工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用

2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)〔高職組〕競(jìng)賽任務(wù)書〔樣題〕選手須知：任務(wù)書共16頁(yè)，另有電路圖附件一份，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁(yè)、字跡不清等問題，請(qǐng)及時(shí)向裁判示意，并進(jìn)行任務(wù)書的更換。競(jìng)賽任務(wù)完成過程配有兩臺(tái)筆記本計(jì)算機(jī)，參考資料放置在“D:\參考資料〞文件夾下。參賽團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)在4.5小時(shí)內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容；選手在競(jìng)賽過程中創(chuàng)立的程序文件必須存儲(chǔ)到“D:\技能競(jìng)賽\工位號(hào)〞文件夾下，未存儲(chǔ)到指定位置的運(yùn)行記錄或程序文件均不予給分。選手提交的試卷用賽位號(hào)標(biāo)識(shí)，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息，否那么成績(jī)無效。由于錯(cuò)誤接線、操作不當(dāng)?shù)仍蛞饳C(jī)器人控制器及I/O組件、智能視覺系統(tǒng)、PLC、變頻器、AGV機(jī)器人的損壞，將取消選手競(jìng)賽資格。在完成任務(wù)過程中，請(qǐng)及時(shí)保存程序及數(shù)據(jù)。批次：日期：賽位號(hào)：競(jìng)賽設(shè)備描述：“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用〞競(jìng)賽在“HBHX-RCPS-C10型工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)〞上進(jìn)行，該設(shè)備由工業(yè)機(jī)器人、AGV機(jī)器人、托盤生產(chǎn)線、工件盒生產(chǎn)線、視覺和立庫(kù)等六大系統(tǒng)組成，如圖1所示。圖1競(jìng)賽平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的主要工作目標(biāo)是將從立體倉(cāng)庫(kù)上取出的工件，通過AGV機(jī)器人，搬運(yùn)到托盤生產(chǎn)線上，通過視覺系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別，然后由工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行裝箱。圖2是需要分揀的工件。12345678圖2需要分揀的工件圖2中默認(rèn)從左至右、從上到下工件編號(hào)為1-8號(hào)。圖3分揀工件放置于托盤中的狀態(tài)托盤結(jié)構(gòu)如圖3所示，兩側(cè)設(shè)計(jì)有檔條，兩條檔條中間為工件放置區(qū)。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，在4.5個(gè)小時(shí)內(nèi)，完成競(jìng)賽設(shè)備局部硬件安裝、智能相機(jī)系統(tǒng)調(diào)試、工業(yè)機(jī)器人示教編程、人機(jī)界面開發(fā)、控制程序編寫及系統(tǒng)調(diào)試等任務(wù)。任務(wù)一：硬件安裝〔一〕傳感器的安裝安裝并調(diào)試傳感器〔含線體傳感器、AGV對(duì)接傳感器、平安護(hù)欄傳感器〕。圖4托盤生產(chǎn)線傳感器布置圖5AGV與托盤生產(chǎn)線信號(hào)對(duì)接位置圖6平安護(hù)欄傳感器位置圖7主控柜柜內(nèi)接線端子圖圖8生產(chǎn)線轉(zhuǎn)接盒接線端子圖〔二〕工業(yè)機(jī)器人外部工裝安裝1.吸盤與吸盤支架的安裝；2．氣管接頭與吸盤支架的安裝;3．吸盤支架與連接桿的安裝；4．連接桿與法蘭的安裝；5．吸盤手爪法蘭與機(jī)械手本體固連〔連接法蘭圓端面與機(jī)械手本體J6關(guān)節(jié)輸出軸端面〕；6．氣管與氣管接頭的連接。圖9工業(yè)機(jī)器人手爪結(jié)構(gòu)圖10氣動(dòng)手爪連接后的效果〔三〕視覺系統(tǒng)的連接連接電源控制器、相機(jī)及編程計(jì)算機(jī)?！菜摹矨GV機(jī)器人上部輸送線安裝與調(diào)試1．主動(dòng)軸的安裝；2．同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝及調(diào)試；3．從動(dòng)軸的安裝；4．平皮帶張緊度的調(diào)節(jié)；5．托盤導(dǎo)向板的安裝。