职业院校技能大赛机器人技术应用样题(1).docx

1、2022 年江西省职业院校技能大赛中职组“机器人技术应用”赛项竞赛任务书（样题）选手须知：1任务书共 32 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 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、 HMI 操作手册、平台简介等）放置在“D:参考资料 ”文件夹中。4选手在竞赛过程中利用电脑创建的软件程序文件必须存储到“D:技能竞 赛 ”文件夹中， 其中 PLC 文件的命名格式为“PLC+场次号+工位号 ”，触摸屏文 件的命名格式为“HMI+场次号+工位号 ”，三维环境搭建文件的命

2、名格式为“ART+ 场次号+工位号 ”，涂胶离线仿真文件的命名格式为“TJ+场次号+工位号 ”。未 按要求保存的文件不予以评分。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。5 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。6 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。竞赛场次： 第 场 赛位号： 第 号1本次任务选择工业机器人在 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

3、领域， 融合典型的涂胶、码垛、分拣、装配等工作任务， 考察选手工业机器人系统应用等专业能力、团队协作、质量控制和安全意识等职业素养与综合职业能力。模块 A 工业机器人系统的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 605mm，其余两个绑 扎带之间的距离不超过 505mm，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，不能出现折弯缠绕和绑扎变形现象，不允许出现漏气现象。3

4、 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。模块 A-1 工业机器人系统机械装调（一）工作站台面单元布局工作站台面单元布局要求： 注意芯片料仓单元、涂胶单元、码垛单元、废品 单元、工具等的布局方向和安装形式如图 A- 1，具体位置尺寸满足模块 B 中机器人工作半径范围即可。（二）工具快换模块法兰端安装及气路连接1 将工具快换模块法兰端已经安装到工业机器人第 6 轴法兰盘上。要求检查工具快换模块法兰端和工业机器人第 6 轴法兰盘的销钉孔对齐，螺钉紧固。2 完成工具快换模块的气路连接，可使工具快换模块法兰端与工具

5、端正常 锁定和释放， 并实现对夹爪工具和吸盘工具的动作控制。要求： 正压气路用蓝色气管，负压气路用透明气管。3 将气路压力调整到 0.4MPa0.6MPa，打开过滤器末端开关，测试气路连接的正确性。图 A- 1 工作站台面布局要求图 A-2 工具快换模块法兰端气路图（三）单元机械装配1利用竞赛工位所提供的工具和零件， 完成涂胶单元的结构件零件的安装。图 A-3 涂胶单元装配图2利用竞赛工位所提供的工具和零件， 完成码垛单元的结构件零件的安装。图 A-4 码垛单元平台 A 装配图图 A-5 码垛单元平台 B 装配图3 利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成料仓单元结构件零件的安装。图 A-6 料仓

6、单元装配图4 利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成废品单元结构件零件的安装。图 A-7 废品单元装配图5.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成左侧光栅结构件零件的安装。图 A-8 光栅装配器件和电气接线（四）检测单元 1 号、2 号工位机械安装及气路连接1.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元 1 号、2 号工位相应气缸的电磁阀连接，并检查线路。图 A-9 电磁阀安装前和安装后示意图2.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元 1 号、2 号工位的机械结构件、气缸、导轨、检测滑台、检测灯架子等零件的安装。图 A- 10 检测单元 1 号工位装配图图 A- 11 检测单元 2 号工位

7、装配图纸3.利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元 1 号、2 号工位的气缸气路连接，能按要求可以实现工位安装台的推进缩回动作、检测灯的升降动作。图 A- 12 检测单元 1 号工位气动原理图图 A- 13 检测单元 2 号工位气动原理图模块 A-2 工业机器人系统电气装调（一）检测单元 1 号、2 号工位电气接线利用竞赛工位所提供的工具和零件，完成检测单元 1 号、2 号工位传感器、检测灯、指示灯等的电路接线， 并调整传感器的安装位置使其准确反馈气缸状态。图 A- 14 检测单元 1 号工位电气接线信号对照表图 A- 15 检测单元 2 号工位电气接线信号对照表（二） 光栅电气接线利用

