第一屆全國技能大賽世賽項(xiàng)目-全國機(jī)械行業(yè)選拔賽-機(jī)器人系統(tǒng)集成項(xiàng)目樣題

附件5

機(jī)器人系統(tǒng)集成

項(xiàng)目樣題

工作任務(wù)：

任務(wù)1：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械單元設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)、安裝、電氣及氣動(dòng)系

統(tǒng)連接

現(xiàn)公司新進(jìn)一套智能加工、打磨、裝配及檢測分揀入庫工作站設(shè)

備，由于設(shè)備運(yùn)輸?shù)仍?，部分機(jī)械模塊及電氣部件需要現(xiàn)場安裝和

調(diào)整，作為現(xiàn)場工程人員的您需根據(jù)比賽任務(wù)和設(shè)備使用要求，進(jìn)行

機(jī)械模塊的布局與安裝、電氣線路以及氣動(dòng)回路的安裝。

1-原料托盤模塊2-配料單元模塊3-電氣接線模塊4-數(shù)控加工單元

5-去毛刺單元6-視覺檢測模塊7-次品托盤模塊8-正品托盤模塊

9-三色指示燈10-材質(zhì)檢測模塊11-焊接軌跡模擬模塊12-上料傳輸模塊

1

任務(wù)名稱任務(wù)內(nèi)容任務(wù)要求提交成果

1.使用工具對(duì)工件等進(jìn)行精確1.完成所要求產(chǎn)品的

原料托盤、配料托

測量；3D模型圖，同時(shí)另存

盤、合格品托盤、

2.使用軟件根據(jù)測量數(shù)據(jù)按照為STL格式。

次品托盤3D模型

機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)工件3D模2.完成三視圖、軸測

設(shè)計(jì)

型；圖及尺寸標(biāo)注

1.完成所要求產(chǎn)品的

1.使用工具對(duì)工件配件進(jìn)行精

3D模型圖，同時(shí)另存

工件及配件3D模確測量；

為STL格式。；

型設(shè)計(jì)2.使用軟件根據(jù)測量數(shù)據(jù)按照

1.完成三視圖、軸測

機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)工件3D模型

圖及尺寸標(biāo)注

1.在設(shè)計(jì)軟件中可看

1.將給定的加工組件、打磨組

到導(dǎo)入的組件模型；

件、檢測組件等的3D模型導(dǎo)入

任務(wù)1-12.導(dǎo)入的組件模型正

到設(shè)計(jì)軟件中；

機(jī)械設(shè)計(jì)、確；

2.根據(jù)給定布局圖，完成整個(gè)任

安裝組件導(dǎo)入、組件和3.完成三維數(shù)字化裝

務(wù)的組件和托盤的布局圖的整

托盤布局設(shè)計(jì)與安配布局；

體設(shè)計(jì)；

裝4.完成二維裝配布局

3.根據(jù)布局圖尺寸安裝托盤位

圖，并合理標(biāo)注尺寸；

置，要求所有工件均滿足機(jī)器人

5.零部件實(shí)際安裝

抓取要求；

尺寸與布局圖標(biāo)準(zhǔn)尺

4.裝配工藝完整

寸完全一致；

1.根據(jù)現(xiàn)場安排的抓手單元，依1.按照要求，組裝好

據(jù)裝配圖完成組裝；抓手，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

工業(yè)機(jī)器人末端夾2.裝配完成后整體運(yùn)行流暢，零2.零件安裝松緊得

具安裝件不能有松動(dòng)；當(dāng)；

3.調(diào)節(jié)節(jié)流閥氣流速度，氣缸完3.抓取動(dòng)作順暢，時(shí)

