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1、2017年青岛市中等职业学校职业技能大赛“机器人技术应用”赛项规程一、 赛项名称赛项名称：机器人技术应用英语翻译：Robot Technologies Application赛项组别：中职组赛项归属产业：先进制造、机器人、新兴技术二、赛项形式“机器人技术应用（中职组）”赛项包括两个模块：“工业机器人技术应用（模块一）”和“工业机器人设备装调（模块二）”。两个模块单独组队参赛，每个参赛学校每个模块参赛选手不超过2队，每个模块单独计算成绩与获奖比例。模块一 工业机器人技术应用一、竞赛内容“工业机器人技术应用”模块的竞赛内容围绕工业机器人及其系统的安装维护、操作调试、编程应用等内容，主要考察选手机电
2、通用设备的机械及电气安装调试能力、工业机器人本体的基础操作和编程调试能力、利用计算机辅助软件对特殊应用工艺的简化编程及仿真能力、工业机器人结合PLC、视觉检测的综合应用及系统联调能力，同时在实操过程中运用专业知识均衡功能实现、动作效率、成本控制的综合能力，强化选手的安全和环保意识。竞赛内容为以工业机器人为核心，实现对电子产品的芯片分拣、装配、检测过程，电子产品由PCB板、异形芯片、盖板组成。为提高产品复用性和操作趣味性，突出工业机器人及周边设备的操作过程，弱化不必要的工艺细节要求，电磁产品采用模拟化设计，PCB板采用真实电路板切割制作，安装在方形的黑色塑料底板上，异形芯片则采用不用形状、不同颜
3、色的塑料板代替，盖板为透明塑料覆盖平板，可通过四角螺丝与底板固定。该赛项采用团体比赛方式进行，两名参赛选手互相配合，协作完成竞赛任务。各参赛队按照竞赛任务书的要求，在持续不间断的4小时内完成以下工作任务。【任务一 机械及电气安装调试（20%）】根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，利用所提供的元器件和零件，合理选择拆装工具，完成竞赛设备的机械及电气安装操作，达到任务书规定的功能要求，可通过触摸屏完成功能测试。【任务二 工业机器人维护及操作（10%）】根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，完成工业机器人初始工作状态和正常工作所需关键程序数据的设定调整，结合工业机器人系统相关提示信息，分析
4、判断产生该现象的原因，合理选择部件和工具，确定适合的解决方案，完成对工业机器人的日常维护及操作，确保工业机器人系统运行正常，精度满足应用要求。【任务三 外壳涂胶及产品码垛（15%）】根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，利用示教器或离线编程软件以及竞赛现场提供的参考资料，完成对工业机器人的程序编制，形成符合要求的工程文件、完成涂胶及码垛工作的仿真运行，将离线编程形成的工程文件导入示教器，现场配合涂胶工具、夹爪工具和周边设备，按指定要求分别完成涂胶工艺和码垛工艺过程。【任务四 异形芯片分拣和安装（20%）】根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，利用示教器或离线编程软件，完成对工业机器人的
5、程序编程，配合吸盘工具、锁螺丝工具和周边设备，按指定要求分别完成分拣芯片并安装、盖板拾取和装配、螺丝锁固等工艺过程。【任务五 PLC编程、视觉设置及系统联调（25%）】根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，对PLC进行编程实现对安装检测单元的控制，对视觉检测组件设置实现对异形芯片的颜色、轮廓、尺寸等特征参数的识别和输出，最终系统进行联调操作，使其流畅自动完成所有工艺过程。【任务六 职业素养（10%）】在竞赛过程中，从参赛选手的安全防护、设备操作的规范性、装配耗材使用的合理性、专用工具及量具的操作及安全生产的认识程度等方面对参赛选手进行综合评价。二、 竞赛方式（一）竞赛采用团体赛方式，不计选
