全國(guó)機(jī)械行業(yè)職業(yè)院校技能大賽華航唯實(shí)杯工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用技能大賽題庫(kù)及樣題高職

1、2016年全國(guó)機(jī)械行業(yè)職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用技能大賽實(shí)操任務(wù)書(shū)樣題（高職組） 工 位 號(hào)： 競(jìng)賽時(shí)間： 210 分鐘 2016年全國(guó)機(jī)械行業(yè)職業(yè)院校技能大賽委員會(huì)（2016年10月）以下為本次競(jìng)賽的各項(xiàng)任務(wù)，請(qǐng)選手根據(jù)競(jìng)賽任務(wù)書(shū)，在3.5個(gè)小時(shí)內(nèi)，完成競(jìng)賽設(shè)備工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)工作站編程與調(diào)試，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)裝配生產(chǎn)線的硬件安裝、電路安裝與電路圖繪制、工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試、PLC人機(jī)界面開(kāi)發(fā)等任務(wù)。任務(wù)一：安全知識(shí)（10分）1、選擇題1) 機(jī)器人控制柜發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)該使用以下何種滅火方式？（ ）A 澆水 B 二氧化碳滅火器 C 泡沫滅火器 D 沙子2) 工業(yè)機(jī)器人的主電源開(kāi)關(guān)在什么位置？（ ）A

2、 機(jī)器人本體上 B 示教器上 C 控制柜上 D 需外接3) 本比賽中使用的工業(yè)機(jī)器人有幾個(gè)自由度？（ ）A 1個(gè) B 3個(gè) C 4個(gè) D 6個(gè)4) 對(duì)于本比賽中使用的機(jī)器人，制動(dòng)閘釋放按鈕可以控制幾個(gè)軸？（ ）A 1個(gè) B 3個(gè) C 4個(gè) D 6個(gè)5) 關(guān)閉機(jī)器人控制柜電源后必須等幾分鐘后才可以再次開(kāi)機(jī)？（ ）A、 1 B、2 C、5 D、102、判斷題1) 工業(yè)機(jī)器人急停開(kāi)關(guān)不允許被短接。（ ）2) 機(jī)器人處于自動(dòng)模式下時(shí)，不允許進(jìn)入其運(yùn)動(dòng)所及的區(qū)域。（ ）3) 意外或不正常情況下，均可使用E-Stop鍵，停止運(yùn)行。（ ）4) 在編程、測(cè)試及維修時(shí)必須注意即使在低速時(shí)，機(jī)器人仍然是非常有力的

3、，其動(dòng)量很大，必須將機(jī)器人置于手動(dòng)模式。（ ）5) 可以使用溶劑、洗滌劑或擦洗海綿清潔示教器觸摸屏。（ ）任務(wù)二：機(jī)械電氣安裝調(diào)試（20分）（一） 機(jī)械硬件安裝完成競(jìng)賽設(shè)備平臺(tái)活塞原料送料裝置機(jī)械硬件的安裝與調(diào)試（其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示）。 圖1 送料裝置實(shí)物圖圖2 送料裝置爆炸圖（二） 電氣和氣路連接完成工業(yè)機(jī)器人末端工具快換頭的氣路連接，并連接控制機(jī)器人快換頭氣路的電磁閥電氣線路，如圖3所示。要求：1. 能通過(guò)示教器I/O信號(hào)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械快換工具對(duì)夾爪/筆工具，以及搬運(yùn)的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。2. 能通過(guò)示教器I/O信號(hào)控制，實(shí)現(xiàn)夾爪筆工具中夾爪的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。3. 能通過(guò)示教器I/O信號(hào)控

4、制，實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)吸盤(pán)工具中吸盤(pán)對(duì)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的搬運(yùn)動(dòng)作。 圖3 電磁閥與快換頭實(shí)物圖任務(wù)三：工業(yè)機(jī)器人示教編程與離線編程（15分）（一）機(jī)器人轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器更新、工作原點(diǎn)設(shè)置和工具坐標(biāo)系的建立1. 根據(jù)機(jī)器人本體表面刻度標(biāo)識(shí)，完成機(jī)器人機(jī)械原點(diǎn)的校正，創(chuàng)建主程序，并將此時(shí)機(jī)器人姿態(tài)記錄到主程序main()第一條語(yǔ)句。2. 操作示教器使機(jī)器人1、2、3、4 、6軸位置都為 0 度，調(diào)整機(jī)器人5軸，使機(jī)器人法蘭盤(pán)上的機(jī)械快換工具（即快換頭）軸線方向?yàn)樨Q直向下，如圖4所示。該位置設(shè)置為工作原點(diǎn)，并記錄到主程序main()的第二條語(yǔ)句。圖4 機(jī)器人工作原點(diǎn)3. 使用賽場(chǎng)提供的尖端輔助工具完成夾爪/筆工具（如