8、竞赛工位所提供的工具和零件，完成光栅的电路接线，共需接四根线：信号线（PLC的输入信号线I4.0）、 0V 、24V和地线（PE），并调整光栅的安装位置可准确反馈光栅信号。图 A- 16 光栅的电路接线部位（三）PLC 的 IO 信号连接根据提供的PLC的IO信号表， 完成控制面板上的PLC控制线路接线， 并对线缆进行捆扎。注意：不允许更改设备中原有的线路， 只允许在控制面板正面接线区域利用快接线缆完成 PLC 的 IO 的连接。图 A- 17 PLC 的 IO 信号接线区域表 A- 1 PLC 输入信号表序号地址功能注解序号地址功能注解1I0.0急停13I1.4升降气缸 2 上限2I0.1编

9、程/运行14I1.5升降气缸 2 下限3I0.2启动15I1.6升降气缸 1 上限4I0.3停止16I1.7升降气缸 1 下限5I0.4自动启动17I2.0推动气缸 1 伸出位6I0.5暂停18I2.1推动气缸 1 缩回位7I0.6重新19I2.2推动气缸 2 伸出位8I0.7点对点/补偿20I2.3推动气缸 2 缩回位9I1.0升降气缸 4 上限21I2.4推动气缸 3 伸出位10I1.1升降气缸 4 下限22I2.5推动气缸 3 缩回位11I1.2升降气缸 3 上限23I2.6推动气缸 4 伸出位12I1.3升降气缸 3 下限24I2.7推动气缸 4 缩回位表 A- 2 PLC 输出信号表

10、序号地址功能注解序号地址功能注解1Q0.0升降气缸 113Q1.4红色指示灯 12Q0.1升降气缸 214Q1.5绿色指示灯 13Q0.2升降气缸 315Q1.6红色指示灯 24Q0.3升降气缸 416Q1.7绿色指示灯 25Q0.4推动气缸 117Q2.0红色指示灯 36Q0.5推动气缸 218Q2.1绿色指示灯 37Q0.6推动气缸 319Q2.2红色指示灯 48Q0.7推动气缸 420Q2.3绿色指示灯 49Q1.0检测指示灯 121Q2.4启动停止指示灯10Q1.1检测指示灯 222Q2.5自动启动指示灯11Q1.2检测指示灯 323Q2.6暂停指示灯12Q1.3检测指示灯 424Q2

11、.7蜂鸣器（四）工业机器人 IO 信号配置在工业机器人示教器中， 根据工业机器人IO信号与PLC、视觉控制器等终端的接线图，定义各信号的类型和功能。图 A- 18 工业机器人数字量输入信号接线图图 A- 19 工业机器人数字量输出信号接线图将交换机放置到机器人控制柜上， 利用交换机和网线将机器人控制柜、欧姆 龙视觉控制器、西门子 PLC、威纶通触摸屏和两台电脑进行组网， 各设备地址如表 A-3 所示，构建工业机器人系统集成网络。表 A-3 各个设备的 IP 地址序号设备名称IP 地址1机器人控制柜（X2）192.168.125.12PLC192.168.125.23触摸屏192.168.125

12、.34欧姆龙视觉控制器192.168.125.45电脑 1192.168.125.56电脑 2192.168.125.6注意：本赛程中选手可任意选择各设备间的通信方式（使用IO通信或者网络通信） ，不做强制要求。（五）工业机器人 Home 点工业机器人 Home 点姿态为本体的 1 轴、 2 轴、 3 轴、 4 轴、 6 轴的关节为0 , 5 轴为 90。模块 A-3 工业机器人系统建模1. 利用现场提供的测量工具，完成对工作站台面上所有单元组件实际安装位置的布局尺寸测量。2. 在离线仿真软件中， 根据实际测量结果， 对三维环境中的单元组件进行位置调整，使其与本赛位竞赛平台一致，要求竞赛平台台

