2019年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《工業(yè)機器人技術應用》賽項樣題

2019年廣西職業(yè)院校技能大賽

高職組《工業(yè)機器人技術應用》賽項

競賽任務書(樣題)

選手須知：

1.任務書共22頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判申請

更換任務書。

2.競賽過程配有兩臺編程計算機，參考資料放置在“D:\參考資料”文件夾下。

3.參賽團隊應在3.5小時內完成任務書規(guī)定內容；選手在競賽過程中創(chuàng)建的

程序文件必須存儲到“D:\技能競賽\競賽編號”文件夾下，未存儲到指定位

置的運行記錄或程序文件均不予給分。

4.選手提交的所有資料不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關的信息。

5.由于錯誤接線、操作不當?shù)仍蛞饳C器人控制器及I/O組件、智能相機、

PLC、變頻器、AGV的損壞以及發(fā)生機械碰撞等情況，將依據(jù)扣分表進行處

理。

6.每一個任務具體測試要求根據(jù)評判要求現(xiàn)場給定或者試題給定。

7.在完成任務過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。

場次：工位號：日期：

1

競賽設備描述：

“工業(yè)機器人技術應用”競賽在“工業(yè)機器人技術應用實訓平臺”上進行，

該設備由工業(yè)機器人、AGV機器人、托盤流水線、裝配流水線、視覺系統(tǒng)和碼

垛機立體倉庫等六大系統(tǒng)組成，如圖1所示。

圖1競賽平臺結構圖

系統(tǒng)的主要工作目標是碼垛機從立體倉庫中取出工件放置于AGV機器人上

部輸送線，通過AGV機器人輸送至托盤流水線上，通過視覺系統(tǒng)對工件進行識

別，然后由工業(yè)機器人進行裝配，裝配完成后，再反向入庫。圖2為需要識別

抓取和裝配的工件，分別為機器人關節(jié)底座、電機模塊、諧波減速器和輸出法

蘭，默認的工件編號從左至右為1-4號。

圖2需要識別抓取和裝配的工件

任務中1至4號工件均存在缺陷工件，類型編號分別為1A、2A、3A、4A，

并且缺陷工件編號如圖3所示。

2

1A-1號2A-1號

1A號缺陷工件2A號缺陷工件

3A-1號3A-2號3A-3號3A-4號3A-5號

3A號缺陷工件

4A-1號4A-2號

4A號缺陷工件

圖31A、2A、3A、4A號缺陷工件圖示

托盤結構以及托盤放置工件的狀態(tài)如圖4所示，托盤兩側設計有檔條，兩

檔條的中間區(qū)域為工件放置區(qū)。

圖4待裝配的工件放置于托盤中的狀態(tài)

