山東省職業(yè)院校技能大賽（中職組）“機器人技術應用”賽項競賽規(guī)程

圖2圖3所示，包含了涂膠工藝、搬運碼垛工藝、分揀工藝、裝配工藝等工業(yè)機器人最典型應用，不僅滿足了職業(yè)院校不同專業(yè)學生針對工業(yè)機器人的操作和編程的教學需求，完全來源于工業(yè)應用現(xiàn)場的特征也使該工作站更加適合于作為職業(yè)技能競賽平臺。圖2電子產品PCB板圖3電子產品異形芯片工作站為方便教學和競賽使用，在平臺上布置了智能攝像頭，通過互聯(lián)網技術可將設備的實時操作過程在大尺寸教學終端中進行展示，避免了集中式教學學生圍觀又無法切實看清教師操作過程的問題，使教師可以對學生的操作流程實時點評，提高教學指導效果，同時對操作過程做到可追溯，為競賽過程中爭議事件提供佐證材料，也可以在競賽過程中實現(xiàn)直播提高觀賞度。工作站采用ABBIRB120桌面式工業(yè)機器人作為核心設備，如圖4所示，小巧靈活特性使其廣泛應用于3C、電子、食品等行業(yè)，同時較小的工作半徑和額定負載，在保證功能實現(xiàn)效果的前提下，確保教學和競賽安全，防止發(fā)生人員意外傷害。圖4ABBIRB120型工業(yè)機器人機器人工具根據(jù)所實現(xiàn)的工藝不同，分為涂膠工具、夾爪工具、吸盤工具和鎖螺絲工具，通過機器人工具快換系統(tǒng)實現(xiàn)機器人對不同工藝工具的快速更換，同時保證工具更換后的位置精度。涂膠模塊是將工業(yè)機器人對產品裝配前的涂膠工藝進行功能抽象化，工業(yè)機器人抓持涂膠工具沿具有弧形曲面的面板上合理布置不同產品外輪廓軌跡上模擬工藝過程，如圖5所示，保證工藝真實性同時增加教學可行性和趣味性。圖5涂膠模塊軌跡圖搬運碼垛模塊是將工業(yè)機器人對產品搬運碼垛工藝進行功能抽象化，工業(yè)機器人抓持夾爪工具將已完成生產的方形產品由原料臺按照要求搬運碼垛到指定位置，如圖6所示，教學和競賽時對碼垛形式和包裝盒的位置姿態(tài)都做出要求，增加編程難度。圖6碼垛模塊包裝盒原料臺異形芯片原料單元用于存放異形芯片，異形芯片裝配單元提供多個裝配工位，如圖7所示，分別指代不同產品，對芯片種類、數(shù)量的要求不一，需要工業(yè)機器人根據(jù)要求從異形芯片原料單元中選取所需的芯片后放置到指定位置，在完成所有芯片的安裝后，為產品安放蓋板并鎖緊固定螺絲。圖7異形芯片裝配單元及原料單元視覺檢測及光源組件可以對工業(yè)機器人所選取的芯片顏色、形狀、位置等信息進行檢測和提取，如圖8所示，并將檢測結果傳輸給工業(yè)機器人，以輔助其完成后續(xù)動作。圖8視覺檢測組件離線編程軟件選用RobotArt競賽版軟件，集成了計算機三維實體顯示、系統(tǒng)仿真、智能軌跡優(yōu)化、運動控制代碼生成等核心技術，使得工業(yè)機器人獲得了更加強大的“大腦”，可以輕松應對復雜軌跡的高精度生成和復現(xiàn)，在計算機上完成軌跡設計、規(guī)劃、運動仿真、碰撞檢查、姿態(tài)優(yōu)化，最后直接生成工業(yè)機器人控制器所需的執(zhí)行運動代碼，同時還提供了方便的軌跡整體優(yōu)化、工藝過程設計和空間校準算法，縮短了工業(yè)機器人的停機調試時間，為工業(yè)機器人實現(xiàn)更廣泛的應用提供技術支撐。