2018 年山東職業(yè)院校技能大賽中職組“機器人技術(shù)應(yīng)用”賽項任務(wù)書

2018年山東職業(yè)院校技能大賽

中職組“機器人技術(shù)應(yīng)用”賽項

競賽任務(wù)書（一）

選手須知：

1.任務(wù)書共30頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，并進行任

務(wù)書的更換。

2.參賽隊應(yīng)在4小時內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。

3.競賽設(shè)備包含1臺計算機，參考資料（工業(yè)機器人操作手冊、視覺控制器操作手冊、

PLC控制器操作手冊、觸摸屏操作手冊、平臺簡介等）放置在“D:\參考資料”文件夾中。選

手在競賽過程中利用計算機創(chuàng)建的軟件程序文件必須存儲到“D:\技能競賽”文件夾中，未存儲

到指定位置的運行記錄或程序文件不作為競賽成果予以評分。計算機編輯文件請實時存盤，建議

10-15分鐘存盤一次，客觀原因斷電情況下，酌情補時不超過十五分鐘。

4.任務(wù)書中只得填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關(guān)的信息或與競賽

過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。

5.由于參賽選手人為原因?qū)е赂傎愒O(shè)備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊競

賽資格。

競賽場次：第場賽位號：第號

1

任務(wù)一機械及電氣安裝調(diào)試

安裝工藝要求：

1.電纜與氣管分開綁扎，第一根綁扎帶距離接頭處60±5mm，其余兩個綁扎

帶之間的距離不超過50±5mm，綁扎帶切割不能留余太長，必須小于1mm，美

觀安全。氣路捆扎不影響工業(yè)機器人正常動作，不會與周邊設(shè)備發(fā)生刮擦勾連。

2.電纜和氣管分開走線槽，氣管在型材支架上可用線夾子綁扎帶固定，兩個

線夾子之間的距離不超過120mm。走線槽的氣管長度應(yīng)合適，不能出現(xiàn)折彎纏

繞和綁扎變形現(xiàn)象，不允許出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

3.機械安裝需選擇合適工具，按提供模塊零件完成單元裝配，安裝完畢后機

械單元部分沒有晃動和松動。執(zhí)行元器件氣缸動作平緩，無強烈碰撞。

（一）工具快換模塊法蘭端安裝及氣路連接

1.將工具快換模塊法蘭端已經(jīng)安裝到工業(yè)機器人第6軸法蘭盤上。要求檢查

工具快換模塊法蘭端和工業(yè)機器人第6軸法蘭盤的銷釘孔對齊，螺釘緊固。

2.完成工具快換模塊的氣路連接，可使工具快換模塊法蘭端與工具端正常鎖

定和釋放，并實現(xiàn)對夾爪工具和吸盤工具的動作控制。要求：正壓氣路用藍色氣

管，負壓氣路用透明氣管。

3.將氣路壓力調(diào)整到0.4MPa~0.6MPa，打開過濾器末端開關(guān)，測試氣路連接

的正確性。

2

圖1-1工具快換模塊法蘭端氣路圖紙

3

（二）涂膠單元及碼垛單元機械裝配

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成涂膠單元的結(jié)構(gòu)件零件的安裝。

圖1-2涂膠單元裝配圖紙