13、面上所有单元均安放到位。3. 工作站模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 ”按钮保存到文件夹中，请勿擅自更改文件后缀。注意： 软件操作过程中注意随时保存比赛成果。模块 B 工业机器人系统的集成应用设计触摸屏功能主画面（如图 B- 1 所示） ，点击对应的按钮可以进入相应的画面。图 B- 1 功能主画面模块 B-1 产品的外壳涂胶要求： 将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式， 将触摸屏从主画面 切换至产品的外壳涂胶画面。若触发安全光栅， 则报警（报警相关要求参照模块 B-5）。完成基础涂胶和定制涂胶两项任务， 涂胶单元如图 B-2 所示， 具体工艺过程要求如下

14、：图 B-2 涂胶单元（一）基础涂胶1. 按下触摸屏产品的外壳涂胶画面中的“运行”按钮， 涂胶计时开始， 工业机器人回到 Home 点，拾取涂胶工具。2. 默认情况下涂胶工具的 TCP 位于涂胶单元轨迹线槽的中心线偏离涂胶单 元平面上方 5mm 距离、工具 Z 轴垂直于涂胶表面， 按照如下步骤完成基础涂胶工艺：（1）工业机器人以 C5 点为起始点，以 C2 点为结束点，涂胶工具速度为 50mm/s，顺时针完成 C 轨迹基础涂胶，层数为 2 层，第一层涂胶时 C5-C2，偏 离涂胶单元上方 5mm，第二层涂胶时 C2-C5，偏离涂胶单元上方 10mm，完成该轨迹后，机器人回 Home 点，停留

15、2s。（2）工业机器人以 B4 点为起始点和结束点， 顺时针完成圆形轨迹涂胶。在 B4 到 B1 段涂胶轨迹速度为 10mm/s，在 B1 到 B2 段涂胶轨迹速度为 20mm/s ， 在 B2 到 B3 段涂胶轨迹速度为 10mm/s，在 B3 到 B4 段涂胶轨迹速度为 20m/s。分别在 B1、B2、B3 点停留 3 秒。完成该轨迹后， 机器人回 Home 点，涂胶和计时暂停。注意： 基础涂胶工艺同时需在仿真软件中仿真。（二） 定制涂胶完成基础涂胶工艺之后， 开始定制涂胶工艺。在图 B-3 涂胶功能画面中， 参 照表 B- 1 对所有定制轨迹参数进行设定，完成定制轨迹涂胶流程。默认情况下

16、， 涂胶工具的 TCP 位于涂胶单元轨迹线槽的中心线偏离涂胶单元平面上方 5mm，轨迹速度为 50mm/s，工具 Z 轴垂直于涂胶表面。图 B-3 涂胶功能画面1、按下“运行”按钮，继续计时， 按照触摸屏设定参数完成 C 轨迹定制涂胶。 触摸屏选择其中的两点之间为特殊涂胶段， 按触摸屏设置顺时针完成涂胶； 其他涂胶段按默认情况涂胶。 机器人回 Home 点，暂停涂胶和计时。2、按下“运行”按钮，按照触摸屏设定参数完成复合轨迹的定制涂胶，复 合轨迹由 A、B、C、D 四条轨迹组成， 其中 A 轨迹： A1-A2-A3-A4-A5-A6；B 轨 迹：B1-B2-B3-B4；C 轨迹： C1-C2-

17、C3-C4-C5-C6；D 轨迹： D1-D2-D3-D4-D5-D6- D7。在触摸屏设定： 四条轨迹的涂胶顺序； 每条轨迹正序涂胶或逆序涂胶。不同 轨迹之间的连接走直线， 并在每条轨迹的终点停留 5S，涂胶速度为 50mm/s。完成该轨迹后，机器人回 Home 点，暂停涂胶和计时。3、按下“运行”按钮，工业机器人放回涂胶工具， 工业机器人回到 Home 点，停止涂胶计时。表 B- 1 定制涂胶工艺参数序号轨迹编号定制工艺参数可选参数参数说明1C起始点/结束点C1-C6起始点/结束点为 C1-C6 任意一点特殊涂胶段点 1C1-C6可选择 C1-C6 中任意一点特殊涂胶段点 2C1-C6可选

