青岛市机器人技术应用比赛规程Word格式文档下载.docx
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二、竞赛方式
（一）竞赛采用团体赛方式，不计选手个人成绩，统计参赛队的总成绩进行排序。
（二）竞赛队伍组成：
每支参赛队由2名比赛选手组成，参赛选手须是中等职业院校2017年度在籍学生，性别和年级不限，不得跨校组队。
每支参赛队不超过2名指导教师。
（三）竞赛采取多场次进行，由赛项执委会按照竞赛流程组织各领队参加公开抽签，确定各队参赛场次。
参赛队按照抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地参赛。
（四）赛场的赛位统一编制赛位号，参赛队比赛前60分钟到赛项指定地点接受检录，进场前30分钟抽签决定赛位号，抽签结束后，随即按照抽取的赛位号进场，然后在对应的赛位上完成竞赛规定的赛项任务。
三、竞赛试题
1.竞赛试题采用公开样题的方式。
赛前20天在市赛网络信息发布平台上公布竞赛样题，建立3—5套试题作为竞赛题库。
2.在赛前1个月左右举行赛前说明会，对竞赛题型、结构、考点、评分、注意事项等进行说明和答疑。
3.竞赛试题由赛项执委会指定专人在监督人员的监督下，从竞赛题库中随机抽取。
四、竞赛规则
（一）参赛资格
1.参赛选手须为中等学校全日制在籍学生，或五年制高等学校一至三年级（含三年级）全日制在籍学生。
2.参赛选手性别不限，年龄不超过21周岁，年龄计算的截止时间以2017年10月31日为准。
3.凡在往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手，不能再参加此次同一项目同一组别的赛项。
（二）赛前准备
1.熟悉场地：
比赛日前一天下午16:
30-17:
00开放赛场，熟悉场地。
2.领队会议：
00-16:
30召开领队会议，由各参赛队伍的领队和指导教师参加，会议讲解竞赛注意事项。
3.抽签仪式：
领队会议上确定场次抽签，比赛前60分钟内完成选手检录（一次加密）和赛位抽签（二次加密）。
（三）正式比赛
1.选手须按照程序提交比赛结果（任务书），在比赛赛位的计算机规定文件夹内存储比赛文档，配合裁判做好赛场情况记录，并签字确认。
2.裁判长发布比赛结束指令后所有未完成任务参赛选手立即停止操作，按要求清理赛位，不得以任何理由拖延竞赛时间。
五、技术平台
“工业机器人技术应用”模块竞赛平台采用北京华航唯实机器人科技有限公司提供的CHL-DS-01型工业机器人PCB异形插件工作站（以下简称工作站），如1所示，整体尺寸2200mm×
1350mm×
1500mm（长宽高），采用工作台设计方式，底部配有万向脚轮，方便随时移动和布置安装，不会损伤竞赛场地地面。
图1CHL-DS-01型工业机器人PCB异形插件工作站
工作站以桌面式关节型六轴串联工业机器人为核心，在操作平台的四周合理分布有4种不同工艺应用的机器人工具、涂胶模块、搬运码垛模块、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、视觉检测及光源组件、螺丝供料组件、总控系统及操作面板等。
工业机器人系统集成了离线编程技术，软件不仅包含硬件平台的三维模型资源，还大大简化了涂胶及搬运码垛工艺实现的编程过程、提高轨迹复现精度、避免发生碰撞干涉。
系统融合了工业机器人维护及操作、系统安装及调试、现场示教编程及调试、离线编程及应用等竞赛任务，以3C行业最典型的异形芯片插件工艺过程为任务主线，如3所示，包含了涂胶工艺、搬运码垛工艺、分拣工艺、装配工艺等工业机器人最典型应用，不仅满足了职业院校不同专业学生针对工业机器人的操作和编程的教学需求，完全来源于工业应用现场的特征也使该工作站更加适合于作为职业技能竞赛平台。
图2电子产品PCB板
图3电子产品异形芯片
