福建省职业院校技能大赛中职组Z10机器人技术应用竞赛规程.docx

1、福建省职业院校技能大赛中职组Z10机器人技术应用竞赛规程2021年福建省职业院校技能大赛“机器人技术应用”赛项规程一、赛项名称赛项编号：Z-10赛项名称：机器人技术应用赛项组别：中职组竞赛形式：团体赛赛项专业大类：加工制造类二、竞赛目的赛项根据中职的教学要求和特点，考核选手工业机器人典型技术应用的安装调试、操作编程和优化维护等技术技能。促进竞赛与教学一体化，对接1+X证书制度试点，引导中职学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提升。对接工业机器人先进技术，促进师资队伍专业能力和技术服务水平的提升，推进以学生为主体的理实一体化教学实践，提高职业素养和弘

2、扬工匠精神，提高人才培养质量。三、竞赛内容赛项以工业机器人为核心单元，融合了工具快换、可编程逻辑控制器（PLC）、气动驱动、传感器、智能视觉检测、人机交互终端（HMI）等先进应用技术。以工业机器人在计算机/通讯/消费类电子产品行业（3C行业）中最典型的异形芯片插件工序为应用背景，涵盖了工业机器人系统的安装调试、集成应用与维护维修等工作领域，考核典型的涂胶、码垛、分拣、装配等工作任务，重点考察学生工业机器人系统的安装、编程、调试、维护、维修等专业能力和团队协作、质量控制、安全意识等职业素养，以及学生的综合职业能力。竞赛以2人一组组成团体进行比赛，在4小时内协作完成如下竞赛任务内容。（比赛结束后3

3、0分钟内完成全部功能演示和评分，允许选手完成任务后举手示意裁判提前进行演示，超过时间不再进行演示和评分）模块 A 工业机器人系统的安装调试（40分）模块 A-1工业机器人系统机械装调（完成工业机器人系统中的异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、涂胶码垛单元、工具快换系统、工艺工具等机械安装、气路连接和调试）。模块 A-2工业机器人系统电气装调（完成工业机器人系统中的异形芯片装配单元、控制面板、工业机器人 I/O 信号板、视觉控制器、光栅等电气连接和调试、）。模块 A-3 工业机器人系统建模（根据实际布局情况，在离线编程软件中完成系统设计和硬件环境的搭建）。模块 B 工业机器人系统的集成应用（50

4、分）编写工业机器人程序和 PLC程序，设计触摸屏，对视觉智能检测参数设置及流程编制，在离线编程软件中仿真设计，并实际验证 分步运行产品生产的工艺全流程。模块 B-1产品的外壳涂胶 模块 B-2产品的码（拆）垛模块 B-3产品异形芯片装配（异形芯片的拾取、检测、排序、分拣、安装、调整等）。模块B-4产品盖板装配与出入库（盖板的拆卸、安装、螺丝锁固等，产品的检测、反馈、调整、出库和入库等）。模块B-5产品生产优化与安全（产品生产工艺流程、生产效率的优化，全自动化生产，生产安全要求和急停报警功能等）。 模块 C 工业机器人的维护维修（10分）模块 C-1工业机器人操作维护（检测工业机器人运行是否正常

5、，完成工业机器人典型安装、维护，对工业机器人的各轴微校操作、转速计数器更新的标定操作等）。模块 C-2工业机器人参数标定（标定工具TCP 参数等）。竞赛日程安排：日期时间事项地点参加人员第一天9:00-14:00参赛队报到住宿酒店参赛队15:00-16:00领队会、场次抽签裁判长、监督、领队16:00-16:30熟悉赛场竞赛场地参赛队18:00封闭赛场竞赛场地第二天（上午）7:20-7:35参赛队检录竞赛场地参赛队、工作人员、监督7:35-7:50参赛队工位抽签竞赛场地参赛队、裁判、监督7:50-8:00选手赛前准备竞赛场地参赛队、裁判、技术人员、监督8:00-12:00正式比赛竞赛场地参赛队

6、、裁判、技术人员、监督第二天（下午）11:20-11:35参赛队检录竞赛场地竞赛场地参赛队、工作人员、监督13:35-13:50参赛队工位抽签竞赛场地参赛队、裁判、监督13:50-14:00选手赛前准备竞赛场地参赛队、裁判、技术人员、监督14:00-18:00正式比赛竞赛场地参赛队、裁判、技术人员、监督第三天（上午）7:20-7:35参赛队检录竞赛场地参赛队、工作人员、监督7:35-7:50参赛队工位抽签竞赛场地参赛队、裁判、监督7:50-8:00选手赛前准备竞赛场地参赛队、裁判、技术人员、监督8:00-12:00正式比赛竞赛场地参赛队、裁判、技术人员、监督第三天（下午）11:20-11:35