系統(tǒng)中托盤流水線和工件裝配生產線工位分布如圖5所示。

3

圖5托盤流水線和裝配流水線工位分布

裝配流水線如圖6所示。由成品庫G7、裝配工位G8和備件庫工位G9三個

部分組成。定義成品庫G7工位的工作位置為裝配流水線回原點后往中間運動

200mm的位置；裝配工位G8的工作位置為在裝配流水線中間位置；備件庫G9

工位的工作位置為裝配流水線回原點后往中間運動200mm的位置。

圖6裝配流水線

裝配工位配置有四個定位工作位，按圖6規(guī)定為1號位、2號位、3號位

和4號位。每個定位工作位安裝了伸縮氣缸用于工件二次定位，當機器人將工

件送至裝配工位后，先將其通過氣缸進行二次定位，然后再進行裝配，以提高

機器人的抓取精度，保證順利完成裝配。

備件庫主要用于存放2、3和4號工件，也可以用于缺陷工件的臨時存放。

成品庫主要用于存放已裝配完成的工件，也可以用于其他工件臨時存放。

立體庫倉位規(guī)定如下圖7所示。

4

圖7立體庫倉位規(guī)定

系統(tǒng)中主要模塊的預設IP地址分配如下表1所示，各參賽隊可根據(jù)實際

情況自行修改。

表1主要功能模塊預設IP地址分配表

序號名稱IP地址分配備注

1工業(yè)機器人192.168.8.103預設

2智能相機192.168.8.3預設

3主控系統(tǒng)PLC192.168.8.11預設

4主控HMI觸摸屏192.168.8.111預設

5編程計算機1192.168.8.21預設

6編程計算機2192.168.8.22預設

7碼垛機系統(tǒng)PLC192.168.8.12預設

8碼垛機HMI觸摸屏192.168.8.112預設

5

任務一：機械和電氣安裝

（一）傳感器的安裝

1.安裝并調試托盤流水線傳感器

安裝托盤流水線上的入口光電開關、拍照工位光電開關以及抓取工位光電

開關到托盤流水線正確位置。

托盤流水線傳感器安裝完畢后，效果如圖1-1所示。

圖1-1托盤流水線傳感器布置

2.安裝安全護欄傳感器

將安全護欄傳感器安裝在安全護欄門的正確位置，使后續(xù)編程時能夠實

現(xiàn)：當安全門打開時，機器人停止運動。

在安全護欄中安裝安全護欄傳感器完成后，效果如圖1-2所示。

圖1-2安全護欄傳感器位置

完成任務一中（一）（1）和（2）后，舉手示意裁判進行評判！

（二）工業(yè)機器人氣路及外部工裝安裝

1.工業(yè)機器人外部工裝安裝

完成工業(yè)機器人末端真空吸盤、氣動三爪卡盤以及部分氣路連接：

1）吸盤與吸盤支架的安裝，氣管接頭的安裝；

2）三爪卡盤與支架的安裝，氣管接頭的安裝；

6

3）支架與連接桿的安裝；

4）連接桿與末端法蘭的安裝；

5）末端法蘭與機械手本體固連（連接法蘭圓端面與機械手本體J6關節(jié)輸

出軸末端法蘭）；

6）氣管與氣管接頭的連接；

7）激光筆的安裝。

氣動手爪安裝連接完成后，效果如圖1-3所示。

圖1-3末端執(zhí)行器連接后的效果

2.裝配流水線定位夾具及控制氣路的安裝

完成裝配流水線G8工位定位夾具及其相關部件的安裝和整體氣路連接：

1）流水線上G8工位三個定位塊及夾具的安裝；

2）三個定位夾具氣管接頭的安裝；

3）氣管拖鏈及其相關部件的安裝；

4）氣管到電磁閥的氣路布線；

5）電磁閥體氣管接頭的連接。

裝配流水線定位夾具及其氣路連接完成后，效果如下圖1-4所示。

圖1-4裝配流水線定位夾具及電池閥氣路連接后的效果

完成任務一中（二）（1）（2）（3）后，舉手示意裁判進行評判！

7

（三）視覺及網(wǎng)絡系統(tǒng)的連接

完成連接相機、編程計算機、主控單元、碼垛機單元和觸摸屏的連接：

1）安裝連接相機的電源線、通信線于正確位置；

2）按照系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖（如圖1-5所示）完成系統(tǒng)組網(wǎng)。

圖1-5相機和編程計算機的連接示意圖

相機連接完成后，效果圖如圖1-6所示。

圖1-6相機連接完成的效果

完成任務一中（三）后，舉手示意裁判進行評判！

（四）AGV機器人上部輸送線安裝與調試

完成AGV上部輸送線部分部件的安裝（AGV機器人上部輸送線結構圖及爆

炸圖如圖1-7和1-8所示）：

1）主動軸的安裝；

2）同步帶傳動機構的安裝及調試；

3）從動軸的安裝；

8

4）平皮帶張緊度的調節(jié)；

5）托盤導向板的安裝。

注意事項：現(xiàn)場三個張緊輪處同步帶已安裝。

已安裝

圖1-7AGV機器人上部輸送線結構爆炸圖圖1-8AGV機器人上部輸送線結構圖

AGV機器人上部輸送線安裝完成后，效果圖如圖1-9所示。

圖1-9AGV機器人上部輸送線安裝完成效果圖

完成任務一中（四）后，舉手示意裁判進行評判！

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任務二：視覺系統(tǒng)編程調試

在完成任務一中視覺系統(tǒng)連接的基礎上（如果參賽隊沒有完成任務一

（三），由裁判通知技術人員完成，參賽隊任務一（三）不得分，并扣2分），

完成如下工作：

（一）視覺軟件設定

打開安裝在編程計算機上的X-SIGHTSTUDIO信捷智能相機軟件，連接和

配置相機，通過調整相機鏡頭焦距及亮度，使智能相機穩(wěn)定、清晰地攝取圖像

信號。

測試要求如下：

在軟件中能夠正確實時查看到現(xiàn)場放置于相機下方托盤中的工件1的圖

像，要求工件圖像清晰。實現(xiàn)后的界面效果如圖2-1所示。

圖2-1實現(xiàn)后的界面效果示例

完成任務二中（一）后，舉手示意裁判進行評判！

（二）智能相機的調試和編程

1.設置視覺控制器觸發(fā)方式、Modbus參數(shù)，設置視覺控制器與主控PLC

的通信；

2.圖像的標定、樣本學習任務，要求如下：

1）對圖像進行標定，實現(xiàn)相機中出現(xiàn)的尺寸和實際的物理尺寸一致；

2）對托盤內的單一工件進行拍照，獲取該工件的形狀和位置、角度偏差，

利用視覺工具，編寫相機視覺程序對工件進行學習。規(guī)定相機鏡頭中心為位置

零點，智能相機學習的工件角度為零度；

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3）編寫4種工件及缺陷件腳本文件，各類工件的信息及對應地址見表2-1

