JSZ14赛项规程机器人技术应用V20.docx

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JSZ14赛项规程机器人技术应用V20

2021年江苏省职业院校技能大赛中职赛项规程

一、赛项名称

赛项编号：

JSZ202114

赛项名称：

机器人技术应用

赛项组别：

中职组、教师组

赛项归属专业大类：

加工制造类

二、竞赛目的

体现中职工业机器人技术应用专业的教学定位和特点，考核选手工业机器人典型应用的安装调试、操作编程和优化维护，比赛与教学一体化，对接1+X证书制度试点，引导中职院校工业机器人技术应用及相关专业的人才培养改革、书证融通、育训合一和考核评价方式的转变，推进以学生为主体的理实一体化教学实践，促进师资队伍专业能力和技术服务水平的提升，提高工业机器人专业的人才培养质量。

三、竞赛内容

机器人技术应用项目依据公布2019年全国职业院校技能大赛中职组“机器人技术应用”赛项竞赛规程和教育部发布的《工业机器人领域职业教育合作备忘录》（教职成司函[2016]105号）中的推荐教学实训设备所规定的应知、应会等要求命题。

中职组的竞赛内容是由理论知识、操作技能两部分组成，理论知识占总成绩10%，操作技能赛题占总成绩90%。

教师组的竞赛内容是由教学设计、操作技能两部分组成，教学设计占总成绩20%，操作技能赛题占总成绩80%。

（一）理论知识竞赛内容

以国家职业技能标准《工业机器人系统操作员》、《工业机器人系统运维员》（2020版）和1+X证书的工业机器人操作与运维、工业机器人集成应用的证书职业技能等级标准为基础，重点参考《机器人技术应用项目教程》（高等教育出版社、国赛资源转化成果、ISBN978-7-04-051211-3）、《工业机器人应用技术》（高等教育出版社、教育部十二五规划教材、ISBN978-7-04-038842）所包括的知识为主。

不同组别难易程度有一定区分。

中职组所有选手需参加理论知识竞赛，赛题均为客观题，题目类型为单选题、多选题和判断题，采用闭卷计算机考试，考试时间为60分钟。

（二）教学设计竞赛内容

2019年教育部首次设置中职“工业机器人技术应用”专业，为了提高人才培养质量，突出职业教育的类型特点，推进“教师、教材、教法”改革，规范人才培养全过程，充分体现“以赛促教、以赛促改、以赛促建”，提高参赛教师教学能力，对接1+X证书制度试点，探索“书证融通、课证融通、赛证融通”，展现本赛项在专业教学改革、课程教材建设、科技创新服务等方面取得成绩。

采用“教学设计文本、教学设计PPT展示与教学设计答辩”三部分，分别占50%、30%和20%比例，设计内容紧紧围绕竞赛平台如何组织实施教学，具体知识点内容可参考《机器人技术应用项目教程》（高等教育出版社、国赛资源转化成果、978-7-04-051211-3）。

赛前一个月公布教学设计竞赛方案（包括设计选题、文本模板、PPT制作要求、展示答辩流程、评分标准等）。

（三）操作技能竞赛内容

中职组和教师组操作技能竞赛时间均为3小时30分钟，选手在规定时间内完成工作任务要求。

赛前一个月公布教师组操作技能竞赛样题、中职组不公布操作技能竞赛样题（参考国赛2019年竞赛题库、2019年国赛及2020年江苏省赛正式赛卷及评分表）。

本赛项竞赛围绕工业机器人系统的安装、操作、编程、调试、维护、维修岗位要求，主要考察选手机械及电气安装调试能力、工业机器人示教基础操作和编程调试能力、利用计算机辅助软件对特殊应用工艺的简化编程及仿真能力、工业机器人结合PLC、视觉检测、触摸屏、网络通讯的综合应用及系统联调能力、实操过程中运用专业知识均衡功能实现和动作效率的综合能力，强化选手的安全和环保意识。

竞赛内容为以工业机器人为核心，实现对电子产品的芯片分拣、装配过程，电子产品由PCB板、异形芯片、盖板组成。

为提高产品复用性和操作趣味性，突出工业机器人及周边设备的操作过程，电子产品采用模拟化设计，PCB板为提供多种芯片安装位置的模拟电路板，异形芯片为不同形状、不同颜色的料板，盖板为透明塑料平板，可通过四角螺丝与底板固定。