競賽平臺參數(shù)規(guī)格見表1所示：表1賽項競賽平臺CHL-DS-01參數(shù)規(guī)格序號組件名稱規(guī)格型號數(shù)量詳細技術參數(shù)1工業(yè)機器人ABBIRB1201臺1) 額定負載：3kg2) 工作范圍：580mm3) 重復定位精度：0.01mm4) 本體重量：25kg2離線編程軟件RobotArt競賽版1節(jié)點1) 正版軟件，可提供持續(xù)的中文技術支持服務、軟件可使用所有功能模塊；2) 包含與硬件平臺完成一致的三維模型環(huán)境4) 采用通用3D技術，與CAD教學銜接，支持3DCAD系統(tǒng)的模型文件導入，可通過三維球功能對模型進行平移、旋轉操作5) 軌跡生成基于CAD數(shù)據(jù)，簡化軌跡生成過程，提高精度，可利用實體模型、曲面或曲線直接生成運動軌跡6) 包含豐富的軌跡調整優(yōu)化工具包，如碰撞檢查、工業(yè)機器人可達性、姿態(tài)奇異點、軸超限功能7) 包含涂膠和碼垛工藝包，可以方便的完成復雜軌跡涂膠和物料的碼垛拆垛工序編程8) 支持工具快換功能，可以方便的仿真并輸出工業(yè)機器人對工具快換系統(tǒng)的操作，擴展工業(yè)機器人應用范圍，使工業(yè)機器人可以在涂膠工具和夾爪工具間自由切換2快換工具定制1套1) 工具快換系統(tǒng)：機器人手臂安裝有法蘭端快換模塊，可實現(xiàn)不同工具間無需人為干涉自動完成切換2) 膠槍工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，可以配合軌跡圖紙實現(xiàn)模擬零件外殼涂膠的軌跡編程實訓3) 夾爪工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，可穩(wěn)固抓取搬運碼垛物料4) 吸盤工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套，可穩(wěn)固抓取各種形狀的芯片零件及蓋板5) 鎖螺絲工具：含有工具端快換模塊與法蘭端快換模塊配套3涂膠單元定制1套1) 3D軌跡圖板尺寸440mm×250mm，具有半經50mm的拱形面2) 軌跡路徑包含圓形、三角形、復雜輪廓和樣條曲線，以及不同位置、不同指向的基準坐標系3) 提供工具TCP參數(shù)標定用尖錐，材質不銹鋼，可以隨意固定在3D軌跡圖板的任何位置4) 包含2張軌跡圖紙4碼垛單元定制1套1) 原料臺由鋁型材配合不銹鋼導槽構成2) 碼垛臺由臺面和支撐構成，臺面為POM，可滿足多種形式的碼垛3) 包含模擬物料，材質PVC，數(shù)量6個，采用工形設計方便夾爪夾持5視覺檢測單元OMRONFH-L550/OMRONFZ-SC2M1套1) 視覺檢測采用CCD拍照檢測，有效像素數(shù)1600×1200，彩色檢測2) 提供環(huán)形光源3) 視覺檢測結果和采集圖像信息通過12英寸顯示器即時顯示，方便視覺檢測參數(shù)調整和狀態(tài)監(jiān)控6裝配檢測單元定制1套1) 安裝檢測單元內含4個功能相同的裝配檢測工位，可與工業(yè)機器人配合完成PCB異形芯片的安裝及檢測功能，4個工位的安裝由鋁型材搭建的框架支撐2) 安裝檢測工位分為底板、安裝平臺和檢測支架3) 安裝平臺安裝在雙列線性滑軌上4) 檢測支架升降由氣動驅動，可在檢測過程中亮起5) 底板安裝有紅、綠兩色指示燈，用于在檢測完成后提示安裝是否有誤、芯片是否有缺陷7螺絲供料單元定制1套1) 包含送料系統(tǒng)和分配系統(tǒng)，可通過管道將螺絲排序并輸送分配到電動鎖螺絲工具上2) 