6、手个人成绩，统计参赛队的总成绩进行排序。（二）竞赛队伍组成：每支参赛队由2名比赛选手组成，参赛选手须是中等职业院校2017年度在籍学生，性别和年级不限，不得跨校组队。每支参赛队不超过2名指导教师。（三）竞赛采取多场次进行，由赛项执委会按照竞赛流程组织各领队参加公开抽签，确定各队参赛场次。参赛队按照抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地参赛。（四）赛场的赛位统一编制赛位号，参赛队比赛前60分钟到赛项指定地点接受检录，进场前30分钟抽签决定赛位号，抽签结束后，随即按照抽取的赛位号进场，然后在对应的赛位上完成竞赛规定的赛项任务。三、 竞赛试题1.竞赛试题采用公开样题的方式。赛前20天在市赛网络信息发布
7、平台上公布竞赛样题，建立35套试题作为竞赛题库。2.在赛前1个月左右举行赛前说明会，对竞赛题型、结构、考点、评分、注意事项等进行说明和答疑。3.竞赛试题由赛项执委会指定专人在监督人员的监督下，从竞赛题库中随机抽取。四、 竞赛规则(一) 参赛资格1.参赛选手须为中等学校全日制在籍学生，或五年制高等学校一至三年级（含三年级）全日制在籍学生。2.参赛选手性别不限，年龄不超过21周岁，年龄计算的截止时间以2017年10月31日为准。3.凡在往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手，不能再参加此次同一项目同一组别的赛项。(二) 赛前准备1.熟悉场地：比赛日前一天下午16:30-17:00开放赛场，熟悉场
8、地。2.领队会议：比赛日前一天下午16:00-16:30召开领队会议，由各参赛队伍的领队和指导教师参加，会议讲解竞赛注意事项。3.抽签仪式：领队会议上确定场次抽签，比赛前60分钟内完成选手检录（一次加密）和赛位抽签（二次加密）。(三) 正式比赛1.选手须按照程序提交比赛结果（任务书），在比赛赛位的计算机规定文件夹内存储比赛文档，配合裁判做好赛场情况记录，并签字确认。2.裁判长发布比赛结束指令后所有未完成任务参赛选手立即停止操作，按要求清理赛位，不得以任何理由拖延竞赛时间。五、 技术平台“工业机器人技术应用”模块竞赛平台采用北京华航唯实机器人科技有限公司提供的CHL-DS-01型工业机器人PCB
9、异形插件工作站（以下简称工作站），如1所示，整体尺寸2200mm1350mm1500mm（长宽高），采用工作台设计方式，底部配有万向脚轮，方便随时移动和布置安装，不会损伤竞赛场地地面。图1 CHL-DS-01型工业机器人PCB异形插件工作站工作站以桌面式关节型六轴串联工业机器人为核心，在操作平台的四周合理分布有4种不同工艺应用的机器人工具、涂胶模块、搬运码垛模块、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元、视觉检测及光源组件、螺丝供料组件、总控系统及操作面板等。工业机器人系统集成了离线编程技术，软件不仅包含硬件平台的三维模型资源，还大大简化了涂胶及搬运码垛工艺实现的编程过程、提高轨迹复现精度、避免发生
10、碰撞干涉。系统融合了工业机器人维护及操作、系统安装及调试、现场示教编程及调试、离线编程及应用等竞赛任务，以3C行业最典型的异形芯片插件工艺过程为任务主线，如3所示，包含了涂胶工艺、搬运码垛工艺、分拣工艺、装配工艺等工业机器人最典型应用，不仅满足了职业院校不同专业学生针对工业机器人的操作和编程的教学需求，完全来源于工业应用现场的特征也使该工作站更加适合于作为职业技能竞赛平台。 图2 电子产品PCB板图3 电子产品异形芯片工作站为方便教学和竞赛使用，在平台上布置了智能摄像头，通过互联网技术可将设备的实时操作过程在大尺寸教学终端中进行展示，避免了集中式教学学生围观又无法切实看清教师操作过程的问题，使