5、圖5所示）筆尖的工具坐標(biāo)系建立，要求所建立的工具坐標(biāo)系的Z軸方向與筆伸出方向一致；機(jī)器人在工作原點(diǎn)時(shí)，新建工具坐標(biāo)X軸和機(jī)器人基坐標(biāo)的X軸方向相同, Z軸相反。要求： 新建的工具坐標(biāo)的平均誤差不超過(guò)0.5mm。圖5 夾爪/筆工具（二）機(jī)器人碼垛編程與調(diào)試如圖6所示，機(jī)器人依次將儲(chǔ)料區(qū)中的六個(gè)物料塊搬運(yùn)并碼垛到卸料區(qū)，要求進(jìn)行雙層碼放。每層物料塊的排列方式請(qǐng)按照?qǐng)D7示意，下層物料塊碼放方式與3D軌跡板上卸料區(qū)的規(guī)劃方式要求一致。 a. 儲(chǔ)料區(qū) b. 卸料區(qū)圖6 碼垛搬運(yùn)區(qū)域 圖7 兩層物料塊排列方式要求說(shuō)明：1.每層物料塊必須按照?qǐng)D7所示排列方式進(jìn)行碼放；2.每相鄰兩個(gè)物料塊之間的間距不超過(guò) 2

6、mm；3.機(jī)器人各階段運(yùn)動(dòng)速度合理，運(yùn)行安全，不允許出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。（三）機(jī)器人離線編程與測(cè)試根據(jù)比賽主辦方提供的設(shè)備部件三維模型，在RobotArt軟件中通過(guò)場(chǎng)景布置、TCP設(shè)置、工件校準(zhǔn)、生成軌跡、仿真運(yùn)行等系列操作，完成3D軌跡板中復(fù)雜軌跡的離線編程仿真任務(wù)，如圖8所示，然后進(jìn)行后置代碼操作，使用比賽現(xiàn)場(chǎng)提供的專用U盤(pán)將代碼導(dǎo)入機(jī)器人并完成代碼運(yùn)行測(cè)試。機(jī)器人使用的工具為夾爪/筆工具。圖8 離線編程應(yīng)用要求說(shuō)明：1. 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡與3D軌跡板中的軌跡誤差不超過(guò)1 mm；2. 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)點(diǎn)與3D軌跡板表面接觸距離2-3mm；3. 機(jī)器人各階段運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置合理，運(yùn)行安全，不允許出現(xiàn)撞機(jī)現(xiàn)象。

7、任務(wù)四：工業(yè)機(jī)器人綜合應(yīng)用（45分）某公司負(fù)責(zé)交付一條活塞發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)裝配生產(chǎn)線給客戶，用以實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程的自動(dòng)化。生產(chǎn)線主要由切割模塊、加工工藝模塊、視覺(jué)模塊、智能裝配模塊及機(jī)器人外部行走模塊組成，其布置簡(jiǎn)圖如圖9所示?；A(chǔ)功能模塊滑臺(tái)模塊視覺(jué)模塊裝配模塊切割模塊工藝模塊圖9 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)裝配生產(chǎn)線（一） 工業(yè)機(jī)器人與PLC的編程與調(diào)試1、切割模塊1） 通過(guò)PLC編程完成活塞原料在送料裝置傳送帶上的啟?？刂?；2） 通過(guò)示教編程方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人抓取和放下夾爪/筆工具的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，速度設(shè)置合理，運(yùn)行安全，不允許出現(xiàn)撞機(jī)現(xiàn)象；3） 通過(guò)示教編程方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人利用夾爪/筆工具來(lái)搬運(yùn)傳送帶末端的活塞原料