所示樣例，規(guī)定每個工件地址空間的信息包含工件位置X坐標，工件位置Y坐

標，角度偏差，類型編號。

測試要求如下：

選手依次手動放置安裝有圖2中的1、2、3、4號工件以及圖3中的1A、

2A、3A、4A號的缺陷工件（1A-1號、2A-1號、3A-2號、4A-1號）的托盤（每

一個托盤放置1個工件）于拍照區(qū)域，在軟件中能夠得到和正確顯示4種工件

及4種缺陷件的位置、角度和類型編號(選手通過相應缺陷檢測工具顯示出缺

陷工件明顯上述特征即可)。

注意事項：

1）在樣本學習和編寫腳本文件時現(xiàn)場不提供1A、2A、3A、4A號的缺陷工

件；

2）在編寫相機視覺腳本程序時，相機程序中對應工件的通信地址可自行

定義。

完成任務二中（二）后，舉手示意裁判進行評判！

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任務三：工業(yè)機器人系統(tǒng)編程和調試

（一）工業(yè)機器人設定

1.工業(yè)機器人工具坐標系設定

1）設定手爪1雙吸盤的工具坐標系；

2）設定手爪2三爪卡盤的工具坐標系，參考值為(0，-144.8，165.7，90，

140，-90)。

2.托盤流水線和裝配流水線位置調整

利用工業(yè)機器人手爪上的激光筆，通過工業(yè)機器人示教操作，使工業(yè)機器

人分別沿X軸、Y軸運動，調整托盤流水線和裝配流水線的空間位置，使托盤

流水線和裝配流水線與工業(yè)機器人相對位置正確。

（二）工業(yè)機器人示教編程

1.通過工業(yè)機器人示教器示教、編程和再現(xiàn)，能夠實現(xiàn)依次將4種工件從

托盤流水線工位G1的托盤中心位置，搬運到裝配流水線裝配工位G8指定要求

對應放置的定位工作位中。

測試要求如下：

1）工件擺放于托盤中心位置，每次放一種工件，用末端工具對工件進行

取放操作；

2）將工件取放在如下圖3-1所示的裝配工位的對應定位工位中，工件放

到位置后，用雙吸盤將空托盤放置于托盤收集處。

圖3-1工件擺放位置

2.通過工業(yè)機器人示教器示教、編程和再現(xiàn)，能夠實現(xiàn)自動將裝配流水線

工位G7和G9的1、2、3和4號工件搬運到裝配工位G8指定位置進行二次定

位、工件裝配、放入成品庫和拆解，拆解后將工件擺放到裝配工位G8對應的

12

指定位置。

測試要求如下：

1）裝配流水線工位G7和工位G9的工件為參賽選手人工按照圖3-2放置。

2）機器人自動將裝配流水線G7和G9工位中的工件，按照裝配次序1-2-3-4

依次抓取并放置于G8工位指定位置，每放置一個工件完成，夾緊氣缸應立即

動作，進行二次定位，定位完成后，機器人抓取并完成裝配，裝配結果如圖3-3

所示。

3）裝配完成后，機器人將裝配的成品放入工位G7，放置結果如圖3-4所

所示。

4）成品放置完成后，機器人對對成品工件進行自動拆解，拆解后放置結

果如圖3-5所示。

圖3-2工件裝配前人工擺放位置

圖3-3工件裝配結果

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圖3-4裝配后成品放置結果

圖3-5工件拆解后配件擺放位置

完成任務三中（一）、（二）后，舉手示意裁判進行評判！

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任務四：工業(yè)機器人系統(tǒng)模塊調試

（一）實現(xiàn)工件流水線和裝配流水線調試

裝配流水線的板鏈上已安裝了裝配工位、備件庫和成品庫底板，為防止裝

配流水線移動時可能導致的設備損壞，發(fā)生嚴重機械碰撞事故。

操作時應注意：

1．裝配流水線移動時，不要超出運動邊界（建議左右最大位移不超260mm）；

2.尋原點操作時，請注意裝配流水線的運動方向，并在可運動范圍內完成

尋原點操作。

編寫主控PLC中托盤流水線和裝配流水線調試模塊任務，能夠實現(xiàn)裝配流

水線和托盤流水線的基本運動，包括手動控制托盤流水線啟動、停止、正反向

運動以及拍照氣缸運動，手動控制裝配流水線正反向點運動以及回原點運動，

手動控制裝配作業(yè)流水線運動到G7、G8、G9的任意一個工作位置等（見競賽

設備描述中裝配流水線的規(guī)定）。

流水線調試界面參考示例如下圖4-1所示。

圖4-1流水線調試界面參考示例

完成任務四中（一）后，舉手示意裁判進行評判！

（二）視覺系統(tǒng)調試