7、参赛队检录竞赛场地竞赛场地参赛队、工作人员、监督13:35-13:50参赛队工位抽签竞赛场地参赛队、裁判、监督13:50-14:00选手赛前准备竞赛场地参赛队、裁判、技术人员、监督14:00-18:00正式比赛竞赛场地参赛队、裁判、技术人员、监督四、竞赛方式1.竞赛以团体赛方式进行；2.每支参赛队2名选手，参赛选手必须是2000年5月1日之后出生的中等职业学校全日制在籍学生或五年制高职一至三年级（含三年级）全日制在籍学生，不限性别，不得跨校组队；凡在往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手，不再参加同一组别同一赛项的竞赛。3.指导教师须为本校专兼职教师，每队限报2名指导教师。五、竞赛试题赛项专

8、家组负责本赛项赛题的编制工作。赛题编制遵从公开、公平、公正原则，赛题在比赛时以任务书的形式发放，参赛队根据任务书的要求完成竞赛任务，赛前公布样题。六、竞赛规则（一）赛前准备1.在比赛日前一天，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，不得触碰赛位内任何物品。2.参赛队入场注意事项：（1）参赛选手应到达赛场后，接受工作人员对选手身份、资格和有关证件的核验；（2）每队的赛位由抽签确定，不得擅自变更、调整；（3）选手在竞赛过程中不得擅自离开赛场，如有特殊情况，须经裁判人员同意；（4）选手不得将手机、无线上网卡、移动存储设备、资料等与竞赛

9、无关的物品带入赛场；（5）选手应穿着统一服装和具备绝缘标志的电工鞋（自备）；（6）竞赛平台提供所有必须的工具设备、文具用品和安全帽等，选手不得携带任何个人工具进入赛场。（二）正式比赛1.赛前十分钟选手经裁判长允许进入工位，按设备清单检查竞 赛设备、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；3.参赛选手不允许未经现场裁判许可随意离开赛位；4.参赛选手应使用文明用语，不得言语及人身攻击裁判和赛场工作人员；5.参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

10、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。6.选手退场时不得将任务书、草稿纸、U盘、耗材工具等任何赛位物品带出赛场。7.为确保竞赛流程顺畅，工业机器人维护维修任务在独立平台 中进行，采用独立封闭竞赛环境，由两位参赛选手同时完成，评判后同时返回。竞赛开始后30分钟，由现场裁判依次带领参赛队到指定独立赛位完成本任务比赛。该任务竞赛时长为15分钟，若提前完成可示意裁判提前评判并返回原赛位。本任务操作时间和转场时间计算在正常竞赛时间范围内。（三）成绩评定成绩评定过程中

11、，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。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，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

12、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12m2（4m3m），标明竞赛工位号码，有明显区域划分，按防疫要求必须有隔断，工位过道间距至少2米以上。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600mm1200mm），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INT

13、EL i5-7500 CPU同级别或以上，显卡为AMD Radeon R7 430同级别或以上，内存为8GB 容量同级别或以上，硬盘为500GB 容量同级别或以上，安装Windows 10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/T 30976.1-30976.22.工业机器人坐标系和运动命名原则GB/T 16977-200

14、53.工业机器人编程和操作图形用户接口GB/T 19399-20034.工业机器人安全规范GB 11291-19975.工业机器人通用技术标准GB/T 14284-19936.电气设备用图形符号GB/T 5465.2-19967.机械安全机械电气设备第1部分GB 5226.1-20028.机械设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-01）9.电气设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-02）10.世界技能大赛机电一体化项目专业技术规范11.工业机器人集成应用职业技能等级标准12.工业机器人操作与运维职业技能等级标准 九、技术平台（一）技术平台要求技术平台以桌面式关节型六轴串

15、联工业机器人为核心，有涂胶 单元、码垛单元、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、快换工具单元、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 2200mm1350mm，整体高度 1500mm。图1 竞赛平台技术平台以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，如图所示，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。技术平台可实现所有竞赛内容，完全来源于工业应用现场的特征使其符合作为职业技能技术积累要求，用时也满足了职业院校不同专业学生针对工业机器人操作和编程技能的教学需求。 图2 异

16、形芯片插件工艺（1）小负载桌面式六轴串联工业机器人，是技术平台核心设备，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。（2）快换工具单元。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3 多种工艺工具（3）涂胶单元。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，如图所示

17、，保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。图4 涂胶单元（4）码垛单元。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，如图所示，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5 码垛单元（5）异形芯片原料单元。用于存放异形芯片，有电容、三极管、集成电路和CPU等芯片的原料料盘和回收料盘，盖板原料库和产品回收库等。（6）异形芯片装配单元。提供4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

18、芯片的安装后，进行数次产品检测是否为正次品。 图6异形芯片原料单元及异形芯片装配单元（7）螺丝供料组件。检测结束后，自动螺丝机为产品安放盖板并锁紧固定螺丝。（8）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7 视觉检测组件（9）离线编程软件。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

19、轻松应对复杂轨迹的高精度生成和复现，在集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8 工业机器人离线编程软件（10）其他。技术平台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。为满足工业机器人维护与维修竞赛内容，且保证竞赛流