1、中职组（团体项目）

任务一机械及电气安装调试（30%）

完成工具快换系统及4种工艺工具、异形芯片原料单元、涂胶码垛单元、异形芯片装配单元等部分的机械安装和电气安装，并对部分组件的动作进行调试和验证。

根据实际竞赛平台的布局情况，在离线编程软件中完成硬件环境的搭建。

任务二外壳涂胶及产品码垛（20%）

操作工业机器人，完成标定工具TCP参数的标定操作。

利用离线编程软件或示教器对工业机器人编程，对PLC编程和触摸屏设计，在离线编程软件中实现外壳涂胶及产品码垛的工艺过程仿真，并在竞赛平台上实现验证。

任务三产品异形芯片分拣安装与产品装配（30%）

利用离线编程软件或示教器对工业机器人编程，对PLC编程和触摸屏设计，对视觉检测组件参数设置及流程编制，按照指定的装配工艺顺序，分步完成不同产品的芯片拾取安装、盖板拆卸安装、螺丝锁固等动作和产品状态检测反馈流程。

任务四系统优化和设备安全（15%）

利用离线编程软件或示教器对工业机器人编程，对PLC编程和触摸屏设计，对工艺流程、生产效率进行优化，实现全自动化生产。

根据使用安全要求开发检测光栅和急停报警功能。

任务五职业素养（5%）

对竞赛过程中参赛选手的设备操作合理性、规范性，完成工业机器人系统的安装及调试过程中对耗材的合理使用，对专用工具及量具的操作，安全生产等进行综合评价。

2、教师组（团体项目）

任务一机械及电气安装调试（35%）

完成工具快换系统及4种工艺工具、异形芯片原料单元、涂胶码垛单元、异形芯片装配单元部分等的机械安装和电气安装，并对部分组件的动作进行调试和验证。

根据实际竞赛平台的布局情况，在离线编程软件中完成硬件环境的搭建。

任务二外壳涂胶及产品码垛（20%）

操作工业机器人，完成标定工具TCP参数的标定操作。

利用离线编程软件或示教器对工业机器人编程，在离线编程软件中实现外壳涂胶及产品码垛的工艺过程仿真，并在竞赛平台上实现验证。

任务三产品异形芯片分拣安装与产品装配（30%）

任务四系统优化和设备安全（10%）

利用离线编程软件或示教器对工业机器人编程，对PLC编程和触摸屏设计，对工艺流程、生产效率进行优化，实现全自动化生产。

根据使用安全要求开发检测光栅和急停报警功能。

任务五职业素养（5%）

四、竞赛方式

（一）中职组和教师组竞赛均以团体赛方式进行，每组2人。

（二）中职组参赛对象为中等职业学校（含技工学校）在校生及五年制高职一至三年级学生（2000年5月1日以后出生）；教师组参赛对象为中、高等职业学校在编教师或已连续聘用三年以上的在聘教师（即2018年9月以前在聘教师）。

获得过省赛、国赛学生组一等奖的学生选手不得参加同组别、同项目2021年度竞赛。

获2019年、2020年教师组一等奖的教师不得参加同一项目2021年度竞赛。

五、竞赛流程

表1竞赛流程安排

日期

时间

事项

地点

参加人员

第一天

14:

30-15:

领队会、场次抽检（中职组实操、教师组实操、教师组教学设计）

会议室

市领队、裁判长、监督长、仲裁长

15:

30-16:

理论机考（中职组）

机房

参赛队、裁判

16:

30-17:

熟悉参观赛场

竞赛场地

参赛队、工作人员

19:

封闭赛场

竞赛场地

裁判长、监督长、仲裁长

第二天

（中职组实操）

00-7:

参赛队检录

（一次加密）

竞赛场地

一次加密裁判、工作人员、监督

10-7:

竞赛队伍抽签

（二次加密）

竞赛场地

二次加密裁判、工作人员、监督

30-11:

正式比赛

（第1场）

竞赛场地

裁判长、现场裁判、技术人员、监督

11:

00-13:

参赛队退场及午餐

裁判评分

竞赛场地

裁判长、评分裁判、监督

12:

00-13:

竞赛设备恢复

竞赛场地

技术人员

13:

30-13:

参赛队检录

（一次加密）

竞赛场地

一次加密裁判、工作人员、监督

13:

40-14:

竞赛队伍抽签

（二次加密）

竞赛场地

二次加密裁判、工作人员、监督

14:

00-17:

正式比赛

（第2场）

竞赛场地

裁判长、现场裁判、技术人员、监督

17:

30-19:

参赛队退场及晚餐

裁判评分

竞赛场地

裁判长、评分裁判、监督

18:

30-20:

竞赛设备恢复

竞赛场地

技术人员

第二天

（教师组教学设计）

15-8:

教师组检录

（加密抽签）

候场室

加密裁判、工作人员、监督

30-11:

教学设计演示、答辩

（第1场）

答辩室

教学设计评分裁判、工作人员

13:

15-13:

教师组检录

（加密抽签）

候场室

加密裁判、工作人员、监督

13:

30-16:

教学设计演示、答辩

（第2场）

答辩室

教学设计评分裁判、工作人员

第三天

（教师组实操）

时间流程同第二天中职组实操

第四天

00-9:

闭赛式

报告厅

参赛队、裁判组、监督组、专家组、仲裁组、工作人员

图1实操竞赛过程中详细流程

六、竞赛规则

（一）竞赛报名

1.各设区市按照大赛组委会规定的报名要求，通过“江苏省职业院校技能大赛网络报名系统”报名参赛。

2.不得跨校组队，同一学校报名参赛队各组别不超过1支。

3.参赛选手和指导教师报名，获得确认后不得随意更换。

比赛前参赛选手和指导教师因故无法参赛，须由市级教育行政部门在相应赛项开赛前10个工作日出具书面说明，并按参赛选手资格补充人员并接受审核，经大赛组委会办公室同意后予以更换。

（二）熟悉场地

在比赛日前一天16:

30-17:

00，参赛队在工作人员带领下，携带身份证件，按照规定路线有序进入赛场。

任何人员只得在指定区域观察，不得进入赛位，不得触碰竞赛平台及赛位内物品。

（三）正式比赛

1.赛前五分钟选手经裁判长允许进入工位，按设备清单检查竞赛平台、机械电气元件、工具、耗材、文具用品等，不得做与竞赛任务相关事情。

2.所有人员在赛场内不得有影响选手完成工作任务的行为。

参赛选手不允许未经现场裁判许可随意离开赛位，使用文明用语，不得言语及人身攻击裁判和赛场工作人员。

3.参赛选手须严格遵守安全操作规程，确保人身及设备安全。

参赛选手因个人误操作造成人身安全事故和设备损坏时，裁判长有权中止该参赛队比赛。

如非选手个人因素出现设备故障而无法比赛，由裁判长视具体情况做出裁决，若裁判长确定设备故障可由技术支持人员排除后继续比赛，则酌情补时；若无法排除则予以启用备用设备。

4.选手退场时不得将任务书、U盘、草稿纸、赛位物品、比赛工具、零件耗材等带出赛场。

配合裁判做好赛场记录。

（四）成绩评定

成绩评定过程中，选手根据裁判要求展示竞赛成果和任务完成情况。

裁判严格按照评分表，依照选手实际发生的动作情况完成评定过程，确保公平公正。

选手不得围观和议论其他选手评定情况。

裁判不得将选手表现和评定结果泄露。

工作人员根据裁判要求配合评定工作，不得擅自进入赛位影响评判过程。

（五）结果公布

将解密后的各参赛队结果汇总，经裁判长、监督员和专家组长及巡视员签字后，在成绩发布会上公布。

七、竞赛环境

（一）整体环境要求

1.竞赛场地平整、明亮、通风良好，场地采光良好，四周无太阳直射，照明条件优良，可保证赛位在比赛时间期间稳定的光源环境。

2.赛场规划独立参观通道和体验区域，不影响竞赛正常进行。

3.赛场设置合理数量空调，保证赛场温度适宜。

4.赛项设置合理数量监控，保证无死角全覆盖所有赛位和人员活动范围，监控录像文件妥善保存。

5.赛场设置医疗站。

6.赛场放置灭火器。

7.赛场设置备用电源。

（二）竞赛工位要求

1.单个竞赛工位面积不小于16m2（4m×4m），标明竞赛工位号码，有明显区域划分。

2.每个竞赛工位配备竞赛平台1套，操作桌1张（操作面积不小于800mm×1200mm），编程用电脑1台（配电脑桌），凳子2张，专用工具1套，U盘1个，安全帽2个，文具及清扫工具1套。

3.每个竞赛工位提供竞赛平台用供电口1个（220V-8kW），编程电脑用供电口1个（220V-1kW，提供UPS）。

有条件的情况下每个竞赛工位提供稳定的气源接口，压力不小于0.8MPa。

4.编程用电脑配置要求，CPU为INTELi5同级别或以上，内存为4GB容量同级别或以上，硬盘为500GB容量同级别或以上，安装正版Windows7或Windows10操作系统。