編寫主控PLC中視覺系統(tǒng)調試模塊任務，能夠自動識別相機識別工位中托

盤中工件，并將工件信息包括位置、角度和工件編號等顯示在人機界面中。

視覺調試界面參考示例如下圖4-2所示。

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圖4-2視覺調試界面參考示例

測試要求如下：

1.選手人工放置裝有工件的托盤于相機識別工位。

2.在主控PLC人機界面啟動相機拍照后，在人機界面上正確顯示識別工件

信息包括位置、角度和工件編號。當放置缺陷工件時要求對應托盤TYPE一欄

顯示1A、2A、3A或者4A字樣，用來指示缺陷工件類型。

3.測試工件為如圖2所示的1、2號工件以及圖2所示的3A號（3A-3號）

缺陷工件。3種工件人工隨機放置于3個托盤內，1個托盤裝有1個工件。

完成任務四中（二）后，舉手示意裁判進行評判！

（三）工業(yè)機器人系統(tǒng)調試

編寫主控PLC中工業(yè)機器人程序系統(tǒng)調試模塊任務，能夠自動實現(xiàn)對托盤

流水線上托盤中的工件進行識別、抓取、放置于指定位置，并且能夠把空托盤

放置于托盤庫中，并且包含如下功能：

1.能夠實現(xiàn)相機坐標系到機器人坐標系的轉換，要求人機界面上顯示在機

器人坐標系中的抓取相對坐標值。

2.具有機器人啟動、停止、暫停以及歸位等功能。在工業(yè)機器人運行過程

中，能夠實現(xiàn)安全護欄操作門打開，工業(yè)機器人暫停運行的功能。

3.機器人任務狀態(tài)號傳輸?shù)街骺豍LC，并在人機界面顯示，機器人狀態(tài)分

為機器人處于待機、運行、抓取錯誤等狀態(tài)。

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表4-1機器人運行狀態(tài)示例

序號機器人狀態(tài)號機器人狀態(tài)

1100待機

2200運行

3300抓取錯誤

機器人調試界面參考示例如下圖4-3所示。

圖4-3機器人調試界面參考示例

測試要求如下：

1）啟動托盤流水線，在工件作業(yè)流水線入口處參賽選手依次手動放入3

個托盤，托盤中分別放置1號、2號和4A-2號工件，工件位置隨機放置。

2）在相機拍照工位對托盤上的工件進行識別，把識別結果傳輸給主控PLC。

3）主控PLC經(jīng)過處理，傳輸視覺識別的數(shù)據(jù)給工業(yè)機器人，工業(yè)機器人

根據(jù)PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在工位G1抓取識別后托盤上的工件。

4）抓取工件后，放置于裝配作業(yè)流水線工位G8的工件裝配位如圖4-4所

示規(guī)定的對應位置。

5）托盤為空時，工業(yè)機器人把空托盤放入空托盤收集處。

圖4-4工件擺放位置

完成任務四中（三）后，舉手示意裁判進行評判！

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（四）碼垛立體庫系統(tǒng)調試

編寫碼垛機立體倉庫系統(tǒng)調試程序，能夠實現(xiàn)碼垛機立體倉庫的基本運動

和狀態(tài)顯示，包括手動控制碼垛機每一個運動軸，碼垛機的復位功能，碼垛機

停止功能，顯示碼垛機各個軸的限位、定位和原點傳感器狀態(tài)，顯示立體倉庫

中有無托盤信息。碼垛機具有出庫和入庫兩種模式：

出庫模式：碼垛機從指定庫位托盤的取出并放置于AGV機器人上等功能；

入庫模式：碼垛機能從AGV機器人取回托盤并送入指定的立體倉庫倉位。

碼垛機立體倉庫的調試界面參考示例如下圖4-5所示。

圖4-5碼垛機立體倉庫調試界面參考示例

測試要求如下：

1.正確手動控制碼垛機1軸、2軸和3軸的正反向運動。

2.正確實現(xiàn)碼垛機的復位、啟動和停止。

3.根據(jù)評判要求參賽選手手動放置2個托盤于立體倉庫，在調試界面顯示

倉位信息，碼垛機正確從立體庫取托盤放置到AGV機器人上部輸送線上。

4.根據(jù)評判要求參賽選手手動放置托盤到位于托盤流水線端AGV機器人上

部輸送線上，AGV機器人運動到碼垛機端后自動停止，碼垛機正確從AGV機器

人取回托盤并送入立體倉庫倉位。

完成任務四中（四）后，舉手示意裁判進行評判！

任務五：系統(tǒng)綜合編程調試

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（如果參賽隊沒有完成碼垛機程序，可采用人工放置托盤到AGV小車上，