外形尺寸360mm×250mm×160mm3) 輸送速度0.5s/顆8原料料庫定制1套1) 單層共4個料區(qū)，可分別用于存放異形芯片零件、蓋板和PCB電路板2) 整體弧形設計，內圓半徑500mm，方便機器人抓取物料9電子產品PCB電路板定制5套1) 電子產品PCB電路板由異形芯片零件、PCB電路板和蓋板組成，PCB電路板和蓋板由螺絲緊固2) 異形芯片零件，包括圓形、小矩形、大矩形、方形等不同形狀和不同顏色的芯片，用以代表CPU、集成電路、電阻、電容、三極管等元件3) PCB電路板，上繪制了模擬電路線路圖，留有不同異形芯片零件的安裝位置，每個PCB電路板的線路圖和芯片零件安裝位置都不相同，代表不同電子產品，四角提供螺釘孔4) 蓋板，外殼雕刻文字代表不同電子產品，四角提供螺釘孔10操控面板定制1套1) 提供工作站啟動、停止、模式控制和急停按鈕，可實現(xiàn)對設備運行操作2) 提供故障及設備運行狀態(tài)指示燈3) 提供多個故障設置點，可模擬不同情況下的故障4) 提供多個電路信號及氣路信號的快接插口，可以方便完成電氣接線及調試訓練5) 包含工業(yè)HMI觸摸屏作為人機交互接口，顯示器為7英寸TFT11總控系統(tǒng)SIEMENSS7-200Smart1套1) 采用高性能PLC實現(xiàn)集成控制，國際知名品牌，模塊化設計，支持最多6個模塊擴展，方便升級2) 電氣控制元件采用國際知名品牌優(yōu)質產品，包含濾波、短路保險等安全機制3) 工作臺正面提供運行安全裝置，采用光柵傳感器4) 操作過程可通過攝像頭采集記錄，監(jiān)控信息可存儲在擴展存儲卡中5) 供氣系統(tǒng)功率600W，排氣量118L/min，配套知名品牌氣路控制元件和真空元件12工作臺架定制1臺1) 鋁合金框架，有機玻璃門，碳鋼鈑金側板及底板，正面和背面可打開存放設備及物品2) 整體尺寸2200mm×1350mm×700mm3) 安裝臺面為鋁合金T型槽，臺面尺寸2100mm×1100mm，厚度20mm4) 底部安裝有萬向腳輪和固定支撐，方便移動和固定13配套工具定制1套工具箱1個、內六角扳手1套、250mm活動扳手1把、17mm/19mm開口扳手1把、13mm開口扳手1把、5.5mm開口扳手1把、螺絲刀1套、5米卷尺1個、斜口鉗1把、Y型端子鉗1把、裸端型端子鉗1把、剝線鉗1把、美工刀1把、萬用表1個、PLC編程線1根、觸摸屏編程線1根、程序拷貝U盤1個為滿足RobotArt競賽版離線編程軟件操作及電子資料（ABBIRB120操作手冊、OMRON視覺系統(tǒng)操作手冊）的查看，競賽現(xiàn)場每個競賽工位提供1臺計算機，具體性能規(guī)格如下：(1)Inteli5，2.7GHz主頻(2)8GB內存，500GB硬盤(3)NVIDA獨立顯卡，1GB顯存(4)23英寸彩色顯示器(5)操作系統(tǒng)為Windows10(6)Word2010或以上版本、PDF文件查看器正版軟件、RobotArt競賽版工業(yè)機器人離線編程軟件十、評分標準（一）計分方法及分值根據(jù)參賽隊在規(guī)定時間內完成工作任務的情況，按照賽題評分標準及評分細則組織專家評分。滿分為100分。