11、教师可以对学生的操作流程实时点评，提高教学指导效果，同时对操作过程做到可追溯，为竞赛过程中争议事件提供佐证材料，也可以在竞赛过程中实现直播提高观赏度。工作站采用ABB IRB 120桌面式工业机器人作为核心设备，如图4所示，小巧灵活特性使其广泛应用于3C、电子、食品等行业，同时较小的工作半径和额定负载，在保证功能实现效果的前提下，确保教学和竞赛安全，防止发生人员意外伤害。图4 ABB IRB 120型工业机器人机器人工具根据所实现的工艺不同，分为涂胶工具、夹爪工具、吸盘工具和锁螺丝工具，通过机器人工具快换系统实现机器人对不同工艺工具的快速更换，同时保证工具更换后的位置精度。涂胶模块是将工业机器
12、人对产品装配前的涂胶工艺进行功能抽象化，工业机器人抓持涂胶工具沿具有弧形曲面的面板上合理布置不同产品外轮廓轨迹上模拟工艺过程，如图5所示，保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。图5 涂胶模块轨迹图搬运码垛模块是将工业机器人对产品搬运码垛工艺进行功能抽象化，工业机器人抓持夹爪工具将已完成生产的方形产品由原料台按照要求搬运码垛到指定位置，如图6所示，教学和竞赛时对码垛形式和包装盒的位置姿态都做出要求，增加编程难度。 图6 码垛模块包装盒原料台异形芯片原料单元用于存放异形芯片，异形芯片装配单元提供多个装配工位，如图7所示，分别指代不同产品，对芯片种类、数量的要求不一，需要工业机器人根据要求从异形
13、芯片原料单元中选取所需的芯片后放置到指定位置，在完成所有芯片的安装后，为产品安放盖板并锁紧固定螺丝。 图7 异形芯片装配单元及原料单元视觉检测及光源组件可以对工业机器人所选取的芯片颜色、形状、位置等信息进行检测和提取，如图8所示，并将检测结果传输给工业机器人，以辅助其完成后续动作。图8视觉检测组件离线编程软件选用RobotArt竞赛版软件，集成了计算机三维实体显示、系统仿真、智能轨迹优化、运动控制代码生成等核心技术，使得工业机器人获得了更加强大的“大脑”，可以轻松应对复杂轨迹的高精度生成和复现，在计算机上完成轨迹设计、规划、运动仿真、碰撞检查、姿态优化，最后直接生成工业机器人控制器所需的执行运
14、动代码，同时还提供了方便的轨迹整体优化、工艺过程设计和空间校准算法，缩短了工业机器人的停机调试时间，为工业机器人实现更广泛的应用提供技术支撑。表1 赛项竞赛平台CHL-DS-01参数规格序号组件名称规格型号数量详细技术参数1工业机器人ABB IRB 1201台1)额定负载：3kg2)工作范围：580mm3)重复定位精度：0.01mm4)本体重量：25kg2离线编程软件RobotArt竞赛版1节点1)正版软件，可提供持续的中文技术支持服务、软件可使用所有功能模块；2)包含与硬件平台完成一致的三维模型环境4)采用通用3D技术，与CAD教学衔接，支持3D CAD系统的模型文件导入，可通过三维球功能对
15、模型进行平移、旋转操作5)轨迹生成基于CAD数据，简化轨迹生成过程，提高精度，可利用实体模型、曲面或曲线直接生成运动轨迹6)包含丰富的轨迹调整优化工具包，如碰撞检查、工业机器人可达性、姿态奇异点、轴超限功能7)包含涂胶和码垛工艺包，可以方便的完成复杂轨迹涂胶和物料的码垛拆垛工序编程8)支持工具快换功能，可以方便的仿真并输出工业机器人对工具快换系统的操作，扩展工业机器人应用范围，使工业机器人可以在涂胶工具和夹爪工具间自由切换2快换工具定制1套1)工具快换系统：机器人手臂安装有法兰端快换模块，可实现不同工具间无需人为干涉自动完成切换2)胶枪工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可以配合轨迹图纸实现模拟零件外壳涂胶的轨迹编程实训3)夹爪工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可稳固抓取搬运码垛物料4)吸盘工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套，可稳固抓取各种形状的芯片零件及盖板5)锁螺丝工具：含有工具端快换模块与法兰端快换模块配套3涂胶单元定制1套1)3D轨迹图板尺寸440mm250mm，具有半经50mm的拱形面2)轨迹路径包含圆形、三角形、复杂轮廓和样条曲线，以及不同位置、不同指向的基准坐标系3)提供工具TCP参数标定用尖锥，材质不锈钢，