工作站为方便教学和竞赛使用，在平台上布置了智能摄像头，通过互联网技术可将设备的实时操作过程在大尺寸教学终端中进行展示，避免了集中式教学学生围观又无法切实看清教师操作过程的问题，使教师可以对学生的操作流程实时点评，提高教学指导效果，同时对操作过程做到可追溯，为竞赛过程中争议事件提供佐证材料，也可以在竞赛过程中实现直播提高观赏度。
工作站采用ABBIRB120桌面式工业机器人作为核心设备，如图4所示，小巧灵活特性使其广泛应用于3C、电子、食品等行业，同时较小的工作半径和额定负载，在保证功能实现效果的前提下，确保教学和竞赛安全，防止发生人员意外伤害。
图4ABBIRB120型工业机器人
机器人工具根据所实现的工艺不同，分为涂胶工具、夹爪工具、吸盘工具和锁螺丝工具，通过机器人工具快换系统实现机器人对不同工艺工具的快速更换，同时保证工具更换后的位置精度。
涂胶模块是将工业机器人对产品装配前的涂胶工艺进行功能抽象化，工业机器人抓持涂胶工具沿具有弧形曲面的面板上合理布置不同产品外轮廓轨迹上模拟工艺过程，如图5所示，保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。
图5涂胶模块轨迹图
搬运码垛模块是将工业机器人对产品搬运码垛工艺进行功能抽象化，工业机器人抓持夹爪工具将已完成生产的方形产品由原料台按照要求搬运码垛到指定位置，如图6所示，教学和竞赛时对码垛形式和包装盒的位置姿态都做出要求，增加编程难度。
图6码垛模块包装盒原料台
异形芯片原料单元用于存放异形芯片，异形芯片装配单元提供多个装配工位，如图7所示，分别指代不同产品，对芯片种类、数量的要求不一，需要工业机器人根据要求从异形芯片原料单元中选取所需的芯片后放置到指定位置，在完成所有芯片的安装后，为产品安放盖板并锁紧固定螺丝。
图7异形芯片装配单元及原料单元
视觉检测及光源组件可以对工业机器人所选取的芯片颜色、形状、位置等信息进行检测和提取，如图8所示，并将检测结果传输给工业机器人，以辅助其完成后续动作。
图8视觉检测组件
离线编程软件选用RobotArt竞赛版软件，集成了计算机三维实体显示、系统仿真、智能轨迹优化、运动控制代码生成等核心技术，使得工业机器人获得了更加强大的“大脑”，可以轻松应对复杂轨迹的高精度生成和复现，在计算机上完成轨迹设计、规划、运动仿真、碰撞检查、姿态优化，最后直接生成工业机器人控制器所需的执行运动代码，同时还提供了方便的轨迹整体优化、工艺过程设计和空间校准算法，缩短了工业机器人的停机调试时间，为工业机器人实现更广泛的应用提供技术支撑。
表1赛项竞赛平台CHL-DS-01参数规格
序号
组件名称
规格型号
数量
详细技术参数
1
工业机器人
ABBIRB120
1台
1）额定负载：
3kg
2）工作范围：
580mm
3）重复定位精度：
0.01mm
4）本体重量：
25kg
2
离线编程软件
RobotArt竞赛版
1节点
1）正版软件，可提供持续的中文技术支持服务、软件可使用所有功能模块；
2）包含与硬件平台完成一致的三维模型环境
4）采用通用3D技术，与CAD教学衔接，支持3DCAD系统的模型文件导入，可通过三维球功能对模型进行平移、旋转操作
5）轨迹生成基于CAD数据，简化轨迹生成过程，提高精度，可利用实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹
6）包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限功能
7）包含涂胶和码垛工艺包，可以方便的完成复杂轨迹涂胶和物料的码垛拆垛工序编程
8）支持工具快换功能，可以方便的仿真并输出工业机器人对工具快换系统的操作，扩展工业机器人应用范围，使工业机器人可以在涂胶工具和夹爪工具间自由切换
快换工具
定制
1套
1）工具快换系统：
机器人手臂安装有法兰端快换模块，可实现不同工具间无需人为干涉自动完成切换
