工业机器人工作站安装与维护中职组.docx
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工业机器人工作站安装与维护中职组
2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案申报书
赛项名称：
工业机器人工作站安装与维护
赛项组别：
中职组■高职组□
专业大类：
加工制造类
方案设计专家组组长：
张文明
专家组组长手机：
申报单位（盖章）：
中国职教学会教学工作委员会
方案申报负责人：
汤晓华
电话：
手机：
邮件：
通讯地址：
天津市海河教育园区雅深路2号
邮政编码：
300350
申报时间：
2015年8月15日
2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案
一、赛项名称
（一）赛项名称
工业机器人工作站安装与维护
（二）压题彩照
（三）赛项归属产业类型：
制造业
（四）赛项归属专业大类
现行中职专业目录中的分类，专业代码及全称：
加工制造类：
051100机械制造技术
051200机械加工技术
053000电气运行与控制
053100电气技术应用
051300机电技术应用
052300机电产品检测技术应用
051600机电设备安装与维修
050600建材装备运行与维护
052500工业自动化仪表及应用
053200电子电器应用与维护
052800光电仪器制造与维修
二、赛项申报专家组
姓名
单位
专业
职务/职称
年龄
手机号码
邮箱
章玮
浙江大学电气工程学院
电气工程
副教授
49
张文明
常州纺织职业技术学院
机电一体化
处长/
张晓东
天津机电职业技术学院
机械设计及其自动化
主任/副教授
37
李淼
安徽电气工程职业技术学院
电气自动化
专业带头人/副教授
39
李伟
雅马哈发动机智能机器（苏州）有限公司
机械设计及其自动化
主管/工程师
34
王辉
三菱电机自动化（上海）有限公司
电气自动化
主管/工程师
36
秦炜
杭州新松机器人自动化有限公司
工业自动化
技术总监/高工
53
三、赛项目的
工业机器人作为《中国制造2025》规划提出重点发展的智能制造装备之一，正悄然改变着传统制造业的用工模式，随着人口红利的消退、以人为主的生产模式正逐渐向以机器人为主的模式转变，并对人才培养提出了新要求，一是需要对大批原有从业人员的专业知识和专业技能进行再培训、再提升；二是需要培养大批既有较强的专业理念知识，又有熟练的工业机器人安装、调试、运行与维护技能，且熟悉工业机器人的新知识、新技能的技能型人才。
通过赛项的组织实施，以工业作业型机器人为载体瞄准制造业前沿技术，可以促进中职校机电相关专业服务产业发展能力的提升，促进机器人领域发展所需的技能应用型人才培养，提高我国工业机器人应用技术的推广与应用技术水平。
通过赛项可以重点考核和展示参赛选手掌握：
1.工业机器人的现场安装、接线及机器人参数的设置；
2.工业机器人工作坐标点的示教；
3.工业机器人的通信功能，如与RFID的数据传输；
4.工业机器人生产运行与维护；
5.工业机器人的故障诊断。
四、赛项设计原则
（一）坚持公开、公平、公正；
赛前公布竞赛平台的设备名称，公布操作工艺规范和评分要求，公布考核内容及配分，严格按照评分标准评定比赛成绩，做到比赛内容、比赛过程公开、公平与公正。
（二）赛项关联职业岗位面广、人才需求量大、职业院校开设专业点多；
2015年5月，国家发布了《中国制造2025》规划，提出将广泛应用于汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业领域的工业机器人，作为大力推动与突破发展的重点领域产品。
据国际机器人联合会（IFR）统计，2014年全球工业机器人销量22.5万台，中国销售5.6万台，增幅54%，约占全球市场份额25%，成为全球最大的机器人市场。
预计到2017年，中国工业机器人销售将达到10万台，工业机器人保有量将超过40万台。
工业机器人的广泛应用，对人才培养提出了新要求，急需工业机器人应用、维护与维修等方面的技术技能应用型人才，这就无形中带动了一大批与机器人相关的就业岗位。
赛项以工业机器人为载体，将中职校机电技术应用、电气运行与控制、计算机应用、机械制造技术、机电设备安装与维修、工业自动化仪表等多个专业的培养方向整合，覆盖机电、汽车、包装等多个行业多种实际操作技能，以成熟稳定的水平多关节工业机器人为竞赛平台，考察工业现场机器人的装备、调试与操作能力，对培养相关专业学生的综合应用能力有着重要的意义。
（三）竞赛内容对应相关职业岗位或岗位群、体现专业核心能力与核心知识、涵盖丰富的专业知识与专业技能点；
赛项包含了工业机器人的安装、调试、编程及故障排除等内容，涵盖了工业机器人装调、维护保养、故障诊断与排除等职业岗位日常工作任务，体现了工业机器人应用与维护、可编程控制、传感检测、低压电气控制等核心知识和技能。
