机器人竞赛任务书.docx
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机器人竞赛任务书
竞赛任务书
选手须知：
1.任务书共19页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在4小时内完成任务书规定内容。
3.竞赛设备包含1台计算机，参考资料（工业机器人操作手册、视觉控制器操作手册、PLC控制器操作手册、工业机器人初始程序）放置在“参考资料”文件夹中。
选手在竞赛过程中利用计算机创建的软件程序文件必须存储到“技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作
为竞赛成果予以评分。
计算机编辑文件请实时存盘，建议10-15分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过十五分钟。
4.任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的
信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
5.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将
取消参赛队竞赛资格。
参赛组别：
竞赛场次：
第场赛位号：
第号
竞赛平台简介
全国职业院校技能大赛中职组“机器人应用技术”赛项的竞赛平台为
CHL-DS-01型竞赛平台，如图1所示，工作站以3C典型产品的生产装配过程为主线，包含了涂胶、搬运码垛、视觉分拣、装配、锁螺丝、检测等工艺过程。
同时工作站集成配套了离线编程软件（RobotArt竞赛版），软件中内嵌工作站
三维模型环境，可以直接实现计算机辅助编程应用，如图2所示
图1CHL-DS-01竞赛平台图2RobotArt竞赛版
涂胶单元提供了完全不同的5条轨迹，用以模拟复杂轮廓的产品外壳，同
时提供了离线编程应用时工件校准所需的辅助坐标系，如图3所示。
图3涂胶单元
码垛组件由平台A、平台B和物料组成。
平台A为斜台设计，可容纳单个
物料顺序排列，模拟传送带的物料运送；平台B为标准平台设计，可容纳多个
物料多种形态多层码放。
在平台B的物料码放方式要求如图4所示。
图4码垛组件及码垛姿态要求（四个竖着，两个横着摆放）
竞赛平台提供了1个整体料架，包括芯片原料料盘、盖板原料位、产品成
品位和芯片回收料盘，如图5所示，其中芯片原料料盘和芯片回收料盘对于不同类型的芯片的位置序号如图6所示。
图5整体料架
竞赛平台提供了4种模拟芯片，每种芯片分别用不同颜色（分为A类和B
类）加以区分，如图7所示。
竞赛评分时，根据任务书的初始状态要求摆放,
颜色排列顺序由评分裁判演示前指定
图7芯片种类及颜色
竞赛平台提供了4种电子产品底板用以表示不同产品型号和规格，每种型号各1个，每种产品所要求的芯片种类、数量、颜色及位置均有所区别，如图8所示。
每种产品都可以安装统一尺寸的盖板并利用螺丝锁紧，产品编号A03
A04A05和A06o
竞赛平台提供了4工位的装配检测单元，如图9所示，可用于固定产品底
板，在完成安装后，由PLC控制气缸和指示灯动作，实现产品的模拟检测工序。
图9安装检测工位
其中1号装配检测工位的装配爆炸如图10所示，所有紧固用螺丝和升降
气缸的传感器并未在图中表示，1号工位与2号工位的安装方式为镜像对称，1
号工位与3号工位安装方式完全相同，2号工位与4号工位安装方式完全相同
图10装配检测工位机械装配爆炸图
