2022年全國職業(yè)院校技能大賽-機器人技術應用樣題-第二賽程

2022年全國職業(yè)院校技能大賽

中職組“機器人技術應用”賽項

競賽任務書（第二賽程）

選手須知：

1．第二賽程任務書共21頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及

時向裁判示意，并進行任務書的更換。

2．第二賽程參賽隊應在3小時內完成任務書規(guī)定內容。

3．參考資料（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、HMI操作手冊、平臺簡介等）放置在“D:\參考資料”文件夾中。

4．選手在競賽過程中利用電腦創(chuàng)建的軟件程序文件必須存儲任意一臺電

腦的“D:\技能競賽”文件夾中，其中PLC文件的命名格式為“PLC+場次號+

工位號”，觸摸屏文件的命名格式為“HMI+場次號+工位號”，三維環(huán)境搭建文

件的命名格式為“ART+場次號+工位號”，涂膠離線仿真文件的命名格式為“TJ+

場次號+工位號”。未按要求保存的文件不予以評分。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。

5．任務書中只得填寫競賽相關信息，不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關

的信息或與競賽過程無關的內容，否則成績無效。

6．由于參賽選手人為原因導致競賽設備損壞，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

本次比賽任務選擇工業(yè)機器人在3C行業(yè)中最典型的異形芯片插件工序為應

用背景，涵蓋了工業(yè)機器人系統(tǒng)的安裝調試、集成應用與維護維修等工作領域，

融合典型的涂膠、碼垛、分揀、裝配等工作任務，考察選手工業(yè)機器人系統(tǒng)應用

等專業(yè)能力、團隊協(xié)作、質量控制和安全意識等職業(yè)素養(yǎng)與綜合職業(yè)能力。

第二賽程完成工業(yè)機器人系統(tǒng)的三維建模和虛擬仿真，使用離線現(xiàn)場編程實

現(xiàn)定制生產工藝，并優(yōu)化系統(tǒng)工藝流程、效率和安全。

模塊D工業(yè)機器人系統(tǒng)的集成建模

安裝工藝要求：

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。

模塊D-1工業(yè)機器人系統(tǒng)的定制集成

（一）工作站臺面單元布局（定制生產）

工作站臺面單元布局要求：注意芯片料倉單元、涂膠單元、碼垛單元、廢品

單元、工具等的布局方向和安裝形式如圖D-1，具體位置尺寸滿足模塊E中機器

人工作半徑范圍即可。

圖D-1工作站臺面定制生產布局要求

2

（二）單元機械裝配

利用競賽工位所提供的工具和零件，完成涂膠單元的結構件零件的重新拆裝。

圖D-2涂膠單元裝配圖

（三）PLC的IO信號連接

PLC的IO信號如表D-1、表D-2所示。

表D-1PLC輸入信號表

序號地址功能注解序號地址功能注解

1I0.0急停13I1.4升降氣缸2上限

2I0.1編程/運行14I1.5升降氣缸2下限

3I0.2啟動15I1.6升降氣缸1上限

4I0.3停止16I1.7升降氣缸1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

7I0.6重新19I2.2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4上限21I2.4推動氣缸3伸出位

