝距離，

使智能相機穩(wěn)定、清晰地攝取圖像信號。

（二）視覺軟件標定

打開視覺軟件，調用標定流程圖，正確設置相機圖像相應參數(shù)，對“高精度特征匹配”

進行設置，對“N點標定”進行設設置，完成九點標定，生成標定文件。

5

（三）智能視覺系統(tǒng)的調試

制作減速器和輸出法蘭的特征模板，調試流程，將減速器和輸出法蘭工件正確放置到

輸送帶末端，并用視覺軟件獲取工件位置、形狀和角度數(shù)據(jù)；

完成任務二后，舉手示意裁判進行評判！

任務三：工業(yè)機器人系統(tǒng)編程和調試

任務描述：根據(jù)任務書要求，通過示教器完成坐標系標定和示教編程。實現(xiàn)工業(yè)機器

人自動完成一套關節(jié)部件的裝配（含3個零件的裝配，其中關節(jié)底座、電機模塊、減速器

各1個），并將裝配好的部件放到指定位置。

（一）工業(yè)機器人工具坐標系設定

通過示教器完成吸盤工具坐標的標定，并能檢驗其標定的正確性。

（二）工業(yè)機器人裝配

1.根據(jù)任務要求編寫相應程序，通過工業(yè)機器人示教再現(xiàn)，完成一套關節(jié)部件的裝配

（含3個零件的裝配，其中關節(jié)底座、電機模塊、減速器各1個）。裝配開始前手動將關節(jié)

底座放入立體倉庫立體庫103位置，電機模塊放置在旋轉供料模塊，手動將1個減速器放

置到傳輸帶末端。要求如下：

（1）關節(jié)底座裝配：在自動模式下，加載工業(yè)機器人程序，按下啟動按鈕，工業(yè)機器

人自動抓取弧口手爪工具并返回工作原點，然后機器人抓取立體倉庫上關節(jié)底座工件，將

關節(jié)底座搬運到處于水平狀態(tài)變位機上的定位模塊上，定位氣缸伸出固定關節(jié)底座工件，

完成關節(jié)底座的裝配；

（2）電機模塊裝配：機器人自動更換直口手爪工具，機器人正確在旋轉供料模塊抓取

電機，將電機正確搬運并裝配到關節(jié)底座上，完成電機的裝配；

（3）減速器裝配：機器人自動更換吸盤工具，機器人正確吸持減速器工件，將減速器

正確搬運并裝配到電機模塊上，完成減速器的裝配；

（4）成品入庫：機器人自動更換弧口手爪工具，正確抓取關節(jié)成品將關節(jié)成品搬運至

立體庫立體庫103位置，完成一套關節(jié)成品的裝配任務。

（5）系統(tǒng)還原：在機器人完成裝配任務后，自動將機器人末端的夾具歸還到快換夾具

架，最后回到工作原點。

完成任務三后，舉手示意裁判進行評判！

6

任務四：系統(tǒng)綜合編程調試

任務描述：根據(jù)任務書要求，對系統(tǒng)的人機界面開發(fā)及控制程序設計，完成工業(yè)機器

人系統(tǒng)的聯(lián)機運行，實現(xiàn)一套工業(yè)機器人關節(jié)部件的上料、輸送、檢測、裝配和入庫過程。

（一）人機交互功能設計

根據(jù)綜合任務要求，由選手自行設計主控觸摸屏界面，滿足以下基本功能：

1．觸摸屏能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動、暫停、停止等功能，以及演示任務的選擇；

2．觸摸屏正確顯示立體倉庫倉位信息、RFID信息；

3．觸摸屏正確顯示稱重信息。

（二）系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)

1.根據(jù)任務要求編寫相應程序，實現(xiàn)一套工業(yè)機器人關節(jié)部件的上料、輸送、檢測、

裝配和入庫過程。具體要求如下：

1）工件準備：本任務需要完成一套關節(jié)部件的裝配（含4個零件的裝配，其中關節(jié)底

座、電機模塊、減速器和輸出法蘭各1個）。手動將1個關節(jié)底座放入立體倉庫立體庫202

位置和1個電機模塊放入立體倉庫立體庫102位置；手動將1個藍色減速器和1個藍色輸

出法蘭放置到井式料倉中。

2）系統(tǒng)初始狀態(tài)：工業(yè)機器人處于工作原點位置且末端無工具，變位機處于水平位置

狀態(tài)，輸送帶、RFID上沒有工件，立體庫101位置位置顯示工件類型為1；

3）關節(jié)底座裝配：按下HMI啟動按鈕，工業(yè)機器人自動抓取弧口手爪工具并返回工作

原點，然后機器人抓取立體倉庫上關節(jié)底座工件，將關節(jié)底座搬運到處于水平狀態(tài)變位機

上的定位模塊上，定位氣缸伸出固定關節(jié)底座工件，完成關節(jié)底座的裝配；

4）電機部件裝配：機器人自動更換合適的工具，從立體庫中正確抓取電機部件并裝配

到關節(jié)底座上；

5）井式料倉上料：電機部件裝配完成后，機器人控制井式料倉單元上料氣缸將供料筒

中的一個物料推出，2秒后自動縮回，實現(xiàn)井式料倉單元上料過程；

6）物料輸送：井式料倉上料完成后，輸送帶立即開始運行，將物料輸送至輸送帶末端，

待末端傳感器檢測到工件后輸送帶自動停止；

7）物料檢測：物料輸送至末端且輸送帶停止后，機器人觸發(fā)相機拍照，獲取物料位置

形狀顏色信息，并在將信息傳送給機器人。如果是減速器，繼續(xù)進行下一步減速器的裝配，

如果是輸出法蘭，機器人自動更換吸盤工具，將輸出法蘭正確搬運至井式料倉單元，繼續(xù)

重復5）6）7）操作。

7

8）減速器裝配：機器人自動更換吸盤工具且獲取減速器信息后，機器人正確吸持減速

器工件，將減速器正確搬運并裝配到電機模塊上，完成減速器的裝配；

9）輸出法蘭上料：減速器裝配完成后，機器人控制井式料倉單元上料氣