同时竞赛平台的工业机器人系统已按照初始程序完成恢复操作，内置信号如表
1、表2所示。
表1工业机器人输入信号表
10板地址
信号名称（DI）
功能描述
对应关系
对应IO
0
Area_1_detection_finish
测试1区完成检测
PLC
Q12.0
1
Area_2_detection_finish
测试2区完成检测
PLC
Q12.1
2
Area_3_detection_finish
测试3区完成检测
PLC
Q12.2
3
Area_4_detection_finish
测试4区完成检测
PLC
Q12.3
4
Continue
继续
PLC
Q12.4
5
Stop
急停
PLC
Q12.5
6
Mode
模式切换
PLC
Q12.6
7
Result
PLC检测结果
PLC
Q12.7
8
VacSen_1
真空检知（双）
工具
9
VacSen_2
真空检知（单）
工具
10
Res
复位
PLC
Q8.0
11
Screw_Arrive
螺丝到位
工具
12
torque
扭矩检知
工具
13
CCD_OK
视觉OK信号
CCD
OR
14
CCD_Finish
视觉完成
CCD
GATE
15
CCD_Running
视觉运行
CCD
READY
表2工业机器人输出信号表
IO板地址
信号名称（DO
功能描述
对应关糸
对应IO
0
GO10_1_2
放料完成组信号
（1）-PLC
I3.0
1
⑵-PLC
I3.1
2
PutFinishAffirm
放料完成确认
PLC
I3.2
3
BVAC1
破真空（单）
工具
4
Grip
码垛夹爪
工具
6
ScrewHit
打螺丝
工具
7
HandChangeStart
快换装置
工具
8
Vacunm_1
真空（双）
工具
吸螺丝
工具
9
Vacunm2
真空（单）
工具
10
AllowPhoto
允许拍照
CCD
STEP0
11
CCD
DI0
12
GO10_11_14
CCD组信号
CCD
DI1
13
CCD
DI2
14
CCD
DI3
15
SeeneAffirm
场景确认
CCD
DI7
平台在计算机“参考资料”文件夹中提供了PLC的初始程序，同时竞
赛平台的PLC已按照初始程序完成恢复操作，内置信号如表3、表4所示
表3PLC输入信号表
序号
地址
功能注解
序号
地址
功能注解
1
I0.0
急停
13
I1.4
升降气缸3上限
2
I0.1
编程/运行
14
I1.5
升降气缸3下限
3
I0.2
启动
15
I1.6
升降气缸4上限
4
I0.3
停止
16
I1.7
升降气缸4下限
5
I0.4
自动启动
17
I2.0
推动气缸1伸出位
6
I0.5
暂停
18
I2.1
推动气缸1缩回位
7
I0.6
重新
19
I2.2
推动气缸2伸出位
8
I0.7
点对点/补偿
20
I2.3
推动气缸2缩回位
9
I1.0
升降气缸1上限
21
I2.4
推动气缸3伸出位
10
I1.1
升降气缸1下限
22
I2.5
推动气缸3缩回位
11
11.2
升降气缸2上限
23
12.6
推动气缸4伸出位
12
11.3
升降气缸2下限
24
12.7
推动气缸4缩回位
表4PLC输出信号表
序号
地址
功能注解
序号
地址
功能注解
1
Q0.0
升降气缸1
13
Q1.4
红色指示灯1
2
Q0.1
升降气缸2
14
Q1.5
绿色指示灯1
3
Q0.2
升降气缸3
15
Q1.6
红色指示灯2
4
Q0.3
升降气缸4
16
Q1.7
绿色指示灯2
5
Q0.4
推动气缸1
17
Q2.0
红色指示灯3
6
Q0.5
推动气缸2
18
Q2.1
绿色指示灯3