10I1.1升降氣缸4下限22I2.5推動氣缸3縮回位

11I1.2升降氣缸3上限23I2.6推動氣缸4伸出位

12I1.3升降氣缸3下限24I2.7推動氣缸4縮回位

3

表D-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

9Q1.0檢測指示燈121Q2.4啟動停止指示燈

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

（四）工業(yè)機器人IO信號配置

下圖為工業(yè)機器人IO信號與PLC、視覺控制器等終端的接線圖，各信號的

類型和功能。

4

圖D-3工業(yè)機器人數(shù)字量輸入信號接線圖

5

圖D-4工業(yè)機器人數(shù)字量輸出信號接線圖

（五）工業(yè)機器人Home點

工業(yè)機器人Home點姿態(tài)為本體的1軸、2軸、3軸、4軸、6軸的關節(jié)為0°，

5軸為90°。

6

模塊D-2工業(yè)機器人系統(tǒng)的三維建模

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實際安裝

位置的布局尺寸測量。

2.在離線仿真軟件中，根據實際測量結果，對三維環(huán)境中的單元組件進行

位置調整，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。

模塊D-3工業(yè)機器人系統(tǒng)的虛擬仿真

默認情況下涂膠工具的TCP位于涂膠單元軌跡線槽的中心線偏離涂膠單元

平面上方5mm距離、工具Z軸垂直于涂膠表面，在離線仿真軟件中按照如下步

驟完成基礎涂膠仿真工藝：

1.工業(yè)機器人回到Home點，拾取涂膠工具。

2.工業(yè)機器人以A4點為起始點，以A1點為結束點，按照A4-A5-A6-A1

的順序完成A軌跡基礎涂膠，軌跡速度為100mm/s。完成該軌跡后，機器人回

Home點，停留3s。

3.工業(yè)機器人以B4點為起始點和結束點，順時針完成圓形軌跡涂膠。在B4

到B1段偏離涂膠單元平面上方5mm距離，在B1到B2段偏離涂膠單元平面上

方10mm距離，在B2到B3段偏離涂膠單元平面上方5mm距離，在B3到B4

段偏離涂膠單元平面上方10mm距離。軌跡速度為50mm/s，分別在B1、B2、

B3點停留3s。完成該軌跡后，機器人回Home點，停留3s。

4.工業(yè)機器人以C5點為起始點和結束點，按照C5-C4-C3-C2-C1-C6-C5的順

序完成C軌跡基礎涂膠，分別在C4、C2點處停留2s，涂膠工具TCP速度為

150mm/s。完成該軌跡后，機器人回Home點，停留3s。

5.工業(yè)機器人放回涂膠工具，工業(yè)機器人回到Home點，產品的外殼的基礎

涂膠仿真工藝流程結束。

7

注意：軟件操作過程中注意隨時保存比賽成果。

模塊E工業(yè)機器人系統(tǒng)的集成應用

設計觸摸屏功能主畫面（圖E-1），點擊對應的按鈕可以進入相應的畫面。

圖E-1功能主畫面

模塊E-1產品外殼定制涂膠

要求：將控制面板的“模式開關”切換到“自動”模式，將觸摸屏從主畫面

切換至產品的外殼涂膠畫面。若觸發(fā)安全光柵，則報警（報警相關要求參照模塊

E-5）。完成定制涂膠任務，涂膠單元如圖E-2所示，具體工藝過程要求如下：

圖E-2涂膠單元

8

定制涂膠軌跡如圖E-3所示。在圖E-4涂膠功能畫面中，參照表E-1對所

有定制軌跡參數(shù)進行設定，完成定制軌跡涂膠流程。默認情況下，涂膠工具的

TCP位于涂膠單元軌跡線槽的中心線偏離涂膠單元平面上方5mm，軌跡速度為

50mm/s，工具Z軸垂直于涂膠表面。

圖E-3定制涂膠軌跡

圖E-4涂膠功能畫面

1.按下“運行”按鈕，涂膠計時繼續(xù)，按照觸摸屏設定參數(shù)完成CD閉合軌

跡的定制涂膠，在停留點處停留時間為3s，軌跡速度為50mm/s。當涂膠工具在

圖E-3所示的特殊區(qū)域時，蜂鳴器報警。

2.工業(yè)機器人放回涂膠工具，工業(yè)機器人回到Home點，涂膠計時暫停，產

品的外殼涂膠流程結束。

9

表E-1定制涂膠工藝參數(shù)

軌跡定制工藝

可選參數(shù)參數(shù)說明

編號參數(shù)