圖11AGV機(jī)器人上部輸送線結(jié)構(gòu)爆炸圖圖12AGV機(jī)器人上部輸送線結(jié)構(gòu)圖任務(wù)二：視覺系統(tǒng)調(diào)試智能相機(jī)的默認(rèn)IP地址為192.168.8.3，計(jì)算機(jī)的IP地址需要與智能相機(jī)IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)?！惨弧骋曈X軟件設(shè)定翻開X-SIGHTSTUDIO信捷智能相機(jī)軟件，連接相機(jī)，配置并調(diào)整相機(jī)，可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)圖像，使用軟件工具箱設(shè)定作業(yè)方式，并輸出監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，具體操作步驟及方法參考x-sight使用手冊(cè)。〔二〕智能相機(jī)的調(diào)試1．調(diào)整相機(jī)鏡頭焦距及亮度，使智能相機(jī)穩(wěn)定、清晰地?cái)z取圖像信號(hào)；2．設(shè)置視覺控制器觸發(fā)方式、Modbus參數(shù)，調(diào)試視覺控制器MODBUSRTU端口與主控PLC的通信；圖像的標(biāo)定以及坐標(biāo)攝取流程編輯，要求如下：1〕智能相機(jī)對(duì)托盤內(nèi)的單一工件進(jìn)行拍照，獲取該工件的形狀和位置、角度偏差。相機(jī)鏡頭中心為位置零點(diǎn)，智能相機(jī)學(xué)習(xí)的物品角度為零度。2〕編寫視覺程序，要求如下：①識(shí)別1號(hào)工件，并編號(hào)，且記錄該工件的位置，角度和形狀。②識(shí)別2號(hào)工件，并編號(hào)，且記錄該工件的位置，角度和形狀。識(shí)別3號(hào)工件，并編號(hào)，且記錄該工件的位置，角度和形狀。④識(shí)別4號(hào)工件，并編號(hào)，且記錄該工件的位置，角度和形狀。⑤通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將視覺檢測(cè)結(jié)果信息提供應(yīng)主控PLC，各類工件的信息及對(duì)應(yīng)地址見表2-1所示，此處規(guī)定第一個(gè)信息為編號(hào)，第二個(gè)信息為工件位置信息，第三個(gè)信息為角度偏差，并把相關(guān)信息在觸摸屏上顯示出來。表2-1智能相機(jī)工件信息及對(duì)應(yīng)通信地址類型工件Modbus通訊地址12345678圖13軟件操作示意任務(wù)三：工業(yè)機(jī)器人設(shè)置與編程調(diào)試工業(yè)機(jī)器人控制器作為效勞器端，設(shè)備號(hào)為1,其IP地址為192.168.8.103，使用modbusTCP/IP協(xié)議方式。〔一〕工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)定及示教編程1．翻開工業(yè)機(jī)器人手爪上的激光筆，通過示教操作，使工業(yè)機(jī)器人分別沿X軸、Y軸運(yùn)動(dòng)，調(diào)整工件盒生產(chǎn)線的空間位置，使工件生產(chǎn)線與工業(yè)機(jī)器人相對(duì)位置正確；2．在托盤中放置一種工件，置于托盤生產(chǎn)線1號(hào)工位，在工件盒生產(chǎn)線的中間位置放置一個(gè)工件盒，如圖14所示。利用示教器進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人示教操作，將托盤中的工件分別放置在工件盒指定的四個(gè)小格中〔標(biāo)號(hào)：1，2，7，8〕；圖14托盤生產(chǎn)線和工件盒生產(chǎn)線的工位3．通過示教，記錄該工件的位置信息，將空托盤放置在托盤收集處；4．示教結(jié)束，更換托盤及工件盒，工業(yè)機(jī)器人程序再現(xiàn)時(shí)，應(yīng)能沿以上示教軌跡重復(fù)4種工件的抓取及空托盤收集動(dòng)作?！泊谁h(huán)節(jié)每完成一個(gè)工件任務(wù)需要舉手示意裁判〕〔二〕工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系建立設(shè)定單吸盤手爪工具坐標(biāo);通過給定數(shù)據(jù)〔x=0，y=161.42,z=158.28,a=-900,b=1400,c=900〕計(jì)算確定雙吸盤手爪的工具坐標(biāo)?！踩彻I(yè)機(jī)器人系統(tǒng)聯(lián)機(jī)測(cè)試編寫PLC、觸摸屏及智能相機(jī)程序，與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行通信，通過操作觸摸屏測(cè)試界面進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)試。