成抓取動(dòng)作控制在1-3秒間滿足要求

1.根據(jù)任務(wù)要求，完成電氣原理

圖的繪制；

1.繪制完成電氣原理

2.根據(jù)電氣原理圖，完成電路和

電氣控制線路設(shè)圖；

氣路的連接；

任務(wù)1-2計(jì)、連接2.正確完成電路和氣

3.電路和氣路連接應(yīng)布局合理，

電氣設(shè)計(jì)、路的連接。

無虛接、干涉現(xiàn)象，且綁扎工藝

連接

工整美觀，符合電氣相關(guān)規(guī)范。

1.按照?qǐng)D紙尺寸安裝安全光柵1.安全光柵安裝布局

安全光柵安裝2.安全光柵接線正確；與圖紙要求完全一

3.安全光柵接線符合安全操作致。

2

規(guī)程。2.安全光柵安裝無松

動(dòng)現(xiàn)象；

3.可實(shí)現(xiàn)正常的工作

流程運(yùn)行，起到安全

防護(hù)作用。

1.上電前，必須征得裁判和技術(shù)

1.上電前技術(shù)人員確

人員同意，方可為設(shè)備上電；

認(rèn)；

2.設(shè)備上電后，使用電工工具對(duì)

2.上電后，進(jìn)行漏電

電氣安全檢測設(shè)備外殼進(jìn)行漏電檢測，確認(rèn)無

檢測；

漏電故障；

3.檢查安全光柵功

3.檢查急停與安全光柵、安全鎖

能。

等功能是否正常。

任務(wù)1-3

根據(jù)設(shè)備情況和任務(wù)工作流程，

用戶文檔編技術(shù)文檔編寫完成用戶手冊(cè)文檔

編寫用戶手冊(cè)文檔

寫

（一）原料托盤、配料托盤、合格品托盤、次品托盤3D模型設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)書提供的原料托盤、配料托盤、合格品托盤、次品托盤

實(shí)物進(jìn)行測量，使用3D模型設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)這幾個(gè)托盤的3D模型，繪

制軸測圖以及三視圖。滿足后續(xù)工作條件，不得再做修正。

要求：

1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到圖紙

繪制準(zhǔn)確、精度盡可能小；

2、所出圖紙滿足機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足后續(xù)加工工藝要求。

（二）工件和配件3D模型設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)書提供的工件和配件實(shí)物，使用三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)

工件和配件的3D模型，繪制軸測圖以及三視圖。滿足后續(xù)工作條件，

3

不得再做修正。

要求：

1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到圖紙

繪制準(zhǔn)確、精度盡可能?。?/p>

2、所出圖紙滿足機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足后續(xù)加工工藝要求。

（三）組件導(dǎo)入、組件及托盤布局設(shè)計(jì)與安裝

在任務(wù)書提供的臺(tái)架圖中，將機(jī)加工組件、打磨組件、檢測組件

模型文件，導(dǎo)入并形成布局設(shè)計(jì)圖；按照工作任務(wù)及自主設(shè)計(jì)的流程

和工藝，將這些組件和托盤在平臺(tái)上進(jìn)行布局設(shè)計(jì)，繪出布局裝配圖。

設(shè)計(jì)完成后，按照布局圖紙的設(shè)計(jì)，進(jìn)行安裝與調(diào)整。滿足后續(xù)工作

條件，不得再做修正。

要求：

1、將給定的組件模型文件，正確導(dǎo)入到布局設(shè)計(jì)圖中；

2、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到布局

合理、工藝標(biāo)準(zhǔn)，凸顯工匠文化；

2、選手在競賽平臺(tái)上按照任務(wù)書提供的圖紙和產(chǎn)品裝配工藝實(shí)

施相關(guān)工作；

3、保持平臺(tái)以及周圍環(huán)境衛(wèi)生、整潔。

注：以上安裝模塊任務(wù)，根據(jù)選手自己設(shè)計(jì)的安裝圖進(jìn)行裝配，已安

裝好的模塊，其位置和結(jié)構(gòu)等不得擅自改動(dòng)。（下圖為樣例，正式題

目中需選手自行繪制）

4

（四）工業(yè)機(jī)器人末端夾具的安裝與布局

選手根據(jù)任務(wù)書提供的裝配圖，需完成工裝夾具的組合裝配。

1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到布局

合理、工藝標(biāo)準(zhǔn)，凸顯工匠文化；

2、選手在競賽平臺(tái)上按照任務(wù)書提供的圖紙和產(chǎn)品裝配工藝實(shí)