7
Q0.6
推动气缸3
19
Q2.2
红色指示灯4
8
Q0.7
推动气缸4
20
Q2.3
绿色指示灯4
9
Q1.0
检测指示灯1
21
Q2.4
启动停止指示灯
10
Q1.1
检测指示灯2
22
Q2.5
自动启动指示灯
11
Q1.2
检测指示灯3
12
Q1.3
检测指示灯4
注意：
工作站处于运行模式时，工作站正面的安全光栅启动，触发会引起
报警，导致工作站运行暂停，属于危险动作
任务一机械及电气安装调试
安装工艺要求：
1.电缆与气管分开绑扎，第一根绑扎带距离接头处60±5mm其余两个绑
扎带之间的距离不超过50±5mm绑扎带切割不能留余太长，必须小于1mm
美观安全。
气路捆扎不影响工业机器人正常动作，不会与周边设备发生刮擦勾连。
2.电缆和气管分开走线槽，气管在型材支架上可用线夹子绑扎带固定，两
个线夹子之间的距离不超过120mm走线槽的气管长度应合适，不能折弯缠绕和绑扎变形，不允许出现漏气。
3.机械安装需选择合适工具，按提供模块零件完成单元装配，安装完毕后
机械单元部分没有晃动和松动。
执行元器件气缸动作平缓，无强烈碰撞。
（一）工业机器人工具快换系统的安装及接线
1.将现场实际提供的工具快换系统的法兰端快换模块安装到工业机器人的第六轴法兰盘上，销钉孔对齐；
2.完成法兰端快换模块气路接线，包括锁定气路和工具控制气路。
要求正
压气路用蓝色气管，负压气路用透明气管。
3.通过工作站侧面气路调压阀，将气路压力调整到0.4-0.6MPa,并打开过滤器末端开关，测试气路连接的正确性。
（二）检测单元机械装配、传感器电路接线和气路连接
1.根据功能要求，使用手动工具完成装配检测单元的1号和2号装配检测工位；
2.根据功能要求，将1号和2号检测工位的推动气缸和升降气缸位置传感器、检测LED灯、检测指示灯的信号线全部连接到端子排上，要求连接可靠，不允许出现短路和断路问题
3.完成1号和2号检测工位各气缸到阀岛的气路连接，阀岛部分的所有气
管均要按工艺要求绑扎。
设备原3号和4号检测单元的电气线路和气路不需要
选手重新绑扎。
（三）PLC控制系统的10接线
1.根据表3和表4提供的PLC控制系统I0信号表，完成控制面板上的PLC控制线路接线，按工艺要求把线缆进行捆扎；
2.利用操作面板上的触摸屏的手动界面，对接线进行测试，确认功能正确；
（四）工业机器人的初始状态调整
通过示教器手动操纵工业机器人，使其姿态处于安全工作初始姿态，即工
作原点，如错误！
未找到引用源。
所示，并将此点命名为Home具体要求如下：
1.第1轴关节角度为0°；
2.第2轴关节角度为-15°；
3.第3轴关节角度为+15°;
4.第4轴关节角度为0°；
5.第5轴关节角度为+90°;
6.第6轴关节角度为0°；
根据表1、表2补齐工业机器人所缺IO信号，以满足后续任务功能要求。
（五）离线编程三维环境搭建
1.利用现场提供的测量工具，完成对工作站台面上所有设备组件的布局尺寸测量；
2.利用竞赛现场提供的电脑，打开“RobotArt竞赛版”软件，根据实际测量结果，对三维环境中的设备组件进行位置调整，满足后续离线编程应用要求；
3.工作站原型文件可通过工具栏“工作站”按钮打开使用，通过工具栏“另
存为”按钮保存到“技能竞赛”文件夹中，文件重命名为“三维环境”，请
勿擅自更改文件后缀。
软件操作过程中注意随时保存比赛成果
4.完成三维环境搭建并完成另存为操作后，将“三维环境”工程文件，再次通过工具栏“另存为”按钮，保存到“技能竞赛”文件夹中，文件分别
重命名为“涂胶编程”、“码垛编程”，请勿擅自更改文件后缀。
任务二工业机器人基础操作