8、，并將其放置到切割工作臺(tái)；4） 通過(guò)示教編程方式，完成激光切割工具的更換（如圖10所示）；5） 通過(guò)離線編程方式，完成活塞原料的激光切割過(guò)程，要求速度設(shè)置合理，運(yùn)行安全，不允許出現(xiàn)撞機(jī)現(xiàn)象，激光頭與活塞原料表面距離1-2mm，運(yùn)行的軌跡誤差不超過(guò)1mm；激光切割工具夾爪/筆工具圖10 工具臺(tái)6） 通過(guò)示教編程方式，完成機(jī)器人使用夾爪/筆工具剔除切割廢料（白色部分）的過(guò)程，如圖11所示；圖11 活塞零件激光切割工作臺(tái)2、視覺(jué)檢測(cè)及條碼識(shí)別模塊1） 通過(guò)PLC編程，完成分度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的啟停控制，2） 實(shí)現(xiàn)CDD視覺(jué)檢測(cè)控制，要求對(duì)活塞零件中的圖案字母“Rob”進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格產(chǎn)品（能識(shí)別出完整字母

9、的零件為合格產(chǎn)品，否則為不合格產(chǎn)品）；3） 通過(guò)示教編程方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人使用激光/吸盤(pán)工具在合格產(chǎn)品上貼標(biāo)簽的過(guò)程；4） 通過(guò)示教編程方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)合格產(chǎn)品入庫(kù)、不合格產(chǎn)品剔除處理的功能。3、機(jī)器人行走軸模塊建立五個(gè)例行程序，能通過(guò)示教器I/O信號(hào)控制，分別完成機(jī)器人本體在切割模塊、工藝模塊、視覺(jué)檢測(cè)模塊、智能裝配1模塊、智能裝配2模塊行走和停止的控制，運(yùn)行安全，不允許出現(xiàn)撞機(jī)現(xiàn)象。（二） 觸摸屏界面設(shè)計(jì)根據(jù)綜合任務(wù)要求，由選手自行設(shè)計(jì)部分功能：1. 手動(dòng)模式下，通過(guò)點(diǎn)擊屏幕按鈕，實(shí)現(xiàn)送料裝置傳送帶啟動(dòng)、停止、正向傳輸、反向傳輸；2. 手動(dòng)模式下，通過(guò)點(diǎn)擊屏幕按鈕，實(shí)現(xiàn)分度盤(pán)啟動(dòng)、停止、正

10、向傳輸、反向傳輸；3. 手動(dòng)模式下，通過(guò)點(diǎn)擊屏幕視覺(jué)檢測(cè)啟動(dòng)按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞零件的拍照功能。（三） 系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試1、 系統(tǒng)斷電，然后重新上電，機(jī)器人處于手動(dòng)模式下，在人機(jī)界面窗口中按下“一鍵回原”按鈕，此時(shí)機(jī)器人行走軸回原點(diǎn)，送料裝置回初始狀態(tài)，視覺(jué)檢測(cè)分度盤(pán)回原點(diǎn)；2、 將旋鈕開(kāi)關(guān)切換到自動(dòng)模式，然后按下每個(gè)模塊的“啟動(dòng)”按鈕；3、 通過(guò)人工方式依次放置3個(gè)活塞原料到送料裝置的料井中，其中包括兩個(gè)合格產(chǎn)品和一個(gè)不合格產(chǎn)品；4、 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人依次對(duì)3個(gè)活塞原料進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)并處理的過(guò)程，其中合格產(chǎn)品入庫(kù)，不合格產(chǎn)品剔除。任務(wù)五 職業(yè)素養(yǎng)（10分）1) 現(xiàn)場(chǎng)操作遵守安全規(guī)范、文明參賽；2) 工具擺

11、放、接線等符合職業(yè)崗位要求；3) 團(tuán)隊(duì)分工合作合理；4) 著裝規(guī)范整潔，愛(ài)護(hù)設(shè)備，保持競(jìng)賽環(huán)境清潔有序；5) 公平競(jìng)賽，遵守賽場(chǎng)紀(jì)律，抗工作環(huán)境干擾能力強(qiáng)、善于與裁判溝通。附件一：I/O表輸入功能描述輸出功能描述PLC1 （CPU1214）I/O 地址分配%I0.0行走伺服下限%Q0.0軸_1_脈沖%I0.1行走伺服原點(diǎn)%Q0.1轉(zhuǎn)盤(pán)步進(jìn)脈沖%I0.2行走伺服上限%Q0.2輸送步進(jìn)脈沖%I0.3行走伺服報(bào)警%Q0.3旋轉(zhuǎn)步進(jìn)脈沖%I0.4行走伺服定位完成%Q0.4軸_1_方向%I0.5軸_1_DriveReady%Q0.5轉(zhuǎn)盤(pán)步進(jìn)方向%I0.6拍照完成(1)%Q0.6輸送步進(jìn)方向%I0.7拍照