施相關(guān)工作；

3、保持平臺(tái)以及周圍環(huán)境衛(wèi)生。

5

實(shí)際競賽抓手樣式根據(jù)最終現(xiàn)場樣式為準(zhǔn)（參考樣例）

（五）安全光柵的安裝與布局

根據(jù)任務(wù)書提供的配圖，將安全門鎖、安全光柵在任務(wù)平臺(tái)上進(jìn)

行安裝與調(diào)整。滿足后續(xù)工作條件，不得再做修正。

要求：

1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到布局

合理、工藝標(biāo)準(zhǔn)，凸顯工匠文化；

2、選手在競賽平臺(tái)上按照任務(wù)書提供的圖紙和產(chǎn)品裝配工藝實(shí)

施相關(guān)工作；

3、保持平臺(tái)以及周圍環(huán)境衛(wèi)生。

（六）電氣控制線路設(shè)計(jì)、連接

根據(jù)競賽現(xiàn)場的供料狀況和任務(wù)書的工作目標(biāo)要求，工業(yè)機(jī)器人

各工作單元在工作臺(tái)面上布局如競賽現(xiàn)場所示，各工作單元的機(jī)械部

件已安裝到工作臺(tái)面上。

6

要求如下：

1、已經(jīng)按設(shè)計(jì)、連接的電氣設(shè)計(jì)不得更改；

2、根據(jù)功能要求，規(guī)劃剩余的電氣設(shè)計(jì)，完成這個(gè)系統(tǒng)的電氣原

理圖，并安裝設(shè)計(jì)完成線路連接，確保機(jī)器人的輸入和輸出信號(hào)（包

括安全信號(hào)）符合要求，功能完整、正常實(shí)現(xiàn)，無沖突。

3、各工作單元的氣路控制互不干擾。

4、電路連接應(yīng)布局合理，綁扎工藝工整美觀。

注：電氣控制線路安裝任務(wù)，根據(jù)下圖電氣原理圖進(jìn)行連接

7

（七）電氣安全檢測

設(shè)備上電后，使用電工工具對(duì)設(shè)備外殼進(jìn)行漏電檢測，確認(rèn)無漏

電故障，并檢查急停與安全光柵、安全鎖等功能是否正常。

（八）用戶文檔編制

為了使用戶更好地使用本套設(shè)備，編寫用戶使用手冊(cè)。

任務(wù)2：工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化編程與調(diào)試

智能加工、打磨、裝配及檢測分揀放置工作站設(shè)備由工業(yè)機(jī)器人

本體、供料單元、數(shù)控加工單元、去毛刺處理單元、裝配單元、成品

庫單元、檢測模塊、上料機(jī)構(gòu)，等八個(gè)工作單元組成，各單元均為獨(dú)

立模塊。一臺(tái)PLC承擔(dān)除工業(yè)機(jī)器人外其他各工作單元的控制任務(wù)，

與工業(yè)機(jī)器人控制器構(gòu)主從式的控制系統(tǒng)。

8

1-原料托盤模塊2-配料單元模塊3-電氣接線模塊4-數(shù)控加工單元

5-去毛刺單元6-視覺檢測模塊7-次品托盤模塊8-正品托盤模塊

9-三色指示燈10-材質(zhì)檢測模塊11-焊接軌跡模擬模塊12-上料傳輸模塊

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其主令工作信號(hào)由連接到系統(tǒng)主站PLC的按鈕提供，