（一）工具TCP标定
1.按照规范手动在工业机器人末端法兰处安装标定工具（夹爪工具）；
2.依照操作规范，利用工作台上提供的标定辅助点，采用4点法完成对标
定工具的TCP标定操作；创建名称为“tTCP'的工具;
3.通过工作站提供的TCP标定尖点，利用定义该工具的TCP参数，要求:
（1）TCP坐标系X轴方向与工业机器人基坐标系的
X轴平行，方向相反;
（2）TCP坐标系Y轴方向与工业机器人基坐标系的
丫轴平行，方向相同;
（3）TCP坐标系Z轴方向与工业机器人基坐标系的
Z轴平行，方向相反;
4.通过机器人自动测算出工具实际MASSS;
注意：
比赛开始1个小时后不再接受该任务的评分申请
5.完成标定后，手动取下夹爪工具并恢复原状，放回工作台的工具支架上
序号
项目名称
数值
1
X
2
Y
3
Z
4
Mass
表5工具TCP标定信息
任务三外壳涂胶及产品码垛
（一）外壳涂胶
利用竞赛现场提供的电脑，使用“RobotArt竞赛版”软件，打开任务一中保存的“涂胶编程”工程文件，完成基于工作站的外壳涂胶工艺离线编程操作。
软件操作过程中注意随时通过工具栏中的“保存”按钮对工程文件进行保存。
软件离线编程结果和工作站实际运行结果均作为评分要求。
涂胶工艺过程具体要求：
1.工艺过程的起始点为工作原点；
2.工业机器人自动完成涂胶工具的抓取动作；
3.要求涂胶工具的尖点依次沿涂胶单元（图3）上的编号为④、②、⑤的轨迹完成涂胶连续动作，涂胶完每条轨迹后，机器人在该轨迹结束点等待2S再进行下一条轨迹涂胶；
4.涂胶过程中，要求涂胶工具的尖点始终位于涂胶单元轨迹线槽的中心
线，偏离涂胶单元平面上方5mn距离；
5.完成所有涂胶轨迹后，工业机器人自动完成涂胶工具的放回动作；
6.工艺过程的结束点为工作原点；
7.涂胶过程中工具不可掉落，不得发生碰撞干涉；
8.涂胶过程中，除了工具取放和入刀退刀路径之外，其它路径运行速度设
置为0.25m/s；
9.涂胶过程中，闯光栅后，机器人停止当前路径，安全返回HOM位暂停
1S后，从停止点开始继续运行涂胶轨迹。
（二）产品码垛
利用竞赛现场提供的电脑，使用“RobotArt竞赛版”软件，打开任务一中保存的“码垛编程”工程文件，完成基于工作站的产品码垛工艺离线编程操作软件操作过程中注意随时通过工具栏中的“保存”按钮对工程文件进行保存软件离线编程结果和工作站实际运行结果均作为评分要求。
码垛工艺过程具体要求：
1.工艺过程的起始点为工作原点；
2.工业机器人自动完成夹爪工具的抓取动作；
3.工业机器人利用夹爪工具，将所有物料从平台A依次抓取按照指定姿态摆放到平台B,在平台B的物料码放方式要求如图4所示；
4.工业机器人由平台A拾取物料时，需从底部拾取，不得从顶部拾取；
5.工业机器人在平台B码垛物料时，可自由选择摆放顺序，但最终物料摆放姿态需与要求相同；
6.工业机器人自动完成夹爪工具的放回动作；
7.工艺过程的结束点为工作原点；
8.码垛过程中工具、物料不可掉落，不得发生碰撞干涉。
9.机器人程序能对整个码垛工艺过程进行节拍测试，并将整个工艺环节的
真实时间显示在机器人示教器上，维持3-5s时间；
任务四异形芯片分拣和安装
根据任务书要求，对视觉检测组件进行设置实现对异形芯片的颜色、形状
等特征参数的识别和输出，对PLC和工业机器人进行编程实现电子产品装配及质量检测任务。
最后系统进行联调操作，在规定时间内流畅自动完成所有工艺过程。
评分时采用工作站运行模式，工业机器人可手动模式或自动模式连续运行程序完成整个过程的演示（自动模式酌情加分），仅一次机会。
分拣、装配过程中注意事项：
1.芯片原料区初始状态下未摆放任何芯片的位置，称为空位。