4

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成碼垛單元的結(jié)構(gòu)件零件的安裝。

圖1-3碼垛單元平臺A裝配圖紙

5

圖1-4碼垛單元平臺B裝配圖紙

6

工作站臺面布局要求如圖1-5所示。

圖1-5工作站臺面布局要求

7

（三）檢測單元1號工位機械安裝及電氣接線

1.利用競賽工位所提供的工具和零件，完成檢測單元1號工位的機械結(jié)構(gòu)件、

氣缸、導軌、檢測滑臺、檢測燈架子等零件的安裝。

圖1-6檢測單元1號工位裝配圖紙

8

2.利用競賽工位所提供的工具和零件，完成檢測單元1號工位的氣缸氣路連

接，能按要求可以實現(xiàn)工位安裝臺的推進縮回動作、檢測燈的升降動作。

圖1-7檢測單元1號工位氣動原理圖

9

3.利用競賽工位所提供的工具和零件，完成檢測單元1號工位傳感器、檢測

燈、指示燈等的電路接線，并調(diào)整傳感器的安裝位置使其可準確反饋氣缸狀態(tài)。

圖1-8檢測單元1號工位電氣接線信號對照表

10

（四）檢測單元2號工位機械安裝及電氣接線

1.利用競賽工位所提供的工具和零件，完成檢測單元2號工位的機械結(jié)構(gòu)件、

氣缸、導軌、檢測滑臺、檢測燈架子等零件的安裝。

圖1-9檢測單元2號工位裝配圖紙

11

2.利用競賽工位所提供的工具和零件，完成檢測單元2號工位的氣缸氣路連

接，能按要求可以實現(xiàn)工位安裝臺的推進縮回動作、檢測燈的升降動作。

圖1-10檢測單元2號工位氣動原理圖

12

3.利用競賽工位所提供的工具和零件，完成檢測單元2號工位的傳感器、檢

測燈、指示燈等的電路接線，并調(diào)整傳感器的安裝位置使其可準確反饋氣缸狀態(tài)。

圖1-11檢測單元2號工位電氣接線信號對照表

13

（五）PLC的IO信號連接

根據(jù)表1-1和表1-2提供的PLC的IO信號表，完成控制面板上的PLC控制

線路接線，并對線纜進行捆扎。

注意：不允許更改設(shè)備中原有的線路，只允許在如圖1-12所示的面板正面

接線區(qū)域利用快接線纜完成PLC的IO的連接。

圖1-12PLC的IO信號接線區(qū)域

表1-1PLC輸入信號表

序號地址功能注解序號地址功能注解

1I0.013I1.4

急停升降氣缸3上限

2I0.1編程/運行14I1.5升降氣缸3下限

3I0.2啟動15I1.6升降氣缸4上限

4I0.3停止16I1.7升降氣缸4下限

5I0.4自動啟動17I2.0推動氣缸1伸出位

6I0.5暫停18I2.1推動氣缸1縮回位

7I0.619I2.2

重新推動氣缸2伸出位

8I0.7點對點/補償20I2.3推動氣缸2縮回位

9I1.0升降氣缸1上限21I2.4推動氣缸3伸出位

10I1.1升降氣缸1下限22I2.5推動氣缸3縮回位

11I1.2升降氣缸2上限23I2.6推動氣缸4伸出位

12I1.324I2.7

升降氣缸2下限推動氣缸4縮回位

表1-2PLC輸出信號表

序號地址功能注解序號地址功能注解

1Q0.0升降氣缸113Q1.4紅色指示燈1

2Q0.1升降氣缸214Q1.5綠色指示燈1

3Q0.2升降氣缸315Q1.6紅色指示燈2

4Q0.3升降氣缸416Q1.7綠色指示燈2

5Q0.4推動氣缸117Q2.0紅色指示燈3

6Q0.5推動氣缸218Q2.1綠色指示燈3

7Q0.6推動氣缸319Q2.2紅色指示燈4

8Q0.7推動氣缸420Q2.3綠色指示燈4