C1、C2、C3、C4、C5、C6、D1、

起始點CD軌跡中任意一點

D2、D3、D4、D5、D6、D7

C1、C2、C3、C4、C5、C6、D1、

結束點CD軌跡中任意一點

D2、D3、D4、D5、D6、D7

CD

順時針圖E-3中標注方向

涂膠方向

逆時針與圖E-3中標注方向相反

C1、C2、C3、C4、C5、C6、D1、

停留點CD軌跡中任意一點

D2、D3、D4、D5、D6、D7

模塊E-2產品的定制碼（拆）垛

要求：將控制面板的“模式開關”切換到“自動”模式，將觸摸屏從主畫

面切換至產品的碼（拆）垛畫面如圖E-6所示。若觸發(fā)安全光柵，則會報警（報

警相關要求參照模塊E-5）。工藝流程起始狀態(tài)為工業(yè)機器人在Home點，碼垛

單元平臺A中放置4-6個物料，碼垛單元平臺B中無物料。完成產品的定制碼

（拆）垛任務，具體工藝過程要求如下：

1.按下觸摸屏碼垛設定畫面中的“定制碼垛”按鈕，開始定制碼垛流程和碼

垛計時。

2.工業(yè)機器人選擇合適工具探測出平臺A中物料數(shù)量并能在后續(xù)碼垛過程

中實時顯示在觸摸屏界面，如果平臺A物料數(shù)量為奇數(shù)，則使用夾爪工具完成

后續(xù)工作，否則使用吸盤工具完成后續(xù)工作，根據探測結果工業(yè)機器人拾取相應

工具回到Home點，暫停碼垛和計時。

3.在觸摸屏設定畫面中選擇定制碼垛第一層的碼垛垛型（垛型1，垛型2）

和取料位置（底部，頂部），垛型如圖E-7所示，取料位置：若選擇“底部”則

機器人從碼垛平臺A底部取料；若選擇“頂部”則機器人從碼垛平臺A頂部取

料，如果頂部位置處沒有物料，則就近選擇有物料的位置取料。按下“定制碼垛”

10

按鈕，繼續(xù)碼垛流程和計時。工業(yè)機器人按照觸摸屏設定的取料順序從碼垛平臺

A中依次取出3個物料完成第一層碼垛，擺放順序無要求。工業(yè)機器人回到Home

點，暫停碼垛和計時。

4.在觸摸屏設定畫面中選擇定制碼垛第二層的碼垛順序，物料位置編號如圖

E-7所示。按下“定制碼垛”按鈕，繼續(xù)碼垛流程和計時。工業(yè)機器人從碼垛平

臺A底部依次取出剩余所有物料，按照觸摸屏未選擇的垛型擺放至平臺B中（如

第一層碼垛選擇的垛型是垛型1，則第二層按照垛型2擺放），按照觸摸屏設定

順序擺放。完成后工業(yè)機器人放回工具回到Home點，觸摸屏計時暫停碼垛流程

結束。

圖E-6碼垛設定畫面

圖E-7平臺B垛型及物料位置編號

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模塊E-3產品異形芯片復雜裝配工藝

根據任務書要求，對視覺檢測組件進行設置實現(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、HMI和工業(yè)機器人進行編程實現(xiàn)電子產品裝

配及質量檢測任務。評分時采用工作站“自動”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。

（一）分揀、裝配過程中注意事項

1.本任務提供兩套（共8塊）PCB產品，兩套PCB產品相同，每套均包含

A03、A04、A05、A06四塊產品。

2.系統(tǒng)初始狀態(tài)：升降氣缸上升，推動氣缸伸出，指示燈熄滅，檢測燈熄滅。

3.產品檢測要求：產品所在工位推動氣缸縮回，縮回到位后升降氣缸下降，

下降到位后檢測LED燈閃爍（頻率為0.5Hz）4s，升降氣缸上升，上升到位后推

動氣缸伸出，結果指示燈點亮（檢測結果有三種情況，分別為成品即OK、廢品

即NG、半成品即SM。OK時，綠色指示燈常亮；NG時，紅色指示燈以2.5s的

周期閃爍；SM時，紅色和綠色指示燈以1s的周期交替閃爍）。檢測結果保留到

觸摸屏按下“運行”按鈕，繼續(xù)進行產品的加工，紅色和綠色指示燈熄滅。

4.芯片原料料盤、芯片回收料盤或產品中未擺放任何芯片的位置，稱為空

位；未安裝任何芯片的產品，稱為空板；若芯片原料料盤、芯片回收料盤和產品

中相應位置放入了不同形狀的芯片，則該芯片稱為摻雜，將所有摻雜放至芯片回

收料盤空位。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；在分揀過程中，如出現(xiàn)原料盤庫存不足現(xiàn)

象，則在產品異形芯片裝配畫面中顯示所需芯片及其型號（例：缺少A類集

成電路），機器人回Home點等待裁判手動補料，在觸摸屏上設定所補芯片在

原料料盤擺放的位置編號，人工放置芯片完成后，點擊“補料”按鈕，機器人

繼續(xù)完成當前任務。

5.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。對于每次視覺檢測，檢測時間不得超過300ms。

12

6.芯片在原料料盤的擺放位置編號如圖E-8所示，整體料架如圖E-9所示，

芯片種類、顏色和型號如表E-2所示，產品初始狀態(tài)如表E-3所示，產品芯片位

置編號如圖E-10所示，原料區(qū)初始化芯片數(shù)目如表E-4所示,產品目標安裝狀

態(tài)如表E-5所示。

圖E-8料盤芯片擺放位置編號

圖E-9整體料架

（a）A03產品（b）A04產品

（c）A05產品（d）A06產品

圖E-10產品芯片位置編號圖

13

表E-2芯片種類、外觀顏色和型號

芯片

種類CPU集成電路電容三極管

外觀

顏色

芯片

型號ABABABAB

表E-3產品初始狀態(tài)