18、择 C1-C6 中任意一点特殊涂胶段涂胶层数0为 0 则跳过特殊涂胶段1为 1 则单方向涂胶 1 次2为 2 则完成单向涂胶再往返涂胶 1次3为 3 则完成单向涂胶再往返涂胶 2 次2复合轨迹涂胶顺序A 、B、C 、DA 、B 、C 、D 轨迹按顺序选择每条轨迹正/逆序正序/逆序每条轨迹顺/逆序， 如选中 A 轨迹正 序，则为 A1-A2-A3-A4-A5-A6；逆 序，则为 A6-A5-A4-A3-A2-A1。模块 B-2 产品的码（拆）垛要求： 将控制面板的“模式开关”切换到“自动”模式，将触摸屏从主画 面切换至码垛定制画面如图 B-5 所示。若触发安全光栅， 则会报警（报警相关要 求参照

19、模块 B-5）。工艺流程起始状态为工业机器人在 Home 点， 码垛单元平台 A 中放置 4-6 个物料， 码垛单元平台 B 中无物料。完成产品基础码垛和定制码垛任务，具体工艺过程要求如下：（一）基础码垛1.按下触摸屏码垛设定画面“运行”按钮， 开始码垛计时， 工业机器人回到Home 点，拾取夹爪工具。2.工业机器人从平台 A 的底部依次取出 3 个物料码按照 1-2-3 的位置顺序码放至平台 B 中，垛型如图 B-4 所示，工业机器人回到 Home 点，暂停 3 秒。3.工业机器人按照 2- 1-3 的顺序从平台 B 依次将 3 个物料拆垛至平台 A 中。4.工业机器人放回夹爪工具，工业机器

20、人回到 Home 点，暂停码垛和计时。图 B-4 基础码垛垛型（二） 定制码垛1.完成基础码垛后， 首先机器人选择合适工具探测出平台 A 中物料数量并能 在后续码垛过程中实时显示在触摸屏界面， 如果为奇数则采用吸盘工具， 如果为偶数则采用夹爪工具。2.在码垛设定画面中选择第一层码垛垛形、取料顺序（从上到下或者底部抓 取）。按下“运行”按钮， 触摸屏继续计时， 工业机器人拾取对应的工具， 从平 台 A 中按照设定的取料顺序取出 3 个物料， 并按照 2-3- 1 的位置顺序和设定垛形码放至平台 B 完成底层码垛，垛型如图 B-6 所示。图 B-5 码垛设定画面3.完成步骤 2 后，机器人回 ho

21、me 点暂停，触摸屏暂停计时。4.在码垛设定画面设定第二层码垛顺序， 按下运行， 触摸屏继续计时， 从平 台 A 中将剩余物料从平台底部依次取出，按照触摸屏设定的码垛顺序摆放为触摸屏未选择的垛型。5.工业机器人放回工具后回到 Home 点，触摸屏停止计时。6.码垛定制第一层垛型时， 则触摸屏红灯常亮； 码垛定制第二层垛型时， 绿灯常亮。垛型 1垛型 2图 B-6 平台 B 垛型及物料位置编号模块 B-3 产品异形芯片装配根据任务书要求， 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 、HMI 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。评分时采

22、用工作站“自动”模式， 工业机器人“ 自动模式 ”连续运行程序完成整个过程的演示。（一）分拣、装配过程中注意事项1.本任务提供两套（共 8 块） PCB 产品，两套 PCB 产品相同，每套均包含A03 、A04 、A05 、A06 四块产品。2.系统初始状态： 升降气缸上升， 推动气缸伸出，指示灯熄灭， 检测灯熄灭。3.产品检测要求：产品所在工位推动气缸缩回，缩回到位后升降气缸下降， 下降到位后检测 LED 灯闪烁（频率为 0.5Hz）4s，升降气缸上升， 上升到位后推 动气缸伸出， 结果指示灯点亮（检测结果有三种情况， 分别为成品即 OK、废品 即 NG、半成品即 SM。OK 时， 绿色指示

23、灯常亮； NG 时， 红色指示灯以 2.5s 的周期闪烁； SM 时， 红色和绿色指示灯以 1s 的周期交替闪烁） 。检测结果保留到触摸屏按下“运行 ”按钮，继续进行产品的加工，红色和绿色指示灯熄灭。4. 芯片原料料盘、芯片回收料盘或产品中未摆放任何芯片的位置，称为空 位； 未安装任何芯片的产品， 称为空板； 若芯片原料料盘、芯片回收料盘和产品 中相应位置放入了不同形状的芯片， 则该芯片称为掺杂， 将所有掺杂放至芯片回 收料盘空位。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； 在拾取和安装芯片过程中， 芯片不得掉落； 吸盘工具 安装芯片时， 工具不能出