14

9Q1.0檢測指示燈121Q2.4啟動指示燈

10Q1.1檢測指示燈222Q2.5自動啟動指示燈

11Q1.2檢測指示燈323Q2.6暫停指示燈

12Q1.3檢測指示燈424Q2.7蜂鳴器

（六）工業(yè)機器人IO信號配置

在工業(yè)機器人示教器中，根據(jù)圖1-13、圖1-14提供的工業(yè)機器人IO信號板

與PLC、視覺控制器等終端的接線圖，定義各信號的類型和功能。

圖1-13工業(yè)機器人數(shù)字量輸入信號接線圖

15

圖1-14工業(yè)機器人數(shù)字量輸出信號接線圖

（七）工業(yè)機器人Home點

工業(yè)機器人Home點姿態(tài)為由觸摸屏的“機器人HOME位設(shè)置界面”完成機

器人各個軸的設(shè)置后，點擊“確定”后，機器人移動到指定的HOME，其中2軸

角度為負，如4-4所示，并且在示教器上顯示出當前home位的X,Y,Z的值。

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（八）離線編程三維環(huán)境搭建

1.利用現(xiàn)場提供的測量工具，完成對工作站臺面上所有單元組件的布局尺寸

測量。

2.在RobotArt軟件中，根據(jù)實際測量結(jié)果，對三維環(huán)境中的單元組件進行位置

調(diào)整，使其與本賽位競賽平臺一致，要求競賽平臺臺面上所有單元均安放到位。

3.工作站模型文件可通過工具欄“工作站”按鈕打開使用，通過工具欄“另

存為”按鈕保存到文件夾中，請勿擅自更改文件后綴。

注：軟件操作過程中注意隨時保存比賽成果。

任務(wù)二外殼涂膠及產(chǎn)品碼垛

（一）外殼涂膠

要求：工業(yè)機器人控制柜控制面板的“模式開關(guān)”切換到“自動模式”，任

務(wù)執(zhí)行由觸摸屏的“涂膠、碼垛設(shè)定界面”完成定制涂膠工藝參數(shù)設(shè)置后，點擊

“確定”按鈕自動開始執(zhí)行涂膠工藝，具體工藝過程要求如下：

1.工藝流程起始狀態(tài)為工業(yè)機器人在Home點，涂膠工具擺放到在工具支架

上。

2.工業(yè)機器人拾取涂膠工具。

3.工業(yè)機器人回到Home點。

17

4.工業(yè)機器人完成HMI定制A軌跡涂膠，軌跡段為A1-A2或A3-A4，可通過

HMI定制涂膠方向，并且將A段軌跡的路徑距離用示教器顯示出來，停留5S.要求，

要求涂膠工具的尖點始終位于涂膠單元軌跡線槽的中心線、偏離涂膠單元平面上

方10mm距離且工具Z軸固定（方向自由選擇）。

5.工業(yè)機器人回到Home點。

6.工業(yè)機器人完成HMI定制B軌跡涂膠，軌跡段為B1-B2-B3-B4，B1為起

始點、B4為終止點，可定制B4-B3軌跡段、B3-B2軌跡段、B2-B1軌跡段的涂

膠軌跡速度，要求涂膠工具的尖點始終位于涂膠單元軌跡線槽的中心線、偏離涂膠

單元平面上方10mm距離且工具Z軸固定（方向自由選擇）。

7.工業(yè)機器人回到Home點。

8.工業(yè)機器人完成HMI定制D軌跡涂膠，可定制涂膠軌跡的起始點和終止

點，要求涂膠工具的尖點始終位于涂膠單元軌跡線槽的中心線、偏離涂膠單元平面

上方10mm距離且工具Z軸固定（方向自由選擇）。

9.工業(yè)機器人放回涂膠工具。

10.工業(yè)機器人回到Home點。

其中各軌跡可通過觸摸屏設(shè)置的工藝參數(shù)如表2-1所示。

表2-1定制涂膠工藝參數(shù)