2）胶枪工具：
含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可以配合轨迹图纸实现模拟零件外壳涂胶的轨迹编程实训
3）夹爪工具：
含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可稳固抓取搬运码垛物料
4）吸盘工具：
含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可稳固抓取各种形状的芯片零件及盖板
5）锁螺丝工具：
含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套
3
涂胶单元
1）3D轨迹图板尺寸440mm×
250mm，具有半经50mm的拱形面
2）轨迹路径包含圆形、三角形、复杂轮廓和样条曲线，以及不同位置、不同指向的基准坐标系
3）提供工具TCP参数标定用尖锥，材质不锈钢，可以随意固定在3D轨迹图板的任何位置
4）包含2张轨迹图纸
4
码垛单元
1）原料台由铝型材配合不锈钢导槽构成
2）码垛台由台面和支撑构成，台面为POM，可满足多种形式的码垛
3）包含模拟物料，材质PVC，数量6个，采用工形设计方便夹爪夹持
5
视觉检测单元
OMRONFH-L550/
OMRONFZ-SC2M
1）视觉检测采用CCD拍照检测，有效像素数1600×
1200，彩色检测
2）提供环形光源
3）视觉检测结果和采集图像信息通过12英寸显示器即时显示，方便视觉检测参数调整和状态监控
6
装配检测单元
1）安装检测单元内含4个功能相同的装配检测工位，可与工业机器人配合完成PCB异形芯片的安装及检测功能，4个工位的安装由铝型材搭建的框架支撑
2）安装检测工位分为底板、安装平台和检测支架
3）安装平台安装在双列线性滑轨上
4）检测支架升降由气动驱动，可在检测过程中亮起
5）底板安装有红、绿两色指示灯，用于在检测完成后提示安装是否有误、芯片是否有缺陷
7
螺丝供料单元
1）包含送料系统和分配系统，可通过管道将螺丝排序并输送分配到电动锁螺丝工具上
2）外形尺寸360mm×
250mm×
160mm
3）输送速度0.5s/颗
8
原料料库
1）单层共4个料区，可分别用于存放异形芯片零件、盖板和PCB电路板
2）整体弧形设计，内圆半径500mm，方便机器人抓取物料
9
电子产品PCB电路板
5套
1）电子产品PCB电路板由异形芯片零件、PCB电路板和盖板组成，PCB电路板和盖板由螺丝紧固
2）异形芯片零件，包括圆形、小矩形、大矩形、方形等不同形状和不同颜色的芯片，用以代表CPU、集成电路、电阻、电容、三极管等元件
3）PCB电路板，上绘制了模拟电路线路图，留有不同异形芯片零件的安装位置，每个PCB电路板的线路图和芯片零件安装位置都不相同，代表不同电子产品，四角提供螺钉孔
4）盖板，外壳雕刻文字代表不同电子产品，四角提供螺钉孔
10
操控面板
1）提供工作站启动、停止、模式控制和急停按钮，可实现对设备运行操作
2）提供故障及设备运行状态指示灯
3）提供多个故障设置点，可模拟不同情况下的故障
4）提供多个电路信号及气路信号的快接插口，可以方便完成电气接线及调试训练
5）包含工业HMI触摸屏作为人机交互接口，显示器为7英寸TFT
11
总控系统
SIEMENSS7-200Smart
1）采用高性能PLC实现集成控制，国际知名品牌，模块化设计，支持最多6个模块扩展，方便升级
2）电气控制元件采用国际知名品牌优质产品，包含滤波、短路保险等安全机制
3）工作台正面提供运行安全装置，采用光栅传感器
4）操作过程可通过摄像头采集记录，监控信息可存储在扩展存储卡中
5）供气系统功率600W，排气量118L/min，配套知名品牌气路控制元件和真空元件
12
工作台架
1）铝合金框架，有机玻璃门，碳钢钣金侧板及底板，正面和背面可打开存放设备及物品
2）整体尺寸2200mm×