20、程的连 续性，在竞赛过程中单独提供1台工业机器人和配套的手动工具以 及耗材，完成针对机器人系统的日常维护及常见维修操作内容。（二）主要设备参数表2 赛项技术平台参数规格序号名称主要规格和功能数量1工业机器人本体：（1）具有 6 个自由度，串联关节型工业机器人（2）工作范围不小于 560mm（3）额定负载 3kg（4）重复定位精度 0.01mm（5）安全性包括安全停、紧急停、2 通道安全回路监测、3 位启动装置（6）集成信号源为手腕设 10 路信号（7）集成气源为手腕设 4 路空气（5bar）控制器：（1）采用先进的工业机器人控制软件（2）采用 RAPID 工业机器人编程语言（3）内置 16 路

21、输入/16 路输出的数字量 I/O 模块示教器：（1）图形化彩色触摸屏（2）操纵杆（3）热插拔，运行时可插拔1 套ABBIRB 1202机器人工具（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，6 路气动信号，额定负载 3kg，厚度 38mm，重量125g；（2）涂胶工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，总长 140mm，外壳为铝合金材质，可以配合轨迹图纸实现模拟零件外壳涂胶的轨迹编程，可更换笔芯设计且笔芯可 10mm 窜动防止碰撞损坏；（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，总长 140mm，夹头为

22、铝合金材质，采用气动驱动，内径 20mm，重复精度0.01mm，闭合夹持力 45N，开闭行程 10mm；（4）吸盘工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，总长 110mm，结构为铝合金材质，4mm 直径吸盘 1 个，20mm 直径吸盘 2 个，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，结构为铝合金材质，可实现对 M4 内六角螺钉的锁紧。1 套3涂胶单元（1）尺寸 440mm250mm（2）涂胶轨迹包括不同形状的产品外壳图形，包含直线轨迹，圆形轨迹，复杂曲线轨迹等。1 套4码垛单元（1）原料台由铝型材配合不锈钢导槽构成，利用高度差实现物料

23、自动排列，可满足最多 6 个物料的存储；（2）码垛台由台面和支撑构成，台面为 POM，尺寸110mm110mm15mm，采用铝合金型材支撑，高度160mm，可满足多种形式的码垛；（3）包含模拟物料，材质 PVC，尺寸65mm32.5mm15mm，数量 6 个，采用工形设计方便夹爪夹持，可实现在两个码垛台间的搬运、码垛。1 套5异形芯片原料单元（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。1 套6电子产品 PCB 电路板（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

24、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，材质：FR4环氧树脂板；（3）PCB 电路板，尺寸 120mm120mm，厚 12mm，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，尺寸120mm120mm，厚5mm，外壳雕刻文字代表不同电子产品，四角提供螺钉孔。4 套7异形芯片装配单元（1）安装检测单元内含 4 个功能相同的装配检测工位，与工业机器人配合完成 PCB 异形芯片的安

25、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）安装检测工位整体尺寸为410mm190mm180mm，结构为铝合金材质，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，宽度9mm，长度 300mm，采用气动驱动，内径 16mm，有效行程 200mm，安全保持力 140N；（4）检测支架升降由气动驱动，内径 16mm，有效行程 20mm，安装有 LED 导光板，尺寸为100mm100mm1.5mm，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。1 套8视觉检测单元（1）视觉检测采用 CCD 拍照检测，有效像素

26、数16001200，彩色检测，摄像面积 7.1mm5.4mm，场景数 128 个，可存储图像数 43 张，可利用流程编辑功能制作处理流程，支持串行 RS-232C 和网络Ethernet 通讯，提供高速输入 1 点、高速输出 4 点、通用输入 9 点和通用输出 23 点的并行通信，提供 DVI-I 监控输出；（2）提供环形光源，内圆直径76mm，外圆直径120mm，供电电压 24V；（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。1 套OMRON9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

27、 套olttool10总控单元（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；（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，光轴数量8，光轴间距 40mm。1 套SIEMENS11离线编程软件（1）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；（2）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；（3）采用通用3D技术，与CAD 教学衔接，支持3D/CA

28、D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；（4）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；（5）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。1 套 PQArt工业机器人离线编程软件竞赛版表3 赛项技术平台（工业机器人维护维修）参数规格序号名称主要规格和功能数量备注1工业机器人额定负载：3kg工作范围：560mm重复定位精度：0.01mm本体重量：25kg1套ABB IRB 1202手动工具内六角扳手等1套3TCP标定工具工业机器人法兰端工具固定工具1套4维护维修耗材日常维护及常见

29、维修耗材1套表 4 竞赛工位软件配置表序号软件名称软件版本1操作系统Windows 10版2输入法搜狗输入法 9.3 正式版3文本处理软件WPS 20194PLC 编程软件SIEMENS STEP7 Micro/WIN SMART(V2.3.0.2)5离线编程软件PQArt 工业机器人离线编程软件竞赛版（V9）6触摸屏组态软件WEINVIEW EBproTK6071IP（V6.03.01）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1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.

30、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“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，则以任务“工业机器人维护维修”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）评分细则表5 评分指标权重分配一级指标比例二级指标配分工业机器人系统的安装调试40%模块 A-1 工业机器人系统机械装调1、机械安装（1）法兰安装（2）工作滑台机械零部件安装（3）光栅、视觉等零部件安装2、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3、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