序號軌跡編號定制工藝參數(shù)可選參數(shù)參數(shù)說明

1A1-A2A1為起始點，A2為終點，并顯示軌跡長度

A涂膠方向

2A3-A4A3為起始點，A4為終點，并顯示軌跡長度

H

B4-B3涂膠速度M

3

L

H

H：涂膠軌跡速度為300mm/s

BB3-B2涂膠速度M

4M：涂膠軌跡速度為200mm/s

LL：涂膠軌跡速度為100mm/s

H

B2-B1涂膠速度M

5

L

18

6起始點起始點可選擇D1-D7任意一個位置

D

7終止點終止點可選擇D1-D7任意一個位置

圖2-1涂膠單元

（二）產(chǎn)品碼垛

要求：工業(yè)機器人控制柜控制面板的“模式開關(guān)”切換到“自動模式”，任

務(wù)執(zhí)行由觸摸屏的“涂膠、碼垛設(shè)定界面”點擊“工藝繼續(xù)”按鈕自動開始執(zhí)行完

整碼垛工藝過程。同時在RobotArt軟件中可仿真工藝過程。碼垛工藝過程具體

要求如下：

1.工藝流程起始狀態(tài)為工業(yè)機器人在Home點，夾爪工具擺放到工具支架上，

5個物料放置在碼垛單元平臺B上，垛型型式如圖2-2所示。

2.工業(yè)機器人拾取夾爪工具。

3.工業(yè)機器人回到Home點，觸摸屏開始拆垛工藝計時。

4.工業(yè)機器人將碼垛單元平臺B上的所有物料拆垛到碼垛單元平臺A中，

拆垛順序隨機確定。

5.工業(yè)機器人回到Home點，觸摸屏停止拆垛工藝計時并保持顯示，開始碼

垛工藝計時。

19

6.工業(yè)機器人完成由碼垛單元平臺A中從底部依次取出物料后在碼垛單元

平臺B上碼垛，碼垛型式如圖2-2所示。

7.工業(yè)機器人回到Home點，觸摸屏停止碼垛工藝計時并保持顯示。

8.工業(yè)機器人放回夾爪工具。

9.工業(yè)機器人回到Home點。

圖2-2碼垛垛型要求

任務(wù)三異形芯片分揀和安裝

根據(jù)任務(wù)書要求，對視覺檢測組件進行設(shè)置實現(xiàn)對異形芯片的顏色、形狀等特

征參數(shù)的識別和輸出，對PLC和工業(yè)機器人進行編程實現(xiàn)電子產(chǎn)品裝配及質(zhì)量檢測

任務(wù)。最后系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)操作，在規(guī)定時間內(nèi)流暢自動完成所有工藝過程。評分時

采用工作站運行模式，工業(yè)機器人自動模式連續(xù)運行程序完成整個過程的演示。

分揀、裝配過程中注意事項：

1.將工作站切換到運行模式，按下啟動和自動啟動按鈕后，啟動指示燈和自

動啟動指示燈均亮，所有工位處于初始位置；工業(yè)機器人工藝過程的起始點和結(jié)束

點均為home點。

2.芯片原料區(qū)、回收區(qū)或產(chǎn)品中未擺放任何芯片的位置，稱為空位；未安裝

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任何芯片的產(chǎn)品，稱為空板；只可使用吸盤工具對芯片空位進行探測，在探測出

空位后不得再出現(xiàn)吸盤上無物料空吸現(xiàn)象；在拾取和安裝芯片過程中，芯片不得

掉落；吸盤工具安裝芯片時，工具不能出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

3.原料區(qū)和產(chǎn)品中相應(yīng)位置放入不同形狀的芯片，稱為摻雜，將所有摻雜放

至回收區(qū)空位。要求，將產(chǎn)品中和原料區(qū)的參雜放到回收區(qū)對應(yīng)類型中，優(yōu)先

放在同一類型數(shù)字小的空位內(nèi)，比如，在原料區(qū)CPU類發(fā)現(xiàn)參雜，將該參雜放在

回收區(qū)CPU數(shù)字小的空位里。

4.異形芯片的顏色和形狀檢測通過視覺檢測組件完成，每個芯片只允許利用

視覺檢測一次。

5.所編寫的工業(yè)機器人程序，要盡可能的滿足高效率的生產(chǎn)要求，整個任務(wù)

過程中，機器人速度和路徑要設(shè)置合理，運行安全，不允許出現(xiàn)撞機現(xiàn)象。

6.鎖螺絲工序中，螺絲鎖緊過程中要求螺絲不得掉落，不得出現(xiàn)工業(yè)機器人

運行錯誤或力矩報警；

7.芯片料盤芯片擺放位置編號如圖3-1，整體料架如圖3-2，芯片種類及顏

色如圖3-3，芯片位置序號如圖3-4，PCB板和料盤的初始狀態(tài)如表3-1，初始化

料盤芯片數(shù)目如表3-2，PCB板目標安裝狀態(tài)如表3-3。

圖3-1芯片料盤芯片擺放位置編號

21

圖3-2整體料架

圖3-3芯片種類及顏色

圖3-4芯片位置序號

22

表3-1產(chǎn)品及料盤初始狀態(tài)