具體的評分標準如表4所示：表2評分標準任務子項目配分評分點配分評分方式機械及電氣安裝調試機械及電氣安裝調試30法蘭端快換模塊與工業(yè)機器人第六軸法蘭盤的機械安裝15結果評分法蘭端快換模塊與工業(yè)機器人第六軸法蘭盤的氣路安裝10接線綁扎和線路整理5工業(yè)機器人維護及操作工業(yè)機器人工作原點設置3工作原點設定姿態(tài)2過程評分與結果評分結合工作原點定義與存儲1工具TCP標定7TCP坐標系各坐標軸方向定義2TCP參數(shù)標定平均誤差5外殼涂膠及產品碼垛離線編程三維環(huán)境搭建2軟件基礎操作和工程文件的保存、打開0.5結果評分參考真實環(huán)境，完成各組件的位置定位和布局1.5外殼涂膠3涂膠過程的起始點為工作原點0.5涂膠過程的結束點為工作原點0.5自動拾取涂膠工具0.5自動放回涂膠工具0.5涂膠工具與涂膠單元面板法向同向1對于軸限位點或奇異點的調整和處理1碼垛編程5碼垛過程的起始點為工作原點0.5碼垛過程的結束點為工作原點0.5自動拾取夾爪工具0.5自動放回夾爪工具0.5按照指定姿態(tài)、指定動作要求完成從平臺A到平臺B的碼垛工序2對于軸限位點或奇異點的調整和處理1異形芯片分揀和安裝異型芯片分揀和安裝20工藝過程的起始點為工作原點1結果評分工藝過程的結束點為工作原點1自動拾取吸盤工具1自動放回吸盤工具1根據(jù)工藝要求完成拾取異形芯片5穩(wěn)定拾取異形芯片，中途不掉落1根據(jù)工藝要求完成指定異形芯片的安裝2根據(jù)工藝要求完成拾取蓋板5穩(wěn)定拾取蓋板，中途不掉落1根據(jù)工藝要求完成指定蓋板的安裝2PLC編程、視覺設置及系統(tǒng)聯(lián)調PLC編程、視覺設置及系統(tǒng)聯(lián)調25工藝過程的起始點為工作原點1結果評分工藝過程的結束點為工作原點1自動拾取鎖螺絲工具1自動放回鎖螺絲工具1根據(jù)工藝要求，完成鎖螺絲操作過程8根據(jù)工藝要求和檢測結果，對完成檢測的電子產品分類存儲8完成對PLC、視覺組件和工業(yè)機器人的系統(tǒng)聯(lián)調5職業(yè)素養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)5整個操作和調試過程，不發(fā)生設備損壞和人身傷害等意外情況3過程評分耗材使用合理，沒有浪費現(xiàn)象0.5工具擺放有序，使用規(guī)范合理，工位保持整潔0.5著工裝、穿絕緣鞋，做好必要的安全防護0.5服從賽場工作人員的安排，尊重裁判、尊重同場競技選手0.5（二）減分標準及分值選手有下列情形，需從競賽成績中扣分：1.違反競賽規(guī)定,提前進行操作或競賽終止仍繼續(xù)操作的,由現(xiàn)場評委負責記錄并酌情扣1-5分。2.在競賽過程中，違反賽場紀律，由評委現(xiàn)場記錄參賽選手違紀情節(jié)，依據(jù)情節(jié)扣1-5分。3.在完成工作任務的過程中違反操作規(guī)程或因操作不當，未造成設備損壞或影響其他選手競賽的，扣5-10分；造成設備損壞或影響他人競賽情節(jié)嚴重的，報競賽組委會批準，由首席評委宣布終止該選手的競賽，競賽成績以0分計算。4.損壞賽場提供的設備，浪費材料，污染賽場環(huán)境，工具遺忘在賽場等不符合職業(yè)規(guī)范的行為，視情節(jié)扣5-10分。5.在賽場開放觀摩期間，如果發(fā)現(xiàn)輔導老師利用觀摩的機會與自己的參賽選手有交流（包括語言和手勢），則酌情從該選手的競賽成績中扣5-10分。十一、評分方法參賽選手的成績評定由賽項執(zhí)委會和賽項裁判長負責，賽項裁判組在“公平、公正、科學、規(guī)范”的原則下，按照制訂的評分細則進行評分。