要求如下：?jiǎn)?dòng)托盤生產(chǎn)線，在托盤生產(chǎn)線入口處放入裝有一個(gè)工件的托盤；利用相機(jī)對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別，并在觸摸屏上顯示種類、坐標(biāo)、角度等信息；3．示教工業(yè)機(jī)器人程序，PLC傳輸視覺識(shí)別的數(shù)據(jù)給工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人根據(jù)相機(jī)采集的數(shù)據(jù)和識(shí)別的結(jié)果，按規(guī)定放置于工件盒生產(chǎn)線的對(duì)應(yīng)位置；4．在工件盒生產(chǎn)線1號(hào)工位，按規(guī)定角度將4種工件放置入工件盒的4個(gè)小格中，如圖15所示，即1、2、7、8位置。圖15工件擺放位置5．暫停功能測(cè)試：在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過程中，按下托盤生產(chǎn)線上的停止按鈕或平安護(hù)欄操作門翻開，工業(yè)機(jī)器人暫停運(yùn)行，同時(shí)觸摸屏上相應(yīng)指示燈閃爍。按下主控柜啟動(dòng)按鈕，工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)運(yùn)行?！泊谁h(huán)節(jié)工作任務(wù)完成需要舉手示意裁判〕任務(wù)四：系統(tǒng)綜合編程調(diào)試〔一〕觸摸屏與PLC變量對(duì)接以下四個(gè)觸摸屏界面現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)提供，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成變量對(duì)接。圖16主控制界面例如圖17生產(chǎn)線調(diào)試界面例如圖18工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控界面例如圖19生產(chǎn)線工件數(shù)據(jù)監(jiān)控界面例如〔二〕系統(tǒng)程序開發(fā)與運(yùn)行1．系統(tǒng)初始狀態(tài)檢查人機(jī)界面切換到運(yùn)行界面后，主控PLC程序應(yīng)首先檢查網(wǎng)絡(luò)通信是否正常，各外圍系統(tǒng)是否處于初始狀態(tài)。初始狀態(tài)是指：1〕工業(yè)機(jī)器人、視覺系統(tǒng)、變頻器、PLC通信正常；2〕工業(yè)機(jī)器人處于工作原點(diǎn)；3〕托盤生產(chǎn)線上沒有托盤。啟動(dòng)AGV機(jī)器人，進(jìn)行與碼垛機(jī)器人、托盤生產(chǎn)線的對(duì)接。2．系統(tǒng)綜合編程調(diào)試設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，編制工業(yè)機(jī)器人、PLC、觸摸屏等程序，并進(jìn)行調(diào)試，工作任務(wù)主要步驟如圖20所示。圖20工作任務(wù)主要步驟1〕托盤和工件已經(jīng)位于立體倉(cāng)庫(kù)中。在立體倉(cāng)庫(kù)觸摸屏操作界面隨機(jī)選取20個(gè)有托盤的倉(cāng)位準(zhǔn)備出庫(kù)，如圖21所示。按下碼垛機(jī)器人運(yùn)行按鈕，碼垛機(jī)器人將根據(jù)選手選擇的倉(cāng)位順序依次將托盤取出并送入AGV機(jī)器人上部輸送線。圖21觸摸屏上選擇需要自動(dòng)出貨的貨位2〕AGV機(jī)器人運(yùn)送工件：三個(gè)托盤裝滿后，AGV將自動(dòng)運(yùn)行至托盤生產(chǎn)線位置進(jìn)行對(duì)接，自動(dòng)對(duì)接完成后AGV上的托盤將被輸送至托盤生產(chǎn)線。托盤輸送完畢，AGV自動(dòng)返至立體倉(cāng)庫(kù)繼續(xù)取工件，如此循環(huán)直至所有工件輸送完畢。3〕運(yùn)送托盤合計(jì)20個(gè)，工件有四種〔在8種工件中任選〕，總數(shù)在〔24～30〕之間。每個(gè)托盤中工件數(shù)量可以為0-3個(gè)，單個(gè)托盤中工件種類最大為3種。4〕托盤進(jìn)入托盤生產(chǎn)線的智能相機(jī)位置處，利用相機(jī)識(shí)別托盤中工件的種類、位置、角度等信息，并傳送給PLC。圖22-1工件的擺放〔1〕圖22-2工件的擺放〔2〕5〕根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的編程環(huán)境及函數(shù)庫(kù)編寫PLC程序，控制工件盒生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備，完成工件的識(shí)別、空托盤的回收〔注：空托盤回收臺(tái)最大容量為11個(gè)托盤，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大容量時(shí)應(yīng)自動(dòng)暫停運(yùn)行，待人工取走所有空