顏色

序號項目狀態(tài)

顏色隨機

1A03產(chǎn)品擺滿芯片，有蓋板，未鎖螺絲

顏色隨機

2A04產(chǎn)品擺滿芯片，有蓋板，未鎖螺絲

顏色隨機

3A05產(chǎn)品擺滿芯片，有蓋板，未鎖螺絲

顏色隨機

4A06產(chǎn)品擺滿芯片，有蓋板，未鎖螺絲

5芯片原料料盤位置，顏色隨機排列

6芯片回收料盤位置，顏色隨機排列

表3-2料盤初始化芯片數(shù)目統(tǒng)計

三極管電容集成電路CPU

數(shù)量（個）6774

原料區(qū)

顏色隨機隨機隨機隨機

回收區(qū)數(shù)量（個）2220

23

表3-3工位上產(chǎn)品目標狀態(tài)

產(chǎn)品芯片位置芯片類型芯片顏色

1CPU藍色

2集成電路灰色

A033電容黃色

4電容藍色

5三極管紅色

1CPU藍色

2集成電路灰色

A043電容藍色

4電容黃色

5三極管黃色

1CPU灰色

2集成電路灰色

A053電容黃色

4三極管紅色

5三極管紅色

1CPU藍色

2集成電路紅色

A063集成電路灰色

4電容藍色

5三極管紅色

24

工作站產(chǎn)品分揀、裝配必須按如下流程：

根據(jù)任務(wù)書要求，對視覺檢測組件進行設(shè)置實現(xiàn)對異形芯片的顏色、形狀等特征參數(shù)的

識別和輸出，對PLC和工業(yè)機器人進行編程實現(xiàn)電子產(chǎn)品裝配及質(zhì)量檢測任務(wù)。最后系統(tǒng)

進行聯(lián)調(diào)操作，在規(guī)定時間內(nèi)流暢自動完成所有工藝過程。評分時采用工作站運行模式，工

業(yè)機器人自動模式連續(xù)運行程序完成整個過程的演示。

1.將工作站切換到運行模式，按下啟動和自動啟動按鈕后，啟動指示燈和

自動啟動指示燈均亮，所有工位處于初始位置；將A03,A04,A05,A06產(chǎn)品通過觸

摸屏放到對應(yīng)的檢測工位，選擇對應(yīng)產(chǎn)品打螺絲數(shù)量，然后點擊“確定”（由

現(xiàn)場裁判指定）；（如圖4-3）

2.工業(yè)機器人工藝過程的起始點和結(jié)束點均為home點；通過視覺檢測，排

除參雜，然后利用當前芯片原料區(qū)的空位將原料區(qū)所有剩余的異形芯片按顏色

進行分類：三極管，從14位置A類芯片與B類芯片交替放置；電容，A類芯片從21

號位置開始依次往后擺放，B類芯片從26號位置開始依次往前擺放；集成電路，

A類芯片從5號位置開始依次往后擺放，B類芯片從12號位置開始依次往前擺放，

然后拆除A06產(chǎn)品蓋板。（參雜的處理見注意事項）

3.第一次檢測：對所有產(chǎn)品同時進行檢測，產(chǎn)品A06反饋OK，其余產(chǎn)品反

饋NG，具體動作由后續(xù)任務(wù)PLC編程實現(xiàn)；

4.拆除A06產(chǎn)品中的芯片，通過視覺檢測放置到芯片回收區(qū)，優(yōu)先放在對應(yīng)