只可使用吸盘工具对芯片空位进行探测，在探测出空位后不得再出现吸盘上无物料空吸现象；拾取异形芯片的顺序可自行决定，在拾取和安装芯片过程中，不得掉落；吸盘工具安装芯片时，工具不能出现抖动现象；
2.异形芯片的颜色和形状检测通过视觉检测组件完成，每个芯片只允许利用视觉检测一次，芯片原料区排序后每个位置只能拾取一次，回收区芯片不得再拾取；
3.所编写的工业机器人程序，要尽可能的满足高效率的生产要求，整个任务过程中，机器人速度和路径要设置合理，运行安全，不允许出现撞机现象；
4.完成所有工业机器人和PLC的程序编制后，将工作站切换到运行模式，完成对系统的联调；
5.锁螺丝工序中，锁紧顺序可自行决定，螺丝处于锁死状态，螺丝锁紧过程中要求螺丝不得掉落，不得出现工业机器人运行错误或力矩报警；
6.芯片料盘芯片摆放位置编号参考竞赛平台简介中图6,产品和料盘的初始状态如表6，原料区初始化芯片数目统计如表7，产品目标安装状态如表8。
表6产品及料盘初始状态
序号
项目
状态
1
A03产品
放置在1号工位，摆满芯片
2
A04产品
放置在2号工位，摆满芯片
3
A05产品
放置在3号工位，摆满芯片
4
A06产品
放置在4号工位，摆满芯片
5
芯片原料料盘
不确定，颜色随机排列
6
芯片回收料盘
无芯片
表7原料区初始化芯片数目统计
芯片原料区
三极管原料区
电容原料区
集成电路原料区
CPU原料区
颜色
红色
黄色
随机
随机
随机
数量
3
3
6
7
3
表8产品目标状态
产品
芯片位置
芯片类型
芯片颜色
A03
1
CPU
蓝色
2
集成电路
红色
3
电容
蓝色
4
电容
黄色
5
三极管
黄色
A04
1
CPU
蓝色
2
集成电路
灰色
3
电容
黄色
4
电容
蓝色
5
三极管
红色
A05
1
CPU
灰色
2
集成电路
灰色
3
电容
黄色
4
三极管
黄色
5
三极管
红色
A06
1
CPU
蓝色
2
集成电路
红色
3
集成电路
灰色
4
电容
蓝色
5
三极管
红色
工作站产品分拣、装配流程及要求如下：
1.将A03产品安装到1号检测工位，将A04产品安装到2号检测工位，将A05产品安装到3号检测工位，将A06产品安装到4号检测工位，初始状态为所有产品摆满芯片、盖板安装完毕（不锁螺丝），芯片原料区有芯片，如表6所示；
2.工业机器人工艺过程的起始点和结束点均为home点；
3.将工作站切换到运行模式，按下启动和自动启动按钮后，启动指示灯和自动启动指示灯均亮，所有工位处于初始位置；
4.第一次检测，对A03、A04、A05和A06产品同时进行检测，检测结果均为0K，绿灯亮2s后熄灭；再次对A03、A04、A05和A06产品同时进行检测，检测结果均为NG,红灯亮2s后熄灭；
5.不经视觉检测设备，使用吸盘工具，探测出芯片原料区的空位置；
6.利用当前芯片原料区的空位将原料区所有剩余的异形芯片按颜色进行分
类：
三极管，从14位置红色芯片与黄色芯片交替放置；电容，A类芯片从21
号位置开始依次往后摆放，B类芯片从26号位置开始依次往前摆放；集成电路，A类芯片从5号位置开始依次往后摆放，B类芯片从12号位置开始依次往前摆放；
8拆除A06产品盖板，拆除A06产品中的芯片，通过视觉检测放置到芯片回收区，CPU放置在4号位置，集成电路放置在11、12号位置，三极管放置在14号位置，电容放置在25号位置；
9.拆除A03、A04和A05产品盖板，放置于盖板原料区，利用A06产品作为过渡，利用视觉设备检测A03、A04产品中所有芯片，并比较相应位置的芯片颜色，颜色相同的芯片则放回原位，颜色不同的芯片则互换；