同时借鉴世界技能大赛的经验，在技能上更加注重标准化、规范化操作、专业基本功的展示，紧密联系企业岗位技能，同时兼顾到学生就业的特点，突出提高工业机器人等机电设备装调维修岗位能力的科学化、标准化、规范化，以提升个人就业能力。
（四）竞赛平台成熟。
根据行业特点，赛项选择相对先进、通用性强、社会保有量高的设备与软件。
赛项竞赛平台成熟，包含了从工业机器人最基本指令的练习到指令的综合应用、工业机器人工作站的安装到维护、工业机器人工作站故障的检测到排除等内容。
2014年，在全国机械职业教育教学指导委员会、浙江省教育厅、机械工业教育发展中心的组织下，成功举办了全国教师大赛“工业机器人与检测系统编程调试”中职组赛项，该赛项得到了广大院校的积极响应、支持和认可，社会影响反应良好。
五、赛项方案的特色与创新点
（一）竞赛内容层面：
本赛项针对工业机器人的应用主要集中在安装与调试、运行与维护等岗位，方案强化了工业机器人基本指令练习，工业机器人坐标点示教，工业机器人本体的组装，工装夹具的安装，参数的设置，运行与维护，故障检测与维修等专业核心技能项目的考核；并结合当前物联网信息技术的快速发展，加入了RFID射频识别功能，丰富竞赛内容的多样性；尤其是竞赛平台结合生产实际创新性的采用智能装配单元，再现工业机器人现场装配过程，可以完美的将平时的示教训练与企业实际生产装配工艺、智能制造相结合的特点。
（二）竞赛过程层面：
赛项以工业机器人实施装配作业过程为背景，以企业或实际生活中的实际任务为驱动，每个任务的实施既有一定的连贯性，也充分考虑到分项目实施的具体评分机制与要点；赛项坚持个人职业创新发展和完善个人职业素养相结合，来完成整个赛项的组织与实施，做到整体比赛与分体项目的有机融合的特点。
（三）资源转换层面：
赛项将联合专家、合作企业、获奖优秀指导教师等将考核内容设计成教学任务，共同开发制作工业机器人装调视频、微课等碎片化教学资源，可供院校日常教学使用，促进参赛学校交流和学习，推进中等职业学校课程改革与创新，体现了竞赛与日常教学相结合的特点。
六、竞赛内容简介（须附英文对照简介）
竞赛平台采用一套工业机器人工作站，以工业机器人实施工业作业为背景，以工作项目为任务驱动，通过工业机器人的安装、调试、编程与故障诊断；通过任务实施对比赛选手进行综合考核，同时考核参赛选手的工作效率、质量意识、安全意识和职业素养等，竞赛内容有以下五个方面：
（一）工业机器人工作站的装调：
完成机器人本体上气动夹具和托盘支撑架的组装、电气控制箱器件和电路的装接，并完成机器人参数的设置。
（二）工业机器人工作站故障诊断：
完成故障设置箱故障点的排除。
（三）工业机器人坐标点示教：
完成原点坐标初始化及任务要求的坐标点示教。
（四）工业机器人基本指令使用：
完成轨迹运动控制单元上的图形对应基本指令的示教演示。
（五）工业机器人生产运行与维护：
通过智能装配单元再现实际生产任务（将不同颜色的小球安装到矩阵盘不同的坐标点上，形成特定的装配图案）。
Thecompetitionsystemisindustrialrobotworkstation,itexaminesplanability,workefficiency,quality&safetyawarenessandprofessionalattainment,etc.throughinstalling,debugging,programmingandtroubleshooting,competitioncontentcontains:
1.Industrialrobotworkstationinstallationandadjustment:
assemblepneumaticclampandtraysupport,installandconnectelectricalcontrolcabinetcomponentsandcircuit,andsetparameter.
2.Industrialrobotworkstationtroubleshooting:
troubleshootfaultpoint.
3.Industrialrobotcoordinatedemonstration:
initializeoriginanddemonstratecoordinate.
4.Industrialrobotbasicinstructionusing:
demonstratebasicinstructionoftrajectorymotioncontrolunit’sfigure.
5.Industrialrobotrunningandmaintenance:
simulateactualproductiontaskthroughintelligentassemblyunit（placelittleballswithdifferentcolorsondifferentcoordinatesonmatrixtoformspecifiedassemblypattern）.