八、技术规范

（一）相关知识与技能

1.工业机器人技术

2.机械安装调试

3.电气安装调试

4.气动控制技术

5.传感器技术

6.PLC控制及应用

7.智能视觉检测技术

8.HMI人机组态技术

9.结构化编程及虚拟仿真技术

10.通用机电设备安装、调试、保养及维护

（二）参考相关职业标准和技术标准

1.工业控制系统信息安全GB/T30976.1-30976.2

2.工业机器人坐标系和运动命名原则GB/T16977-2005

3.工业机器人编程和操作图形用户接口GB/T19399-2003

4.工业机器人安全规范GB11291-1997

5.工业机器人通用技术标准GB/T14284-1993

6.工业机器人抓握型夹持器物体搬运词汇和特性表示GB/T19400-2003

7.电气设备用图形符号GB/T5465.2-1996

8.机械安全机械电气设备第1部分GB5226.1-2002

9.机械设备安装工国家职业标准（职业编码6-23-10-01）

10.电气设备安装工国家职业标准（职业编码6-23-10-02）

11.可编程序控制系统设计师国家职业标准（职业编码X2-02-13-10）

12.世界技能大赛机电一体化项目专业技术规范

九、技术平台

（一）竞赛平台介绍

机器人技术应用赛项采用北京华航唯实科技股份有限公司提供的CHL-DS-01型设备为竞赛平台。

竞赛平台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种不同工艺的应用工具，以及涂胶单元、码垛单元、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、总控单元和操作面板等，整体尺寸为2200mm×1350mm，整体高度1500mm。

图2竞赛平台

竞赛平台以3C行业最典型的异形芯片插件工艺过程为任务主线，用不同形状的零件代表不同类型的芯片，不同颜色代表了芯片质量，包含了涂胶工艺、码垛工艺、分拣工艺、装配工艺等工业机器人最典型的应用方式。

图3异形芯片插件工艺

竞赛平台选用小负载桌面式六轴串联工业机器人作为核心设备，小巧灵活特性使其广泛应用于3C、电子、食品等行业，同时适当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，防止发生安全意外。

快换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，通过工具快换系统实现工业机器人对不同应用工具的快速更换，气路信号可自动接通，同时保证工具更换后的位置精度。

图4多种工艺工具

涂胶单元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，沿着面板上合理布置的不同产品外轮廓轨迹运动，从而达到模拟工艺过程，保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。

图5涂胶单元

码垛单元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，教学和竞赛时可对码垛形式和位置姿态都做出要求，且码垛物料可在平台A、B间互相转换。

图6码垛单元

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，可放置不同产品，加工过程对芯片种类、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异形芯片原料单元及异形芯片装配单元

视觉检测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，并将检测结果传输给工业机器人，使其完成后续分拣和装配工作。

图8视觉检测组件

竞赛平台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。

离线编程软件选用可同时支持多种品牌工业机器人的离线编程软件，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，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，缩短了工业机器人的编程调试时间。

图9工业机器人离线编程软件

（二）主要设备参数

表2赛项竞赛平台参数规格

序号

名称

主要规格和功能

数量

备注

工业

机器人

额定负载：

3kg

工作范围：

500mm

重复定位精度：

0.01mm

本体重量：

25kg

1套

ABBIRB120

机器人

工具

采用工具快换系统，实现工业机器人在不同工具间的快速更换；工艺工具包含4个，分别为涂胶工具、夹爪工具、吸盘工具和锁螺丝工具；

1套

涂胶

单元

涂胶轨迹包括不同形状的产品外壳图形，码垛产品的指定位置图形、以及基准坐标系的轨迹贴纸；

1套

码垛

单元

提供多个方形产品物料和2个平台，方形产片物料为塑料材质；

1套

异形芯片原料单元

用于存放异形芯片原料、盖板等，托盘为铝合金材质，支撑为铝合金型材；

1套

异形芯片装配单元

包含多个装配工位，完成芯片装配后可将产品推入检测位进行测试，采用无杆气缸驱动，含到位传感器和检测结果指示灯；

1套

视觉检测单元

工业级智能视觉系统，可对芯片的颜色、外形、尺寸等信息进行提取，并通过工业以太网总线通信和现场数字量IO方式传输给工业机器人，摄像元件为全像素读出方式网线传输型CCD，彩色识别，有效像素1600×1200；

1套

OMRON

螺丝供料单元

采用全自动设计，旋转式分料设计，螺丝供给速度快，机器震动小，稳定的螺丝供料和取料效果；

1套

olttool

总控

单元

采用PLC实现集成控制，包含以太网接口，提供数字量输入/输出扩展模块；

1套

SIEMENS

离线编程软件

可实现多品牌多型号的工业机器人的模型导入、轨迹规划、运动仿真和控制代码输出，实现离线编程；

采用通用3D技术，与CAD教学衔接，支持prt（UG）、prt（ProE）、CATPart（CATIA）、sldpart（Solidworks）、ics（3D实体设计）等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；