700mm
3）安装台面为铝合金T型槽，台面尺寸2100mm×
1100mm，厚度20mm
4）底部安装有万向脚轮和固定支撑，方便移动和固定
13
配套工具
工具箱1个、内六角扳手1套、250mm活动扳手1把、17mm/19mm开口扳手1把、13mm开口扳手1把、5.5mm开口扳手1把、螺丝刀1套、5米卷尺1个、斜口钳1把、Y型端子钳1把、裸端型端子钳1把、剥线钳1把、美工刀1把、万用表1个、PLC编程线1根、触摸屏编程线1根、程序拷贝U盘1个
六、成绩评定
（四）评分方法
1.裁判组负责成绩评定工作，设裁判长一名，全面负责赛项的裁判和管理工作。
2.评分方法分为过程评分和结果评分，所有评分材料须由相应评分裁判签字和裁判长确认。
（1）过程评分是比赛过程中部分比赛任务和职业素养的评分，现场裁判根据参赛队伍（选手）完成质量和记录数据等，对照评分表即时判分。
（2）过程评分是评分裁判对参赛队伍完成的竞赛任务，依据赛项评价标准判分。
评分裁判按评分项分组打分，由评分裁判和裁判长签字确认。
模块二工业机器人设备装调
一、竞赛方式与内容
（一）竞赛方式
（1）竞赛以团队方式进行，每支参赛队由3名比赛选手组成，3名选手须为同校在籍学生，其中队长1名，性别不限，每队可配2名指导教师。
（2）本次竞赛采取多场次进行，由赛项执委会按照竞赛日程表组织各领队参加公开抽签，确定各队参赛场次。
（3）赛场的赛位统一编制赛位号，参赛队比赛前30分钟到赛项指定地点接受检录，进场前15分钟抽签决定赛位号。
抽签结束后，随即按照抽取的赛位号进场，然后在对应的赛位上完成竞赛规定的赛项任务。
（4）该赛项竞赛总时间为4小时（240分钟）。
（二）竞赛内容
本赛项以工业机器人智能工作站系统作为竞赛平台，3名参赛选手协作完成工业机器人应用工作站系统中的配套设备机械、电气、气路系统的装调，工业机器人故障排除，工业机器人重复定位精度测试，机器人搬运应用的编程调试等基本工作任务，并通过对系统的人机界面开发及控制程序设计等完成工业机器人智能工作站系统的联机运行和特定制造流程等综合任务。
该赛项技术规范如下：
掌握工业机器人及其智能信息化系统的基本结构，工作原理，控制系统的装调和应用程序的设计与调试。
提高学生综合运用机电一体化知识的能力和创新能力。
进一步拓宽学生的专业知识面，培养综合运用机电类知识的能力和创新能力。
竞赛项目所使用的设备严格按照教学仪器设备质量标准要求生产，竞赛机器人设计运行严格按照工业机器人安全规范，比赛场地严格按照国家关于家具和室内装饰的要求生产，竞赛题目结合企业人才需求，参考国家相关标准制定。
标准号
名称
GBT26154-2010
装配机器人通用技术条件标准
GB11291-1997
工业机器人安全规范
SJ/T10533-94
电子设备制造防静电技术要求
JY0001-2003
教学仪器设备产品一般质量要求
LD/T81.1-6
职业技能实训和鉴定设备通用技术规范
LD/T81.2-2006
“维修电工”职业技能实训和鉴定设备技术规范
二、竞赛技术平台
（一）竞赛用设备
该赛项使用华中数控生产的智能工作站系统作为竞赛平台，其中配置的工业机器人为HSR-JR612型机器人。
该平台的整体效果图如下图所示：
图1设备整体效果图
1.棒料上料架
棒料上料架用于存储棒料，设置了9个工位并且附有编号。
参赛选手根据抽签对选中的棒料进行编程取料操作。
图2棒料上料架
2.棒料下料架
棒料下料架用于回收棒料，设置了9个工位并且附有编号；
在棒料下料架前端设置了一个自动门，自动门采用气缸升降进行自动门的开闭。
参赛选手根据抽签对选中的工位进行编程放料并根据逻辑顺序合理控制自动门的开闭。
图3自动料仓
图4工件三维图
表工件数据（模拟棒料）
工件信息
内容
模拟棒料
材质
碳钢
工件尺寸（φ×
L）
Φ20mm×
180mm
工件重量（KG）
0.4KG
工件表面状态（油）
无
3.拆装工作站