12、OK%Q0.7旋轉(zhuǎn)步進(jìn)方向%I1.0備用3%Q1.0備用(1)%I1.1備用4%Q1.1備用(2)%I1.2備用5%Q2.0識(shí)別站啟動(dòng)指示%I1.3轉(zhuǎn)盤(pán)步進(jìn)原點(diǎn)開(kāi)關(guān)%Q2.1識(shí)別站自動(dòng)啟動(dòng)指示燈%I1.4備用7%Q2.2識(shí)別站暫停指示燈%I1.5備用8%Q2.3識(shí)別站故障%I2.0識(shí)別站急停%Q2.4備用(3)%I2.1識(shí)別站手/自動(dòng)%Q2.5兩爪氣缸張開(kāi)%I2.2識(shí)別站啟動(dòng)%Q2.6兩爪氣缸夾緊%I2.3識(shí)別站停止%Q2.7CCD拍照%I2.4識(shí)別站自動(dòng)啟動(dòng)按鈕%Q3.0裝配站啟動(dòng)指示%I2.5識(shí)別站暫停按鈕%Q3.1裝配站自動(dòng)啟動(dòng)%I2.6識(shí)別站復(fù)位%Q3.2裝配站暫停%I2.7轉(zhuǎn)盤(pán)步進(jìn)故

13、障%Q3.3裝配站故障%I3.0轉(zhuǎn)盤(pán)1#位%Q3.4三爪氣缸張開(kāi)%I3.1備用23%Q3.5三爪氣缸夾緊%I3.2備用24%Q3.6手指氣缸張開(kāi)%I3.3備用25%Q3.7手指氣缸夾緊%I3.4轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī)定位%Q4.0滑臺(tái)伸出%I3.5兩爪氣缸張開(kāi)位%Q4.1滑臺(tái)縮回%I3.6兩爪氣缸夾緊位%Q4.2推塞伸出%I3.7兩爪氣缸有料檢測(cè)%Q4.3推塞縮回%I4.0CCD OK%Q4.4壓緊氣缸壓緊%I4.1備用9%Q4.5壓緊氣缸松開(kāi)%I4.2備用10%Q4.6備用(4)%I4.3備用11%Q4.7備用(5)%I4.4裝配站急停%Q5.0軸_1_啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)器%I4.5裝配站手/自動(dòng)%Q5.1行走伺服

14、急停%I4.6裝配站啟動(dòng)%Q5.2行走伺服復(fù)位%I4.7裝配站停止%Q5.3備用(6)%I5.0裝配站自動(dòng)啟動(dòng)按鈕%Q5.4備用(7)%I5.1裝配站暫停按鈕%Q5.5備用(8)%I5.2裝配站復(fù)位%Q5.6備用(9)%I5.3輸送步進(jìn)原點(diǎn)%Q5.7備用%I5.4輸送步進(jìn)停止%I5.5輸送步進(jìn)異常%I5.6旋轉(zhuǎn)步進(jìn)異常%I5.7三爪氣缸張開(kāi)位%I6.0三爪氣缸夾緊位%I6.1手指氣缸張開(kāi)位%I6.2手指氣缸夾緊位%I6.3滑臺(tái)氣缸伸出位%I6.4滑臺(tái)氣缸縮回位%I6.5推塞氣缸伸出位%I6.6推塞氣缸縮回位%I6.7壓緊氣缸壓緊位%I7.0壓緊氣缸松開(kāi)位%I7.1配重塊高度感應(yīng)開(kāi)關(guān)%I7.2連

