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1、福州中职技工院校2018-2019年福州市第十四届中职(技工)院校“机器人技术应用”赛项规程一、 赛项名称赛项名称：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、 赛项目的“机器人技术应用”赛项以工业机器人为核心部件，融合了工具快换、可编程逻辑控制器、气动技术、传感器、智能视觉检测等先进应用技术，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，以机械及电气的装调、工业机器人的维护和基础操作以及3C行业中典型的涂胶、码垛、分拣、装配等工作任务为考核内容，考察学生在工业机器人系统的安装、调试、维护、编程、团队协作、质量控制

2、及安全意识等方面的专业能力和职业素养，以及学生在工业机器人应用技术方面的综合职业能力。通过竞赛，检验和展示中职院校工业机器人等相关专业教学改革成果以及学生的通用技术与职业能力，引导和促进中职院校相关专业的人才培养模式、教学模式和考核评价模式改革，激发和调动行业企业关注和参与教学改革的主动性和积极性，有力促进工业机器人操作、编程、系统调试以及现场维护等岗位技术技能型人才的培养，切实解决工业机器人产业人才严重短缺的问题，助推我国从制造大国向制造强国和从中国速度到中国质量的“双转变”。三、 竞赛内容“机器人技术应用”赛项竞赛内容围绕工业机器人及其系统的安装维护、操作调试、编程应用等内容，主要考察选手

3、机电通用设备的机械及电气安装调试能力、工业机器人本体的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、视觉检测的综合应用及系统联调能力，同时在实操过程中运用专业知识均衡功能实现、动作效率、成本控制的综合能力，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、检测过程，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，弱化不必要的工艺细节要求，电磁产品采用模拟化设计，PCB板采用真实电路板切割制作，安装在方形的黑色塑料底板上，异形芯片则采用不用形状、不

4、同颜色的塑料板代替，盖板为透明塑料覆盖平板，可通过四角螺丝与底板固定。该赛项采用团体比赛方式进行，两名参赛选手互相配合，协作完成竞赛任务。各参赛队按照竞赛任务书的要求，在持续不间断的4小时内完成以下工作任务。任务一 机械及电气安装调试根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，利用所提供的元器件和零件，合理选择拆装工具，完成竞赛设备的机械及电气安装操作，达到任务书规定的功能要求，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 工业机器人维护及操作根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，完成工业机器人初始工作状态和正常工作所需关键程序数据

5、的设定调整，结合工业机器人系统相关提示信息，分析判断产生该现象的原因，合理选择部件和工具，确定适合的解决方案，完成对工业机器人的日常维护及操作，确保工业机器人系统运行正常，精度满足应用要求。任务三 外壳涂胶及产品码垛根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，利用示教器或离线编程软件以及竞赛现场提供的参考资料，完成对工业机器人的程序编制，形成符合要求的工程文件、完成涂胶及码垛工作的仿真运行，将离线编程形成的工程文件导入示教器，现场配合涂胶工具、夹爪工具和周边设备，按指定要求分别完成涂胶工艺和码垛工艺过程。任务四 异形芯片分拣和安装根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，通过工业机器人编程，按实

6、际生产节拍实现产品异形芯片分拣和安装。工业机器人根据功能要求在多种工具间快速更换，拾取芯片后，利用视觉检测其形状、颜色等特征参数，依照要求完成后续装配动作，拾取盖板完成安装或拆卸，实现锁螺丝动作。任务五 PLC编程、触摸屏编程及系统联调根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，通过PLC对装配单元的控制实现产品的功能检测；对触摸屏界面进行设计，实现对设备流程的交互控制、运行状态的监控显示以及调试测试等功能；对工业机器人、PLC、触摸屏进行通讯设置和联调，完成整体流程动作；对急停程序、报警程序进行编程，确保设备安全运行。任务六 职业素养在竞赛过程中，从参赛选手的安全防护、设备操作的规范性、装配耗

7、材使用的合理性、专用工具及量具的操作及安全生产的认识程度等方面对参赛选手进行综合评价。四、 竞赛方式1.竞赛以团体赛方式进行。2.竞赛队伍组成：竞赛队伍由2名参赛选手组成，最多配2名指导教师。不得跨校组队。五、 竞赛流程竞赛期间的流程安排如下安排，具体以竞赛指南为准。表1 赛项竞赛时间安排日期时间事项地点第一天9:00-14:00参赛队报到住宿酒店16:00-16:30领队会、场次抽检会议室16:30-17:00熟悉赛场竞赛场地17:00封闭赛场竞赛场地第二天6:30-7:00竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录竞赛场地7:00-7:30竞赛队伍抽签、赛前准备竞赛场地7:30-11:30正