按競賽成績從高到低排列參賽隊的名次。競賽成績相同，完成工作任務所用時間少的名次在前；競賽成績、完成工作任務用時相同，名次并列。十二、申訴與仲裁本賽項在比賽過程中若出現(xiàn)有失公正或有關人員違規(guī)等現(xiàn)象，代表隊領隊可在比賽結束后1小時之內向賽項仲裁組提出申訴。大賽采取兩級仲裁機制。賽項設仲裁工作組，大賽執(zhí)委會設仲裁委員會。大賽執(zhí)委會選派人員參加賽項仲裁組工作。賽項仲裁工作組在接到申訴后的1小時內組織復議，并及時反饋復議結果。申訴方對復議結果仍有異議，可由市（高職院校）領隊向仲裁委員會提出申訴。仲裁委員會的仲裁結果為最終結果。十三、競賽觀摩本項目競賽開始一個半小時后，可安排不超過一個小時的觀摩時間，觀摩應遵循以下注意事項：1.允許參觀的賽項，有關人員可集中存放手機、照相機等設備后，在規(guī)定時間，以小組為單位，在賽場裁判引導下，有序按設定的路線進入賽場觀摩。觀摩時不得議論、交談、拍照，并嚴禁與選手進行交流；不得在工位前停留，以免影響選手比賽;不準向場內裁判人員及工作人員提問；凡違反規(guī)定者，立即取消其參觀資格。2.新聞媒體等進入賽場必須經過大賽執(zhí)委會允許，由專人陪同并且聽從現(xiàn)場裁判的安排和管理，不能影響比賽進行。3.觀摩者必須服從場地工作人員的安排，不能在場地內滯留時間過長。4.違反以上規(guī)定的立即取消其觀摩資格。（一）參賽隊須知1.以山東省內各地市為單位報名參賽。組隊應符合規(guī)程的要求。參賽隊名稱統(tǒng)一使用規(guī)定的地區(qū)代表隊名稱，不使用學?；蚱渌M織、團體的名稱。2.參賽隊選手在報名獲得確認后，原則上不再更換，按“第六條、競賽規(guī)則（一）報名資格及要求”條款執(zhí)行。競賽開始后，參賽隊不得更換參賽選手，允許隊員缺席比賽。3.參賽隊員在競賽期間未經組委會批準，不得隨意接受有關單位和個人進行的與競賽相關的采訪，不得私自公開競賽的相關情況和資料。4.各參賽隊要按執(zhí)委會統(tǒng)一要求，準時到賽前說明會現(xiàn)場。會議期間要認真領會會議內容，如有不明之處，可直接向工作人員詢問。5.說明會結束后，各參賽隊在指定地點抽取抽簽順序號，抽取順序號的次序按照行政區(qū)域次序。各參賽隊領隊在抽取抽簽順序號時需出示領隊證，抽得抽簽順序號后向現(xiàn)場負責記錄的工作人員出示號碼，經記錄、核實、確認無誤后在指定欄內簽字。參賽選手憑抽得的抽簽順序號抽取比賽的工位號，沒有抽簽順序號不得抽取工位號。6.各參賽隊要注意飲食衛(wèi)生，勸阻選手食用不符衛(wèi)生要求的食品和飲料，防止食物中毒。7.各參賽隊在比賽期間，要保證所有參賽選手的安全，防止交通事故和其他意外事故的發(fā)生，參賽選手必須要有意外傷害保險。（二）指導教師須知1.指導教師應隨參賽隊參加賽前說明會?？墒軈①愱狀I隊的指派抽取抽簽順序號并完成登記和確認等工作。2.指導教師應認真研究和掌握本賽項比賽的技術規(guī)則和賽場要求，指導選手認真學習安全文明操作規(guī)程，做好賽前的一切技術準備和應試準備。此外，還應協(xié)助參賽隊領隊做好選手思想教育、安全防范等工作。3.提醒和檢查選手應攜帶的證件，保管選手不能帶入賽場的物品。4.經仲裁對選手比賽成績進行復評時，指導教師可與選手一道進入賽場觀摩并協(xié)助評委完成比賽成績的復評。（三）參賽選手須知1.參賽選手必須佩戴由大賽組委會統(tǒng)一制