15、桿1#%I7.3連桿2#%I7.4連桿3#%I7.5活塞1#%I7.6活塞2#%I7.7活塞3#%I8.0缸體1#%I8.1缸體2#%I8.2缸體3#%I8.3連桿活塞暫存位檢測(cè)%I8.4缸體裝配位檢測(cè)%I8.5塞體有物推缸氣缸處%I8.6機(jī)器人夾具吸真空檢測(cè)%I8.7備用13%I9.0備用14%I9.1備用15%I9.2備用16%I9.3備用17%I9.4備用18%I9.5備用19%I9.6備用20%I9.7備用21PLC1 （CPU1212）I/O 地址分配%I0.0升降伺服下限%Q0.0升降伺服脈沖%I0.1升降伺服原點(diǎn)%Q0.1皮帶步進(jìn)脈沖%I0.2升降伺服上限%Q0.2升降伺服抱閘使

16、能%I0.3升降伺服報(bào)警%Q0.3備用2%I0.4升降伺服定位完成%Q0.4升降伺服方向%I0.5升降伺服準(zhǔn)備好%Q0.5皮帶步進(jìn)方向%I0.6升降伺服抱閘檢測(cè)%Q2.0編程站啟動(dòng)指示%I0.7備用%Q2.1編程站自動(dòng)啟動(dòng)%I2.0編程站急停%Q2.2編程站暫停%I2.1編程站手/自動(dòng)%Q2.3編程站故障%I2.2編程站啟動(dòng)%Q2.4固定氣缸伸出%I2.3編程站停止%Q2.5固定氣缸縮回%I2.4編程站自動(dòng)啟動(dòng)按鈕%Q2.6升降氣缸伸出%I2.5編程站暫停按鈕%Q2.7升降氣缸縮回%I2.6編程站復(fù)位%Q3.0升降伺服使能%I2.7輸送步進(jìn)故障%Q3.1升降伺服急停%I3.0固定氣缸伸出到位%

17、Q3.2升降伺服復(fù)位%I3.1固定氣缸縮回到位%Q3.3備用3%I3.2升降氣缸伸出到位%Q3.4加工處吸真空%I3.3升降氣缸縮回到位%Q3.5加工處破真空%I3.4加工臺(tái)光電%Q3.6備用4%I3.5備用(1)%Q3.7備用5%I3.6棒料入料光電%Q4.0加工站啟動(dòng)指示%I3.7皮帶到位光電%Q4.1加工站自動(dòng)啟動(dòng)%I4.0棒料吸真空檢測(cè)%Q4.2加工站暫停%I4.1加工站急停%Q4.3加工站故障%I4.2加工站手/自動(dòng)%Q4.4砂帶電機(jī)%I4.3加工站啟動(dòng)%Q4.5去毛刺電機(jī)%I4.4加工站停止%Q4.6拋光電機(jī)%I4.5加工站自動(dòng)啟動(dòng)按鈕%Q4.7機(jī)器人急停%I4.6加工站暫停按鈕%

18、Q5.0機(jī)器人交訊1%I4.7加工站復(fù)位%Q5.1機(jī)器人交訊2%I5.0機(jī)器人交訊(1)%Q5.2機(jī)器人交訊3%I5.1機(jī)器人交訊(2)%Q5.3機(jī)器人交訊4%I5.2機(jī)器人交訊(3)%Q5.4機(jī)器人交訊5%I5.3機(jī)器人交訊(4)%Q5.5機(jī)器人交訊6%I5.4機(jī)器人交訊(5)%Q5.6機(jī)器人交訊7%I5.5機(jī)器人交訊(6)%Q5.7機(jī)器人交訊8%I5.6機(jī)器人交訊(7)%I5.7機(jī)器人交訊(8)機(jī)器人I/O 地址分配Do10_1機(jī)器人更換工具信號(hào)Do10_2機(jī)器人夾爪信號(hào)Do10_3機(jī)器人吸盤(pán)信號(hào)附件二：項(xiàng)目完成情況評(píng)分表任務(wù)及要求分值評(píng)分安全知識(shí)（10分）10機(jī)械電氣安裝調(diào)試（20分）送料裝置的輸送帶裝置裝配正確、牢固、調(diào)整正確、工作可靠55個(gè)傳感器安裝正確、牢固57個(gè)氣管連接正確、牢固、調(diào)整正確、工作可靠73個(gè)電器閥安裝正確、牢固、調(diào)整正確、工作可靠3工業(yè)機(jī)器人示教編程與離線編程（15分