狀態(tài)

序號工位

芯片數(shù)量有無蓋板

1一號工位隨機隨機

2二號工位隨機隨機

3三號工位隨機隨機

4四號工位隨機隨機

表E-4原料區(qū)初始化芯片數(shù)目

三極管（個）電容（個）集成電路（個）CPU（個）

隨機隨機隨機隨機

表E-5工位上產品的目標型號

工位號芯片種類目標型號工位號芯片種類目標型號

CPUACPUA

集成電路B集成電路B

一號三號

電容B電容B

三極管B三極管A

CPUBCPUB

集成電路A集成電路B

二號四號

電容B電容A

三極管A三極管A

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（二）工作站產品分揀、裝配

將控制面板的“模式開關”切換到“手動”模式；將觸摸屏切換到產品異形

芯片裝配畫面，如圖E-11所示。

圖E-11產品異形芯片裝配

圖E-12生產監(jiān)視與調試

第一賽程中第一套PCB中的A06產品放置到一號工位，A04產品放置到二

號工位，A05產品放置到三號工位，A03產品放置到四號工位，已完成簡單工藝

分揀流程。第二賽程在完成簡單工藝分揀流程的基礎上加入第二套PCB產品進

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行二次加工，完成復雜工藝分揀流程。

1.設備自檢

按下“自動啟動”按鈕，自動啟動指示燈點亮，系統(tǒng)按照如下步驟進入設備

自檢流程。

（1）機器人拾取吸盤工具，回到Home點，觸摸屏顯示“已取到吸盤，回

到Home點”；

（2）等待3s后，機器人開啟小吸盤吹氣功能，觸摸屏顯示“已開啟小吸盤

吹氣功能”；

（3）等待3s后，機器人開啟大吸盤吸氣功能，觸摸屏顯示“已開啟大吸盤

吸氣功能”；

（4）等待3s后，關閉大小吸盤吸氣功能，觸摸屏顯示“工具正常，請開始

分揀流程”。

2.復雜工藝分揀流程

（1）將觸摸屏切換到產品異形芯片裝配畫面，如圖E-11所示。首先在觸摸

屏中設定需要二次加工的兩個工位、工位上放置的產品號（保證設定后四個工位

上有三種不同的產品號，其中有兩個工位的產品號是相同的）及其芯片型號。

（2）按下“運行”按鈕，系統(tǒng)運行總時間計時開始，對設定工位原有產品

安裝蓋板，對角鎖兩顆螺絲，產品放入成品區(qū)。完成后，回到home點暫停，觸

摸屏顯示“簡單工藝分揀完成，等待重新加工”字樣。

（3）根據觸摸屏設定，從第二套PCB產品中選擇相應的產品安裝在設定工

位上，新產品芯片數(shù)量隨機，未安裝蓋板。

按下“運行”按鈕，繼續(xù)進行產品的加工。對比當前四個工位的產品號，將

產品號相同的兩塊產品中的芯片均調整為觸摸屏設定的芯片型號，另一個設定工

位上的產品芯片調整為與其觸摸屏設定的芯片型號相反的芯片，優(yōu)先使用本次調

整的三個產品上的原有芯片，芯片不足從原料區(qū)補充，多余的芯片放回原料區(qū)對

應空位位置從小到大順序擺放，原料區(qū)芯片不足機器人回home點暫停，等待補

料（相關要求見“分揀，裝配過程中注意事項”）。完成后機器人回home點，暫

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停運行。

（4）按下“運行”按鈕，繼續(xù)進行產品的加工，檢測上一步未調整產品的

空位數(shù)量，若空位數(shù)量為偶數(shù)，則將該產品芯片調整成與表E-5目標型號相同，

若空位數(shù)量為奇數(shù)則調整成與表E-5目標型號相反，優(yōu)先使用該產品原有芯片，

多余芯片放回原料區(qū)對應空位位置從小到大順序擺放，芯片不足從原料區(qū)補充，

若原料區(qū)芯片不足機器人回home點暫停，等待補料（相關要求見“分揀，裝配

過程中注意事項”），完成后機器人回home點。

（5）第一次產品檢測：先同時對觸摸屏設定的二次加工工位上產品進行檢

測，再同時對其他產品進行檢測。觸摸屏設定工位上產品的檢測結果為OK，其