10.第二次检测对A03和A04产品同时进行检测，A03检测结果为NG,红灯亮，3秒后熄灭,A04检测结果为0K，绿灯亮，3秒后熄灭；
11利用视觉设备检测A05产品中芯片，将A03、A04、A05产品中芯片与表8中颜色进行对比并调整。
颜色相反的芯片放回原位，颜色相同的芯片中优先选中与表8中A06产品相应位置一致的芯片放置于A06产品中，其余放入回收区；
12.从原料区拾取与表8对应位置颜色相反的芯片补充到A03、A04和A05产品中，拾取芯片将A06产品补满，颜色与表8一致。
13.第三次检测利用吸盘工具拾取并依次安装A03、A04、A05和A06产品的盖板，依次对A06、A05、A04和A03产品进行检测（A06产品检测完成后，再检测A05产品，以此类推），A03、A04、A05和A06产品检测结果均为0K，绿灯同时亮3秒后，全部熄灭；
14.完成A03、A04、A05和A06产品的四角螺丝锁紧动作；
15.第四次检测，对A03、A04、A05和A06产品进行最后检测，A04和A06产品检测结果为0K（绿灯长亮），放置到成品区；A03和A05产品检测结果为NG（红灯长亮），放置到废品区，所有产品放置完毕后指示灯才同时熄灭。
16.CCD场景组的设置，三极管的检测在2号场景组，该场景组不能有其他产品检测，设置完成后将系统设定和场景组设定文件保存在“技能竞赛”中。
注意：
工作站处于运行模式时，工作站正面的安全光栅启动，触发会报警。
任务五PLC编程、触摸屏编程及系统联调
根据给定PLC的I/O地址表、任务三分拣及安装动作流程、安全光栅报警
要求，编写PLC全部功能程序。
PLC程序保存路径为“技能竞赛”，文件名
保存为PLC+场次+工位号（如第三场的04工位，文件名即为PLC304。
评分时需检验设备联机调试下的PLC程序、视觉场景设置、触摸屏以及工业机器人的功能，具体实现功能如下：
（一）PLC编程
（1）工业机器人与PLC的I/O通讯；
（2）.在编程模式下，启动指示灯及自动启动指示灯熄灭；利用已给触摸屏界面的按钮，能够控制相应气缸点动运动，点亮或熄灭检测灯；该种模式下按下启动及自动启动按钮均无效。
（3）.在运行模式下，按下启动按钮，启动指示灯点亮；按下自动启动按钮，自动启动指示灯点亮，所有工位处于初始位置（即推动气缸处于伸出位、升降气缸处于上升位、检测灯及检测结果灯均熄灭）；按下停止按钮，所有工位处于停止状态（启动指示灯及自动启动指示灯均熄灭，各工位升降气缸处于上升位、推动气缸处于缩回位）。
（4）产品检测功能，要求检测时推动气缸缩回，推动气缸缩回后升降气缸下降，检测LED灯闪烁（周期1秒）3秒。
检测结束后升降气缸升起、推动气缸伸出。
检测结束后，检测结果用指示灯表示，红色指示灯亮表示产品为废品，即NG绿色指示灯亮表示产品为成品，即OK
（5）在编程模式下，利用已给触摸屏界面的按钮，能够控制相应气缸点
动运动。
确定工作站的初始化状态，即装配检测单元1-4号工位全部处于安装
位置，检测器处于升起位置，检测器指示灯熄灭。
（6）工作站运行模式，工作站正面的安全光栅触发时，机器人停止，蜂
鸣器报警3秒，同时八盏指示灯依次点亮（间隔0.5秒），全部点亮后八盏指示灯依次熄灭（间隔0.5秒），点亮和熄灭没有顺序要求，自行决定。
（二）视觉功能应用及系统联调
1.对欧姆龙视觉系统进行场景设置，使其可以检测并提取各类芯片的颜色、形状等信息，并将信息传输到工业机器人控制器中；
2.机器人与视觉控制系统之间通讯方式采用以太网通讯方式，如采用10
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