七、竞赛方式（含组队要求、是否邀请境外代表队参赛）
中职组工业机器人工作站安装与维护为个人赛，每支参赛队由1名选手组成，在连续5小时竞赛时间内，共同完成工业机器人工作站的安装、接线、编程和调试、运行等工作任务，比赛总成绩满分100分。
1.以省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团、计划单列市（以下简称省）为单位组织报名参赛。
报名通过全国职业院校技能大赛网络报名系统统一进行。
2.根据预报名的名额确定正式参赛的名额，每省参赛队不超过4支，同一学校报名参赛队不超过1支。
3.参赛选手须为全日制中职学校和五年制高职院校一至三年级（含三年级）的同校在籍学生，年龄不超过21周岁（当年），即参赛当年7月1日前不满22周岁。
八、竞赛时间安排与流程
日期
时间
内容
地点
第一天
6:
00～15:
30
各参赛队、裁判员办理报到手续
酒店
16:
00～16:
30
领队会（分组抽签、赛前说明）
报告厅
16:
30～17:
00
选手熟悉赛场
（限定在观摩区，不进入比赛区）
赛场
第二天
8:
40-8:
40
选手检录、加密及入场
赛场
8:
40-9:
00
发放任务书、宣布注意事项、进入工位，进行赛前设备、材料检查
赛场
9:
00-14:
00
第一场竞赛（评分裁判在工作室工作）
赛场
12:
00-13:
00
参赛选手、裁判在赛场内就餐；指导教师在休息区就餐
赛场
14:
00-16:
00
评分裁判评分，竞赛选手到指定地点等候
赛场
第三天
8:
40-8:
40
选手检录、加密及入场
赛场
8:
40-9:
00
发放任务书、宣布注意事项、进入工位，进行赛前设备、材料检查
赛场
9:
00-14:
00
第一场竞赛（评分裁判在工作室工作）
赛场
12:
00-13:
00
参赛选手、裁判在赛场内就餐；指导教师在休息区就餐
赛场
14:
00-16:
00
评分裁判评分，竞赛选手到指定地点等候
赛场
第四天
10:
00～11:
00
闭赛式
报告厅
九、竞赛试题
赛项采取提前公开竞赛内容的方式进行比赛，赛前1个月在大赛指定网站上公布样题，题型、结构、技能点等内容与正式赛题相类似。
故障部分的具体内容属非公开部分，由正式赛题规定。
备有10套以上竞赛用试题，竞赛试卷由赛项监督组组长赛前随机抽取。
竞赛样题见附件一：
中职组“工业机器人工作站安装与维护”赛项样题。
十、评分标准制定原则、评分方法、评分细则
（一）评分标准的制定原则
根据大赛组委会技术文件要求，依据选手完成工作任务的情况，按照赛项专家组制定的考核标准进行评分。
评价方式采用过程评价与结果评价相结合，工艺评价与功能评价相结合，能力评价与职业素养评价相结合，满分为100分。
（二）评分方法
1.赛项裁判组负责赛项成绩评定工作，本着“公平、公正、公开、科学、规范、透明、无异议”的原则，分现场裁判和评分裁判。
2.现场裁判负责本次比赛各环节中，详细记录比赛现场选手操作情况，如故障排除情况、选手电气连接的状态等，并根据评分细则在评分表上给参赛队评分，或根据选手填写的有关表格和完成的步骤，经确认后根据评分细则当场评分。
3.参赛选手根据赛项任务书的要求进行操作，需要记录的内容要记录在比赛试题中。
4.现场裁判员对参赛队在比赛过程中的文明生产、安装工艺情况进行观察和评价，并对各参赛队的现场记录及答题试卷根据评分细则评分。
5.裁判长负责统分，不参与具体评分。
6.竞赛涉及的知识和技能点，评分方法以及配分：
序号
评分项目
知识、技能点
评定方法
分值
1
工业机器人工作站的安装
电气原理图识读、电器元件安装、工艺规范、电气线路连接等
根据选手完成情况按照评分细则给分
25分
2
工业机器人工作站故障诊断
工业机器人故障知识点的掌握、传感器的原理
根据选手完成和记录情况按照评分细则给分
15分
3
工业机器人工作坐标点示教
工业机器人示教器的使用
根据选手完成和记录情况按照评分细则给分
10分
4
工业机器人基本指令使用
工业机器人编程指令的掌握
根据选手完成情况按照评分细则给分
10分
5
工业机器人生产运行与维护