主站與從站之間通過IO連接以及網(wǎng)絡(luò)連接交換信息。整個(gè)系統(tǒng)的主

要工作狀態(tài)除了在人機(jī)界面或工業(yè)機(jī)器人示教器上顯示外，還由安裝

在競賽平臺(tái)行架的警示燈顯示啟動(dòng)、停止、報(bào)警等狀態(tài)。

生產(chǎn)線的原料托盤模塊提供一批原料。

供料托盤

9

智能加工、打磨、裝配及檢測分揀放置工作站設(shè)備工作目標(biāo)是：

把原料（塑料圓柱體）從原料托盤拾取直接送到數(shù)控加工單元完成加

工，然后轉(zhuǎn)移到去毛刺單元完成去毛刺工藝成為零件，接著轉(zhuǎn)移到配

料單元模塊完成圓環(huán)的裝配成為裝配部件，完成裝配后再送到檢測模

塊（或通過相機(jī)）完成質(zhì)量檢測，合格的裝配部件放到合格品托盤模

塊，不合格的裝配部件放到次品托盤模塊；裝配不合格，開始加工下

一個(gè)零件；裝配合格，放入合格品托盤模塊，完成整個(gè)裝配過程。

任務(wù)編號(hào)任務(wù)內(nèi)容任務(wù)要求提交成果

1.機(jī)器人零點(diǎn)校對(duì)正

1.將機(jī)器人各關(guān)節(jié)調(diào)到零點(diǎn)位；確；

模塊一：機(jī)器人零

2.進(jìn)行零點(diǎn)校對(duì)記錄工作；2.運(yùn)行特定的零點(diǎn)校

點(diǎn)校對(duì)

3.檢測機(jī)器人零點(diǎn)是否正確。對(duì)檢驗(yàn)程序，機(jī)器人

走位正確

1.通電設(shè)備功能測試；

1.開關(guān)正常；

模塊二：電氣設(shè)備2.安全系統(tǒng)開關(guān)等功能均正常

2.信號(hào)正常；

安全編程響應(yīng)；

3.基本控制均正常；

3.確保電氣控制線路均正常

任務(wù)24.工作流程完整，無

1.對(duì)任務(wù)過程進(jìn)行編程，示教，

工業(yè)機(jī)器人遺漏；

完成工藝流程的調(diào)試；

自動(dòng)化編程模塊三：編寫程5.動(dòng)作連貫流暢；

2.對(duì)程序和點(diǎn)位進(jìn)行示教，調(diào)

與調(diào)試序，示教，調(diào)試工6.無干涉，無碰撞；

整；

藝流程，手動(dòng)、自7.能通過示教器手動(dòng)

3.調(diào)試程序；

動(dòng)運(yùn)行運(yùn)行程序；

4.手動(dòng)運(yùn)行程序；

8.能通過啟動(dòng)按鈕自

5.自動(dòng)運(yùn)行程序；

動(dòng)運(yùn)行程序；

1.U盤中正確的系統(tǒng)

1.將提供的U盤插入機(jī)器人示

備份文件；

模塊四：機(jī)器人系教器的U盤接口；

2.可使用U盤備份來

統(tǒng)備份2.將機(jī)器人系統(tǒng)文件和編制的

恢復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)文件

程序文件備份到U盤中

和程序

10

（一）機(jī)器人零點(diǎn)校對(duì)

1、將機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)行到零點(diǎn)位置。

2、記錄機(jī)器人零點(diǎn)校對(duì)工作，完成機(jī)器人的零點(diǎn)校對(duì)工作。

3、檢驗(yàn)機(jī)器人零點(diǎn)校對(duì)正確。

4、檢驗(yàn)完成，應(yīng)給裁判示意已經(jīng)做過零點(diǎn)校對(duì)工作，并讓裁判看

到每個(gè)關(guān)節(jié)處在零點(diǎn)位置的狀態(tài)。

（二）電氣設(shè)備安全編程

1、智能加工、打磨、裝配及視覺檢測分揀放置工作站設(shè)備的電氣

電路接線已經(jīng)完成。請(qǐng)根據(jù)實(shí)際接線完成機(jī)器人系統(tǒng)中I/O配置，檢

查和核實(shí)確定各工作單元PLC/控制器的I/O分配（包括提供的和自

行設(shè)計(jì)的兩部分），作為程序編制的依據(jù)。

2、PLC/控制器編程需滿足以下要求：

（1）電氣安全檢測：系統(tǒng)上電啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)警示燈亮綠燈；當(dāng)按

下急停按鈕時(shí)，系統(tǒng)警示燈亮紅燈；當(dāng)急停按鈕松開，按下復(fù)位按鈕，

系統(tǒng)警示燈亮綠燈。安全門和光柵動(dòng)作時(shí)，打磨停止，警示燈亮紅燈。

（2）功能要求：控制器如果是