8、式比赛（第1场）竞赛场地11:30-13:00参赛队退场及裁判评分竞赛场地13:00-14:30午餐，竞赛设备恢复竞赛场地14:30-15:00竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录竞赛场地15:00-15:30竞赛队伍抽签、赛前准备竞赛场地15:30-19:30正式比赛（第2场）竞赛场地19:30-21:00参赛队退场及裁判评分竞赛场地21:00-22:30晚餐，竞赛设备恢复竞赛场地第三天6:30-7:00竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录竞赛场地7:00-7:30竞赛队伍抽签、赛前准备竞赛场地7:30-11:30正式比赛（第3场）竞赛场地11:30-13:00参赛队退场及裁判评分竞

9、赛场地13:00-14:30午餐，竞赛设备恢复竞赛场地14:30-15:00竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录竞赛场地15:00-15:30竞赛队伍抽签、赛前准备竞赛场地15:30-19:30正式比赛（第4场）竞赛场地19:30-21:00参赛队退场及裁判评分竞赛场地21:00-22:30晚餐，竞赛设备恢复竞赛场地备注：比赛开始与结束时间以现场裁判宣布为准。六、 竞赛规则1.熟悉场地：9号下午（详见竞赛手册）开放赛场，熟悉场地。2.领队会议：9号下午（详见竞赛手册）召开领队会议，由各参赛队伍的领队参加，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，赛前完成选手检录和赛位抽签

10、。4.参赛队入场：参赛选手应提前60分钟到达赛场，接受工作人员对选手身份、资格和有关证件的核验，赛位由抽签确定，不得擅自变更、调整；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。选手不得将手机、无线上网卡、移动存储设备、资料等与竞赛无关的物品带入赛场。竞赛平台提供所有必须的工具设备，选手不得携带任何个人工具进入赛场。(一) 正式比赛1.所有人员在赛场内不得有影响其他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情况下随意离开竞赛赛位，使用文明用语，不得言语及人身攻击裁判和赛场工作人员。2.参赛选手须严格遵守安全操作规程，并接受裁判员的监督和警示，以确保参赛人身及设备

11、安全。参赛选手因个人误操作造成人身安全事故和设备故障时，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，予以启用备用设备。3.选手进入赛场后，不得擅自离开赛场，因病或其他原因离开赛场或终止比赛，应向裁判示意，须经赛场裁判长同意，并在赛场记录表上签字确认后，方可离开赛场并在赛场工作人员指引下到达指定地点。4.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，裁判提出签名要求时，不得无故拒绝。5.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

12、理由拖延竞赛时间。6.为确保竞赛流程顺畅，工业机器人维护及操作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，依据比赛赛位，由特定工作人员负责由1号赛位开始依次带领参赛队两名参赛选手到指定封闭竞赛赛位完成比赛。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。任务操作时间和转场时间计算在正常竞赛时间范围内。竞赛开始3小时后不再进行工业机器人维护及操作任务。(二) 成绩公布1.录入。由赛场工作人员将裁判长提交的赛项总成绩的最终结果统计保存。2.审核。由赛场工作人员对成绩数据审核后，将竞赛成绩导出打印，经裁判长、仲裁组、监督

13、组和赛项执委会审核无误后签字。3.报送。由赛场工作人员将确认的赛项成绩信息扫描电子版保存。同时将裁判长、仲裁组及监督组签字的纸质打印成绩单报送赛项执委会和大赛执委会办公室。七、 竞赛环境1.承办校根据报名人数及设备最终数量，提供面积与竞赛规模相适应的竞赛场地。竞赛场地平整、明亮、通风良好。2.单个竞赛赛位面积16m2（4m4m），标明竞赛赛位号码，有明显区域划分，每个竞赛赛位间距1m。图2 竞赛平台布局3.为保障工业机器人操作与维护竞赛任务的顺利开展，不影响后续任务的完成度，竞赛现场单独提供工业机器人本体，采用独立封闭式竞赛隔断。4.每个竞赛赛位由承办校提供2个电源接口，电压220V，额定功率