读懂机器人编程指令并能进行简单应用及坐标点的计算
根据选手完成情况按照评分细则给分
35分
6
职业素养与安全意识
安全操作，操作规范，着装合格，正确使用工具
根据选手表现情况按照评分细则现场给分
5分
（三）评分细则
一级指标
比例
二级指标
比例
工业机器人工作站的安装
25%
1.工作站的安装与接线
10%
2.工业机器人本体的组装
10%
3.工业机器人控制器参数的设置
5%
工业机器人工作站故障诊断
15%
1.工业机器人工作站故障现象描述
5%
2.工业机器人工作站故障排除方法
10%
工业机器人工作坐标点示教
10%
1.工业机器人原点坐标初始化
2%
2.工业机器人工作坐标点示教
5%
3.工业机器人托盘坐标点示教
3%
工业机器人基本指令使用
10%
1.直线轨迹
3%
2.圆形轨迹
3%
3.曲线轨迹
4%
工业机器人生产运行与维护
35%
1.逻辑控制器程序的修改
4%
2.RFID信息的读取
4%
3.工业机器人控制器程序的修改
27%
职业素养与安全意识
5%
安全操作，操作规范，无事故，赛位清洁、着装合格，正确使用工具
5%
总计
100%
（四）名次排定
按比赛成绩从高分到低分排列参赛队的名次。
竞赛成绩相同时，完成工作任务所用时间少的名次在前。
若相同，取并列名次。
十一、奖项设置
（一）参赛选手奖励
赛项只设团体奖，设一、二、三等奖。
以实际参赛队总数为基数，一、二、三等奖获奖比例分别为10%、20%、30%（小数点后四舍五入）。
（二）指导教师奖励
获得一等奖的参赛队的指导教师获“优秀指导教师奖”。
十二、技术规范
（一）专业知识及技能要求
1.功能部件的机械安装调试技能
2.电气识图与电路连接
3.PLC应用及调试技术
4.工业机器人编程及调试技术
（二）赛项使用平台相关标准：
1.工业机器人安全规范（GB11291-89）
2.装配机器人通用技术条件（GBT26154-2010）
3.工业机器人、安全实施规范（GB/T20867-2007）
4.机械设备安装过程施工及验收规范（GB50231-1998）
5.工业机器人性能规范及其试验方法（GB/T12642-2001）
十三、建议使用的比赛器材、技术平台和场地要求
（一）比赛设备建议采用浙江天煌科技实业有限公司（天煌教仪）研制的THMSRS-1型工业机器人工作站安装与维护实训平台，工具及耗材统一提供。
（二）技术平台组成如下：
竞赛平台是一个典型的工业机器人工作站，由工业机器人、智能装配单元、轨迹运动控制单元、RFID自动识别单元、电气控制单元五部分组成。
可以完成工业机器人基本指令练习，工业机器人坐标点示教，工业机器人本体的组装，工装夹具的安装，参数的设置，运行与维护，故障检测与维修等专业核心技能训练项目。
1.水平多关节工业机器人由工业机器人本体、机器人控制器、手持示教器组成，参数如表1。
在工业机器人Z轴前端通过连接法兰装备真空吸盘及货叉，可进行吸取、搬运、放置等操作。
表1:
X轴
Y轴
Z轴
R轴
轴规格
臂长（mm）
250
250
150
-
旋转范围（°）
±140
±144
-
±360
马达输出AC（W）
200
150
50
100
减速机构
减速器
谐波齿轮驱动
谐波齿轮驱动
滚珠螺杆
谐波齿轮驱动
传导方式
马达～减速器直接连接
直接
减速器～输出直接连
直接
反复定位精度※1（XYZ：
mm）（R：
°）
±0.01
±0.01
±0.004
最高速度（XYZ：
m/sec）（R：
°/sec）
5.1
1.1
1020
最大搬运重量（kg）
5
标准周期时间：
2kg可搬运时※2（sec）
0.59
R轴允许惯性力矩※3（kgm2）
0.05kgm2（0.5kgfcms2）
动作限位设定
1.软限制2.限位器（X、Y、Z轴）
主机重量（kg）
21
I/O端口
输入16点输出8点
输入有效信号
低电平有限
2.智能装配单元包含：
供料装置、矩阵式安装台。
其中，供料装置可将物料自动排序，物料采用直径为8mm的塑料小球，有红黑白三种颜色，在出料口装有色标传感器，区分小球颜色；矩阵式安装台为铝质材料平台，安装台上可以放置两个矩阵盘，矩阵盘上以矩阵形式均匀地分布着16×32个凹槽，矩阵盘上装有RFID电子标签，工业机器人根据任务要求将小球装配到指定的凹槽内，放置完成后并根据RFID电子标签的信息将矩阵盘放置到指定的位置。