轨迹与CAD模型特征关联，可根据CAD模型的改变自动更新轨迹数据，即CAD模型尺寸变大，轨迹可自动更新无需编辑操作

可实现将编程结果进行仿真运行过程并输出3D仿真视频，上传云端自动生成二维码，通过浏览器可直接播放，并可以自由切换观看视角和放大缩小；

1套

PQArt

工业机器人离线编程软件竞赛版

表3竞赛工位软件配置表

序号

软件名称

软件版本

操作系统

Windows10专业版

输入法

搜狗输入法13.0.503.101正式版

文本处理软件

WPSOffice2019

（10.1.0.7698）

文本处理软件

AdobereaderXI

（11.0.20）

PLC编程软件

SIEMENSSTEP7Micro/WINSMART

（V2.5.0.0）

离线编程软件

PQArt工业机器人离线编程软件竞赛版

（V7.0.0.2760）

触摸屏组态软件

WEINVIEWEBpro

（V6.04.02）

注：

该配置表中软件版本为2020年省赛和部分最新参考，竞赛现场安装版本以软件升级情况而定，提前熟悉赛场时安装版本为准。

十、成绩评定

（一）评定方法

1.赛项裁判组负责赛项成绩评定工作，设裁判长一名，全面负责赛项的裁判和管理工作。

2.参赛选手根据赛项任务书的要求进行操作，需要裁判确认的内容必须举手经过裁判员的确认，否则不得分。

3.赛项裁判组本着“公平、公正、公开、科学、规范、透明、无异议”的原则，根据裁判的现场记录、参赛队选手的赛项任务书及评分标准，评定成绩。

4.评分方法为过程评分，所有评分材料须由相应评分裁判签字和裁判长确认。

5.名次按比赛成绩由高到低排列，比赛成绩高的参赛队名次在前；若比赛成绩相同，则以任务“产品异形芯片分拣安装与产品装配”比赛成绩高的参赛队名次在前；若仍相同，则以任务“机械及电气安装调试”比赛成绩高的参赛队名次在前；若仍相同，则以“职业素养”比赛成绩高的参赛队名次在前；如还相同，由裁判长现场召开裁判会决定名次顺序。

（二）裁判安排

本赛项裁判人数预计13名，其中裁判长1名，加密裁判2名，现场裁判3名，评分裁判7名（含教学设计评分裁判）。

（三）评分细则

1、中职组评分标准（操作技能）

该部分采用结果评分和过程评分两种方式，满分100分。

表4中职组（操作技能）评分指标权重分配

一级指标

比例

二级指标

配分

机械及电气安装调试

30%

1、机械安装

（1）法兰安装

（2）工具单元、码垛单元、涂胶单元安装

（3）工作滑台机械零部件安装

8分

2、电气安装

（1）磁性开关、接近开关等安装

（2）信号端子处接线

（3）红绿指示灯、检测指示灯安装接线

4分

3、气路连接

（1）法兰、夹爪、快换、电磁阀、气缸的气路连接

（2）过滤器压力调节

（3）气缸节流阀调节

5分

4、安装工艺

（1）整体气路绑扎工艺

（2）阀岛气管接头第一根扎带、机器人进气口气管接头等绑扎工艺

（3）扎带修剪工艺

（4）正负压气管颜色工艺

（5）气路和电气线路分槽

（6）整体电路绑扎工艺

8分

5、手动调试

（1）手动对四个气缸调试

（2）传感器调试

2分

6、三维模型环境搭建

（1）各单元的布局建模

（2）各单元的建模位置精度

3分

外壳涂胶及产品码垛

20%

1、操作工业机器人，完成TCP参数标定

2分

2、外壳涂胶

（1）涂胶工具使用

（2）工艺过程的起始点、结束点

（3）涂胶轨迹与涂胶组件沿水平、方向偏移要求

（4）基础涂胶工艺要求

（5）定制涂胶工艺要求

10分

3、产品码（拆）垛

（1）码（拆）垛夹爪工具使用

（2）工艺过程的起始点、结束点

（3）物料码（拆）垛位置要求（如偏离、缝隙等）

（4）基础码（拆）垛的工艺要求

（5）定制码（拆）垛的工艺要求

8分

产品异形芯片分拣安装与产品装配

30%

1、设备测试

（1）触摸屏对各检测LED灯、指示灯的测试

（2）触摸屏对升降气缸、推动气缸的测试

2分

2、产品基本工艺装配

（1）芯片（颜色、

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