14、分别为1kW和5kW，包含独立的电源保护装置和安全保护措施，提供UPS。每个竞赛赛位由承办校提供稳定的气源接口。每个竞赛赛位由承办校提供清洁用品。5.每个竞赛赛位由承办校提供编程用电脑1台。6.赛场规划参观通道，规划体验区域。7.赛场设有保安、消防、设备维修和电力抢险等人员待命，并设置安全应急通道，以防突发事件。8.赛场配备维修服务、医疗、生活补给站等公共服务设施，为选手和赛场人员提供服务。9.执委会安排交通车接送各代表队从驻地至赛场往返的参赛和参加会议等活动。八、 技术规范(三) 理论标准1.工业机器人坐标系和运动命名原则GB/T 16977-20052.工业机器人抓握型夹持器物体搬运词汇和

15、特性表示GB/T 19400-20033.工业机器人用于机器人的中间代码GB/Z 20869-2007(四) 硬件标准1.工业机器人产品验收实施规范JB/T 10825-20082.工业机器人性能试验实施规范GB/T 20868-20073.工业机器人安全实施规范GB/T 20867-20074.机械安全 机械电气设备 第1部分 GB5226.1-2002(五) 软件标准1.工业机器人编程和操作图形用户接口GB/T 19399-20032.电气设备用图形符号GB/T 5465.2-1996(六) 职业标准1.维修电工国家职业标准（职业编码6-07-06-05）2.工具钳工国家职业标准（职业编码

16、6-05-02-02）3.装配钳工国家职业标准（职业编码6-05-02-01）4.机修钳工国家职业标准（职业编码6-06-01-01）5.机械设备安装工国家职业标准（职业编码6-23-10-01）九、 技术平台“机器人技术应用（中职组）”赛项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），如图3所示，整体尺寸2200mm1350mm1500mm（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3 CHL-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

17、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，如图5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

18、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4 电子产品PCB板图5 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ABB IRB 120桌面式工业机器人作为核心设备，如图6所示，小巧灵活特性使其广泛应用于3C、电子、食品等

19、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6 ABB IRB 120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 7所示，保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。图 7 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

20、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8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8 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9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9 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10所示，并将检测结果传输给工业机器人，以

21、辅助其完成后续动作。图10 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2 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ABB IRB 1201

22、台1) 额定负载：3kg2) 工作范围：580mm3) 重复定位精度：0.01mm4) 本体重量：25kg2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3D CAD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

23、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2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

24、端快换模块与法兰端快换模块配套3涂胶单元定制1套1) 3D轨迹图板尺寸440mm250mm，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码垛单元定制1套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OMRON FH-L550/OMRON FZ-SC2M1套1) 视觉检测采用CCD拍照检测，

25、有效像素数16001200，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装配检测单元定制1套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螺丝供料单元定制1套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

26、电动锁螺丝工具上2) 外形尺寸360mm250mm160mm3) 输送速度0.5s/颗8原料料库定制1套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电路板定制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

27、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操控面板定制1套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TFT11总控系统SIEMENS S7-200 Smart1套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

28、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工作台架定制1台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2200mm1350mm700mm3) 安装台面为铝合金T型槽，台面尺寸2100mm1100mm，厚度20mm4) 底部安装有万向脚轮和固定支撑，方便移动和固定13配套工具定制1套工具箱1个、内六角扳手1套、250mm活动扳手1把、17mm/19mm开口扳手1把

29、、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，安全帽2个。为满足RobotArt竞赛版离线编程软件操作及电子资料（ABB IRB 120操作手册、OMRON视觉系统操作手册）的查看，竞赛现场每个竞赛工位提供1台计算机，具体配置如下：(1)Intel i3，3.7GHz主频(2)4GB内存，500GB硬盘(3)AMD Radeon 独立显卡，1GB显存(4)19英寸彩色显示器(5)操作系统为Windows7(6)已安装Word 201

30、0以上版本、PDF文件查看器软件、RobotArt竞赛版工业机器人离线编程软件一十、 成绩评定(七) 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，两位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，由现场裁判和裁判长签字确认。（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。3裁判长当天提交赛位号评分结果，经复核无误，由裁判长

31、、监督人员签字确认。4.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，最终按总评分得分高低，排名。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；比赛成绩相同，按比赛用时少的在前排定名次。一十一、 奖项设定按大赛文件执行。一十二、 赛项安全赛事安全是技能竞赛一切工作顺利开展的先决条件，是赛事筹备和运行工作必须考虑的核心问题。赛项执委会采取切实有效措施保证大赛期间参赛选手、指导教师、裁判员、工作人员及观众的人身安全。(八) 比赛环境1.执委会须在赛前组织专人对比赛现场、住宿场所和交通保障进行考察，并对安全工作提出明确要求。赛场的布置，