余檢測結果為NG；完成后觸摸屏顯示“第一次產品檢測結束：XX工位OK；

XX工位NG”（XX用實際工位代替，如多個工位檢測結果一樣，需合并顯示，

如1、2工位OK；3、4工位NG）。

（6）按下“運行”按鈕，繼續(xù)進行產品的加工。四個工位上其中兩個相同

產品號的產品不加工，其余的兩個產品按芯片位置編號進行芯片型號對比，產品

芯片位置編號如圖E-10所示，如型號（A類、B類）一致，則將其中工位號較

大的產品對應位置芯片調整成B類，工位號較小的產品對應位置芯片調整成A

類；如型號（A類、B類）不一致，則將其中工位號較大的產品對應位置芯片調

整成A類，工位號較小的產品對應位置芯片調整成B類，加工過程中優(yōu)先使用

兩個產品上原有的芯片，芯片不足從原料區(qū)補充，多余芯片放回原料區(qū)對應空位

位置從小到大順序擺放。若原料區(qū)芯片不足機器人回home點暫停，等待補料（相

關要求見“分揀，裝配過程中注意事項”），完成后機器人放下工具，回home點，

暫停運行。

（7）第二次產品檢測：觸摸屏設定檢測順序和檢測結果，按下“運行”按

鈕，根據觸摸屏設定依次對所有產品進行檢測，完成后觸摸屏顯示“第二次產品

檢測結束：XX工位OK；XX工位NG；XX工位SM”（XX用實際工位代替，

如多個工位檢測結果一樣，需合并顯示，如:12工位OK；3工位NG；4工位

SM）。

17

模塊E-4產品蓋板裝配與出入庫

圖E-13產品蓋板裝配與出入庫

（1）將觸摸屏切換到產品蓋板與出入庫畫面，如圖E-13所示，按下“運行”

按鈕，完成產品蓋板裝配與出入庫工藝。使用小吸盤的破真空功能，對兩個相同

產品號產品的螺絲孔進行吹氣(要求:小吸盤位于螺絲孔正上方3mm-5mm的位置，

每個螺絲孔吹氣時間為3s），使用涂膠工具對另外兩個產品進行輪廓涂膠(要求：

涂膠工具姿態(tài)合理，涂膠時涂膠工具TCP偏離產品輪廓上方3-5mm，涂膠工具

TCP速度50mm/s）。完成后，回到home點暫停。

（2）按下“運行”按鈕，根據工位上A類芯片數(shù)量，從多到少安裝蓋板，

若A類芯片數(shù)量相同，則根據工位號從小到大安裝蓋板。完成后，回到home點

暫停。

（3）按下“運行”按鈕，根據第四次產品檢測結果完成產品的螺絲鎖緊工

作，OK的產品鎖四顆螺絲，NG的產品鎖對角兩顆螺絲，SM的產品鎖三顆螺絲。

完成后，回到home點暫停。

（4）按下“運行”按鈕，根據第三次產品檢測結果完成產品的入庫工作，

OK的產品放入成品區(qū)，NG的產品放入廢品區(qū)，完成后機器人放下工具，回home

點。

（5）流程結束

按下工作站上的“停止”按鈕，所有推動氣缸縮回，所有升降氣缸上升，所

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有指示燈閃爍，系統(tǒng)運行總時間計時停止，分揀流程結束。

模塊E-5產品生產優(yōu)化與安全

（一）設備安全及注意事項

1.程序正常運行過程中，若觸發(fā)光柵持續(xù)時間未到2s，視為偶然性觸發(fā)，

不作任何處理；觸發(fā)持續(xù)時間超過2s未達5s時，視為故障性觸發(fā)，工業(yè)機器人

速度降至當前速度的10%運行，觸摸屏彈出報警畫面如圖E-14（a）所示，離開

光柵后，觸摸屏開始10s倒計時，倒計時結束后機器人自動恢復之前的速度運行，

報警畫面消失；觸發(fā)持續(xù)時間超過5s后，視為事故性觸發(fā)，機器人停止運行，

“自動啟動”指示燈熄滅，觸摸屏彈出報警畫面如圖E-14（b）所示，蜂鳴器報

警，直到按下“自動啟動”按鈕，“自動啟動”指示燈恢復常亮，機器人繼續(xù)運

行，報警畫面消失。

圖E-14報警畫面

2．程序正常運行過程中按下“急?！卑粹o，所有動作立即停止，“自動啟動”

指示燈熄滅，蜂鳴器報警,觸摸屏彈出報警畫面，如圖E-14（b）所示。當釋放

“急?！卑粹o，按下“自動啟動”按