24、现抖动现象。在分拣过程中，如出现原料盘库存不足现 象，则在产品异形芯片装配画面中显示所需芯片及其型号（例： 缺少 A 类 集成 电路 ），机器人回 Home 点等待裁判手动补料， 在触摸屏上设定所补芯片在原 料料盘摆放的位置编号， 人工放置芯片完成后， 点击“补料”按钮，机器人继续完成当前任务。5. 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。对于每次视觉检测，检测时间不得超过 300ms。6. 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。7.芯片在原料料盘的摆放位置编号

25、如图 B-7 所示，整体料架如图 B-8 所示， 芯片种类、颜色和型号如表 B-2 所示， 产品初始状态如表 B-3 所示， 产品芯片位 置编号如图 B-9 所示， 原料区初始化芯片数目如表 B-4 所示, 产品目标安装状态如表 B-5 所示。图 B-7 料盘芯片摆放位置编号图 B-8 整体料架（a）A03 产品 （b）A04 产品（c）A05 产品 （d）A06 产品图 B-9 产品芯片位置编号图表 B-2 芯片种类、外观颜色和型号芯片种类CPU集成电路电容三极管外观颜色芯片型号ABABABAB表 B-3 产品初始状态序号工位状态芯片数量有无盖板1一号工位随机随机2二号工位随机随机3三号工位

26、随机随机4四号工位随机随机表 B-4 原料区初始化芯片数目三极管（个）电容（个）集成电路（个）CPU（个）随机随机随机随机表 B-5 工位上产品的目标型号工位号芯片种类目标型号工位号芯片种类目标型号一号CPUA三号CPUA集成电路B集成电路B电容B电容B三极管B三极管A二号CPUB四号CPUB集成电路A集成电路B电容B电容A三极管A三极管A（二） 工作站产品分拣、装配将控制面板的“模式开关”切换到“手动”模式； 然后再切换到生产监视与调试画面，如图 B- 10 所示，在该画面进行手动调试。图 B- 10 生产监视与调试将第一套 PCB 中的 A06 产品放置到一号工位， A04 产品放置到二号

27、工位，A05 产品放置到三号工位， A03 产品放置到四号工位， 第二套 PCB 产品在后续的二次加工中使用。1.设备自检按下“自动启动”按钮，自动启动指示灯点亮，系统按照如下步骤进入设备自检流程。（1）机器人拾取吸盘工具，回到 Home 点，等待 1s，然后再放回工具架，机器人再次回到 Home 点，触摸屏显示“吸盘工具正常”；（2）等待 3s 后，机器人拾取涂胶工具，回到 Home 点，等待 1s，然后再放回工具架，机器人再次回到 Home 点，触摸屏显示“涂胶工具正常”；（3）等待 3s 后，机器人拾取夹爪工具，回到 Home 点，等待 1s，然后再放回工具架，机器人再次回到 Home

28、点，触摸屏显示“夹爪工具正常”；（4）等待 3s 后，所有工位缩回、下降、检测、红绿指示灯以 1Hz 的频率交替闪烁， 5s 后恢复初始状态，触摸屏显示“设备正常，请开始分拣流程”。2.简单工艺分拣流程（1）将触摸屏切换到产品异形芯片装配画面， 如图 B- 11 所示， 按下触摸屏“运行”按钮， 系统运行总时间计时开始。图 B- 11 产品异形芯片装配（2）按下“运行 ”按钮， 机器人将产品盖板按照 A03-A06 的产品顺序依次拆卸放置到盖板原料区。检测四个产品上空位的总数，进行以下操作：若为奇数， 从原料盘中各种类最大位置编号（料盘芯片摆放位置编号如图 B-7 所示）开始按照 A03-A06 的产品顺序拾取芯片安装到有盖板的产品空位处，