3.轨迹运动控制单元：
有多种形状的图案，如直线、半圆弧、三角形等，用于各种基础指令的练习。
4.RFID自动识别单元：
采用西门子RFID读写器，可以完成RFID标签信息的读取。
5.电气控制单元：
包含电气控制箱和故障设置箱。
其中，电气控制箱由逻辑控制器、断路器、传感器、漏电保护器等器件组成，用于控制整个平台的运行；故障设置箱用于设置人为故障，实训故障诊断排除能力，通过无线管理故障的设置。
6.产品基本配置
（1）基本配置
序号
名称
主要部件、器件及规格
数量
备注
1
实训平台
1600mm×1040mm×1400mm
1台
2
工业机器人
三种可选
YK500XGL
1套
雅马哈
3
RH-3FH55
1套
三菱
4
THL500
1套
东芝
5
RFID检测系统
西门子RFID
1套
6
逻辑控制器
FX3G-14MT
1套
7
直流减速电机
DC24V，20r/min
1台
8
矩阵盘
16×32cm，均匀的分布着16×32个凹槽
2个
9
塑料小球
直径8mm，红黑白三种
各200个
10
供料单元
由料盘、滑道等组成
1套
11
故障设置箱
可无线设置故障点
1个
12
轨迹运动控制单元
16×20cm，铝合金
1套
13
电气控制箱
包含开关电源、漏电保护器、断路器、继电器、传感器、色标传感器、连接线等
1个
（2）配套工具及耗材
序号
名称
主要组成器件
数量
备注
1
配套工具
通信电缆、工业机械手通信电缆、小一字螺丝刀、小十字螺丝刀、长柄螺丝刀、剪刀、剥线钳、电工钳、尖嘴钳、斜口钳、40W电烙铁、焊锡丝、试电笔、活动扳手、万用表及书写工具等。
1套
2
耗材
23芯线（RV0.4mm2/23×0.15mm）、管形绝缘端子（E-07508黑）、保险丝、号码管、接线端子、电工胶带、焊锡丝、螺杆、螺母、垫片等若干。
1套
（三）赛场要求
1.赛场每个比赛赛位按照7.5m2/工位设置，每个工位应配备台式计算机（配备UPS）或笔记本1台、工作准备台1张、电脑桌1张、凳子2张。
2.每个竞赛赛位提供AC220V交流电源，提供独立的电源保护装置和安全保护措施。
3.赛场设置备用电源1路。
4.赛场规划参观通道，规划体验区域。
5.使用赛场楼层卫生间，赛点设医疗站。
6.赛场防止干粉灭火器20台，赛点备用消防车1台。
7.赛场屏蔽通信信号。
十四、安全保障
1.选手在排除电气故障时遵守《电工守则》相关规定，注意安全。
2.参赛选手除应遵守本安全规程外，还应遵守同类数控机床的安全规程。
3.选手在电气连接及故障排除时须穿电工绝缘鞋。
4.正确使用万用表等测量仪器，防止使用不当对测量仪器损坏。
5.操作者必须全面掌握本赛项所用工业机器人操作使用说明书的内容,熟悉本赛项所用工业机器人的一般性能和注意事项，禁止超性能使用。
6.组件或部件装好经检查合格后，必须加妥善防护措施，以防止水汽、污物及其他脏东西进入内部。
7.对气动部件和工业机器人功能部件进行装调时，不得用铁锤敲打，应用橡皮锤、紫铜棒或专用装配工具进行操作。
8.保持工业机器人部件上各外露件如螺钉、销钉、标牌、轴头及发蓝、电镀等件均应整齐完好，不许有损伤现象，以确保设备良好。
9.安装在同一位置的螺钉，应保证长短一致，紧固，符合工艺规定的要求。
10.工业机器人运行调试时，应将工业机器人运行速度设置在5～10%之间，避免速度过快造成安全事故。
特别是选手在进行计算机编程时要及时存盘，避免突然停电造成数据丢失。
11.为保证安全，参赛选手须按职业规范着装。
男选手严禁穿短裤、背心、凉鞋和拖鞋；女选手严禁穿裙子、凉鞋和高跟鞋进入竞赛场地，并须戴工作帽。
12.赛场周围设立警戒线，防止无关人员进入，发生意外事件。
在具有危险性的操作环节，裁判员要严防选手出现错误操作。
13.大赛期间有组织的参观和观摩活动的交通安全由赛区组委会负责。
赛项执委会和承办院校须保证比赛期间选手、指导教师和裁判员、工作人员的交通安全。
14.各省、自治区、直辖市
升级会员 