類型回收區(qū)數(shù)字編號大的空位上。（參雜的處理見注意事項）

5.第二次檢測：按照A03,A04,A05,A06的順序依次檢測，產(chǎn)品A03和A04反

饋NG，其余產(chǎn)品反饋OK，具體動作由后續(xù)任務(wù)PLC編程實現(xiàn)

6.拆除A03和A04的蓋板，然后和目標狀態(tài)比較（表3-3），顏色相反的放回產(chǎn)

品上，顏色相同的放回回收區(qū)同一類型，數(shù)字編號大的空位上，如果回收區(qū)放滿，

就將芯片放到同一類型的原料區(qū)小的數(shù)字編號的空位上，并且放到原料區(qū)的芯片，

不可再拿起。然后按照目標狀態(tài)表相反的顏色，從原料區(qū)數(shù)字編號小的開始將A03

和A04補滿；（參雜的處理見注意事項）

7.第三次檢測：按照工1，工位2，工位3，工位4的順序依次檢測，產(chǎn)品A05

反饋NG，其余產(chǎn)品反饋OK，具體動作由后續(xù)任務(wù)PLC編程實現(xiàn);

25

8.拆除A05的蓋板，A06按照產(chǎn)品目標狀態(tài)，優(yōu)先將A05的芯片補充到A06上，

然后從原料區(qū)將A06補滿，然后將A05與目標狀態(tài)對比，顏色相同的放到原料區(qū)同

一類型編號小的空位上，顏色不同的放到回收區(qū)同一類型編號大的空位上。

9.第四次檢測：按照A06,A05,A04,A03的順序依次檢測，產(chǎn)品和目標狀態(tài)一

致的反饋OK,產(chǎn)品和目標狀態(tài)不一致的反饋NG,具體動作由后續(xù)任務(wù)PLC編程實

現(xiàn);按照A03,A04,A05,A06的順序完成蓋板的安裝后，然后按照觸摸屏的輸入的

每個產(chǎn)品鎖螺絲的個數(shù)鎖好螺絲（要求：每個產(chǎn)品對角鎖螺絲），完成產(chǎn)品的安

裝，將OK的產(chǎn)品放到成品區(qū)，NG的產(chǎn)品放到回收區(qū)。

任務(wù)四PLC編程、觸摸屏編程及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

（一）PLC編程

根據(jù)給定PLC的I/O地址表、任務(wù)三異形芯片分揀和安裝流程和安全光柵報警

要求，編寫PLC全部功能程序。PLC程序保存路徑為“D:\技能競賽”,文件名保

存為PLC+場次+工位號（如第三場的04工位，文件名即為PLC304）。具體要求如下：

1.在編程模式下，啟動指示燈熄滅；在運行模式下，按下啟動按鈕，啟動指示

燈點亮，按下自動啟動按鈕，自動啟動指示燈點亮；按下自動啟動按鈕以后，所

有氣缸處于初始位置（即推動氣缸處于伸出位、升降氣缸處于上升位），所有指

示燈處于熄滅狀態(tài)。

2.要求工位檢測時推動氣缸縮回，推動氣缸縮回后升降氣缸下降，檢測LED

燈閃爍（周期2秒）4秒。檢測結(jié)束后升降氣缸升起、推動氣缸伸出，檢測結(jié)果

用指示燈表示，紅色指示燈亮表示產(chǎn)品為廢品，即NG，綠色指示燈亮表示產(chǎn)品

為成品，即OK；檢測結(jié)果為NG的紅色指示燈閃爍（周期1秒）3秒，OK的綠色

指示燈常亮3秒后熄滅。

3.工作站運行模式，工作站正面的安全光柵觸發(fā)時，機器人速度降為當前運

行速度的10%，蜂鳴器報警5秒，八盞指示燈逐個點亮（間隔1秒），全部點亮

后八盞指示燈逐個熄滅（間隔1秒），點亮和熄滅沒有順序要求，自行決定。

（二）HMI編程

1.設(shè)計觸摸屏功能畫面（如圖4-1），點擊對應(yīng)的按鈕可以進入相應(yīng)的界面。