本工作站集成六轴工业机器人拆装工程实际模块，可用于机器人基础操作编程、机器人关键零部件及基本结构观摩学习、机器人本体拆卸及装配工艺的实操联系。
同时所有零部件均为模块化设计，可及时更换或升级，确保所有机器人相关教学的实用性。
图5机器人拆装工作站
3.1六轴机器人
机器人本体采用6关节型机器人，型号为：
HSR-JR612，其关键技术指标及工作范围如下所示：
图6HSR-JR612机器人关键技术指标
图7HSR-JR612机器人工作范围
3.2机器人拆装示意图
图8拆6轴组合图
图9拆5轴组合图
4机器人夹具
棒料工件的拾取放置通过气缸+夹爪来完成。
机器人夹具配套有气缸、电磁阀、夹爪等设备。
通过调节夹爪固定位置达到一定尺寸范围的工件均可适用，从而增加了机器人夹具的通用性。
图10机器人夹具
（二）设备主要配置
1.基本配置：
产品名称
单位
备注
拆装工作站
套
含工业机器人（HSR-JR612）、机器人电柜及机器人示教器
机器人夹具
棒料上料架
台
棒料下料架
带自动门
气动系统附件
电磁阀、过滤减压阀件及快换接头等
安全防护系统
防护网及配套电气元件
2.耗材及配套工具
主要组成器件
耗材
保险珠芯、0.50mm2导线、1.5mm2导线、号码管、接线端子、扎带、绝缘胶布、生胶带等
包括小一字螺丝刀、小十字螺丝刀、长柄螺丝刀、钟表螺丝刀、剪刀、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电烙铁、试电笔、焊锡丝、镊子、活动扳手、内外六角扳手、便携式万用表及书写工具等
测试设备
百分表
6套
三、评判标准与评分办法
（一）评分标准
【任务1：
机器人5轴或6轴装配】根据抽签分配装配机器人的5轴或6轴，如该部分完成有困难，可向考场内的技术支持团队寻求帮助，但该任务视为放弃得分。
（合计25分）
其中要注意：
1）装配工艺符合规范；
（15分）
2）装配时间的最优、最短；
（10分）
【任务2：
机器人电气控制系统故障判断和故障排除】
竞赛团队需对赛位上的机器人控制部分的设定故障进行判断和排除，如该部分完成有困难，可向考场内的技术支持团队寻求帮助，但该任务视为放弃得分。
（合计30分）
1）对机器人电气控制系统部分的设定故障进行判断（15分）
2）对出现的故障进行排除（15分）
【任务3：
机器人重复定位精度的测试】
竞赛团队需对赛位上的机器人进行2个点位的重复定位精度测试，每个点位测试10次，并对结果进行记录，如该部分完成有困难，可向考场内的技术支持团队寻求帮助，但该任务视为放弃得分。
（合计15分）
1）安装和调试好机器人定位精度检测设备（5分）
2）进行机器人重复定位精度测试并记录（10分）
【任务4：
机器人棒料搬运应用操作】
竞赛团队需对赛位上的机器人夹具、气路系统进行安装，并对部分电气的连线进行连接，保证单元内的各个设备能进行通信，如该部分完成有困难，可向考场内的技术支持团队寻求帮助，但该任务视为放弃得分。
1）工业应用夹具、气路和电气控制线路安装
（1）工业机器人夹具安装（3分）
机器人夹具组装：
根据现场提供的机械工程图能够完成机器人夹具的组装工作。
夹具安装：
将组装好的夹具安装至机器人末端的法兰盘上。
（2）工业机器人气路安装（3分）
气管接头安装：
根据现场提供的气路原理图能够完成所有气管接头安装的工作。
气管连接：
根据现场提供的气路原理图能够完成所有气管的连接工作。
（3）单元设备线路连接（4分）
电气线路连线：
根据现场提供的电气原理图能够完成部分电气线路的连线工作。
通讯检查：
通过相关设备检查单元内的各个设备是否通信正常。
2）设备调试（5分）
参赛选手需在棒料下料架（带自动门）线路连接后，核对线路连接的正确性，完成后与设备进行调试验证。
如该部分完成有困难，可向考
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