但必須報告裁判，參賽隊該項目中關于碼垛機和AGV的相關任務均不得分）。

系統(tǒng)綜合工作任務如下：

（一）人機交互功能設計

根據(jù)綜合任務要求，由選手自行設計主控觸摸屏界面，滿足以下基本功能：

1．主控PLC能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的復位、啟動、暫停、停止等功能：

1）系統(tǒng)復位為系統(tǒng)中工業(yè)機器人、托盤流水線、裝配流水線以及碼垛機

立體倉庫處于初始歸零狀態(tài)；

2）系統(tǒng)啟動為系統(tǒng)自動按照綜合任務運行；

3）系統(tǒng)停止為系統(tǒng)停止運動，包括系統(tǒng)中的工業(yè)機器人、托盤流水線、

裝配流水線以及碼垛機立體倉庫等模塊。

2．主控界面包含黃、綠、紅三種狀態(tài)信號燈：綠色狀態(tài)信號燈指示初始

狀態(tài)正常，紅色狀態(tài)信號燈指示初始狀態(tài)不正常，黃色狀態(tài)信號燈指示任務完

成。

初始狀態(tài)是指：

1）工業(yè)機器人、視覺系統(tǒng)、變頻器、伺服驅動器、PLC處于聯(lián)機狀態(tài)；

2）工業(yè)機器人處于工作原點；

3）托盤流水線上沒有托盤；

4）碼垛機X軸、Y軸以及Z軸處于原點。

若上述條件中任一條件不滿足，則紅色狀態(tài)信號燈以1Hz的頻率閃爍，黃

色和綠色燈均熄滅，這時系統(tǒng)不能啟動。如果網(wǎng)絡正常且上述各工作站均處于

初始狀態(tài)，則綠色狀態(tài)信號燈常亮。

3．主控PLC能夠同步顯示碼垛機立庫倉位信息（有無托盤），操控碼垛機

立體倉庫的倉位的選取、碼垛機啟動、碼垛機停止、碼垛機復位等功能。

（二）系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)

任務要求：

1.托盤合計12個，包含2套成品所包含的工件、不成套工件以及缺陷工件；

所有工件存放于立體倉庫和備件庫中，立體倉庫中的每個托盤中放置一個工

件；（次品類別和倉庫擺放次序，現(xiàn)場給定）

2.工業(yè)機器人在裝配工位G8指定位置進行裝配；

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3.工業(yè)機器人裝配過程中抓取的工件為缺陷工件時，紅色狀態(tài)信號燈亮，

擺放完畢后紅色狀態(tài)信號燈滅；

4.按工件號1→2→3→4的次序在裝配工位規(guī)定的位置依次進行裝配；當4

號工件裝配到位后，機器人帶動4號工件順時針旋轉90度扣緊，整套工件組

裝完成；再將裝配好的工件整體移至成品庫G7。然后進行下一套機器人關節(jié)的

裝配；

5.所有待裝配工件必須經(jīng)氣缸二次定位后，才可進行裝配。

6.工業(yè)機器人擺放工件時，必須將該工位移動至裝配流水線規(guī)定的工作工

位位置（見競賽設備描述中裝配流水線的規(guī)定）。

7.裝配完成后，裝配工位G8不能有工件、缺陷件以及成品，并且綠色狀

態(tài)信號燈1Hz閃爍；

8.入庫時，參賽選手可操作主控界面和AGV啟動系統(tǒng)入庫流程；

9.入庫時，需將所有的成品、剩余不成套的工件以及缺陷工件，放到立體

倉庫指定的區(qū)域；

10.入庫時，工業(yè)機器人從托盤收集處每次取出一個托盤，將所有待入庫

物品依次放到流水線托盤，每個托盤只放一個物品；

11.入庫完成后，設備處于初始狀態(tài)，并且綠色狀態(tài)信號燈0.5Hz閃爍；

12.在入庫過程中，托盤在從倍速鏈流向小車的