2016工業(yè)機器人技術(shù)應用高職組賽項試題2

1、ChinaSkills2016年全國職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機器人技術(shù)應用賽項（高職組）競賽任務書選手須知：1 .任務書共乙頁，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 .試題中分揀工件分為匯博平臺和合心平臺，參賽選手根據(jù)所選平臺完成任務。3 .競賽任務完成過程配有兩臺編程計算機，參考資料（包括PLC的I/O分配表,碼垛機使用說明等）放置在“參考資料”文件夾下。4 .參賽隊應在4小時30分鐘內(nèi)完成任務書規(guī)定內(nèi)容；選手在競賽過程中創(chuàng)建的程序文件存儲到“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。5 .選手提交的試卷不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關(guān)

2、的信息。6 .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、智能視覺系統(tǒng)、PLC變頻器、AGM器人的損壞，將依據(jù)扣分表進行處理。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：競賽設(shè)備描述:工業(yè)機器人技術(shù)應用”競賽在“HBHX-RCPS-C1M工業(yè)機器人技術(shù)應用實訓平臺”上進行，該設(shè)備由工業(yè)機器人、AGVL器人、托盤流水線、工件盒流水線、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。立體倉庫碼躲機AGV機瑞人托曲流水線視覺系統(tǒng)工業(yè)機器人工件盒流水線圖1競賽平臺結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的工作目標是碼垛機從立體倉庫中取出工件放置于AGVL器人上部輸送線，通過AGV機器人輸送至

3、托盤流水線，由視覺系統(tǒng)對工件進行識別，然后工業(yè)機器人對工件進行分揀裝箱。圖2為需要分揀的工件。默認從左至右、從上到下工件編號為1-6號。123456圖2需要分揀的工件（匯博平臺）123456圖2需要分揀的工件（合心平臺）托盤結(jié)構(gòu)以及托盤放置工件的狀態(tài)如圖3所示，托盤兩側(cè)設(shè)計有檔條，兩條檔條的中間為工件放置區(qū)。措條圖3分揀工件放置于托盤中的狀態(tài)系統(tǒng)中托盤流水線和工件盒流水線工位分布如圖4所示。打收集處托盤流水線圖4托盤流水線和流水線工位分布系統(tǒng)中主要模塊的IP地址分配如下表1所示表1主要功能模塊IP地址分配表1丁P名稱IP地址分配備注1工業(yè)機器人192.168.8.103預設(shè)2智能相機192.1

4、68.8.3預設(shè)3主控HMI觸摸屏192.168.8.11預設(shè)4主控系統(tǒng)PLC192.168.8.111預設(shè)5編程計算機1192.168.8.21預設(shè)6編程計算機2192.168.8.22預設(shè)7碼垛機HMI觸摸屏192.168.8.113已經(jīng)設(shè)定8碼垛機系統(tǒng)PLC192.168.8.13已經(jīng)設(shè)定汪忠：碼垛機單元的三個變頻器的IP地址依次是：192.168.8.14:192,168.8.15:192,168.8.16選手不得用作其它模塊任務一：機械和電氣安裝（一）傳感器的安裝（1）安裝并調(diào)試托盤流水線傳感器安裝托盤流水線上的入口光電開關(guān)、拍照工位光電開關(guān)以及抓取工位光電開關(guān)到托盤流水線正確位置。

5、托盤流水線傳感器安裝完畢后，效果如圖1-1所示入口光鑰關(guān)JL拍照工位光電開關(guān)二|擅取工位光電開關(guān)圖i-i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?qū)崿F(xiàn)：當安全門打開時，機器人停止運動。圖1-2安全護欄傳感器位置安全護欄中安裝完安全護欄傳感器，效果如圖1-2所示。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)機器人外部工裝安裝完成工業(yè)機器人末端氣動手爪以及部分氣路連接（具結(jié)構(gòu)如圖1-3所示）：1 .吸盤與吸盤支架的安裝；2 .氣管接頭與吸盤支架的安裝3 .吸盤支架與連接桿的安裝；4 .連接桿與法蘭的安裝；5 .吸

6、盤手爪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(guān)節(jié)輸出軸末端法蘭）；6 .氣管與氣管接頭的連接。圖1-3工業(yè)機器人手爪結(jié)構(gòu)氣動手爪安裝連接完成后，效果如圖1-4所示圖1-4氣動手爪連接后的效果完成任務一中（二）后，舉手示意裁判進行評判!（三）視覺系統(tǒng)的連接連接相機、編程計算機：1）安裝連接相機的電源線、通信線于正確位置;2）參照圖1-5連接編程計算機網(wǎng)線到交換機（交換機位于主控柜中），使編程計算機能夠訪問相機。交揍機位于主控電柜內(nèi)）相機圖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

7、）AG器人上部輸送線安裝與調(diào)試1-7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(jié)構(gòu)圖及爆炸圖如圖和1-8所示）：1.主動軸的安裝；2,同步帶傳動機構(gòu)的安裝及調(diào)試；3 .從動軸的安裝；4 .平皮帶張緊度的調(diào)節(jié)；5 .托盤導向板的安裝。的圖1-7AGV機器人上部輸送線結(jié)構(gòu)爆炸圖圖1-8AGV機器人上部輸送線結(jié)構(gòu)圖已安裝好AGVa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！任務二：視覺系統(tǒng)編程調(diào)試在完成任務一中視覺系統(tǒng)連接的基礎(chǔ)上（如果參賽隊沒有完成任務一（三），由裁判通知技術(shù)人員完成，參賽隊

8、任務一（三）不得分），完成如下工作：（一）視覺軟件設(shè)定打開安裝在編程計算機上的X-SIGHTSTUDIO©捷智能相機軟件,連接和配置相機，通過調(diào)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，在軟件中能夠?qū)崟r查看現(xiàn)場放置于相機下方托盤中的工件圖像，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環(huán)（二）智能相機的調(diào)試和編程（1）設(shè)置視覺控制器觸發(fā)方式、Modbus參數(shù)，設(shè)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；

9、2）對托盤內(nèi)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?qū)D2所示6種工件進行學習。規(guī)定相機鏡頭中心為位置零點，智能相機學習的物品角度為零度；3）編寫6種工件腳本文件，各類工件的信息及對應地址見表2-1所示，規(guī)定每個工件占用三組地址空間，每組地址空間的第1個信息為工件位置X坐標，第2個信息為工件位置Y坐標，第3個信息為角度偏差。4）依次手動放置安裝有圖2中的1、2、4、5號工件的托盤（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顯示該編號工件的位置，角度和形狀編號，驗證相機學習的正確性。完成任務二中（二）后，舉手示意裁判進行評判！注意事項:在編

10、寫相機視覺腳本程序時，工業(yè)機器人賽項任務可按照表2-1智能相機工件信息及對應通信地址構(gòu)建，相機程序中對應工件的通信地址也可參照表2-1進行編寫。表2-1智能相機工件信息及對應通信地址樣例工件號Modbus通信地址1LllKXJsX坐標1003；Y坐標1004s柬度2：1006：X坐標3：1012：X坐標100S：丫坐標1014：Y坐標1010：角度1016：角度21；1018：X坐標。2。：y坐標1022：角度2：1024：X坐標3：1030：X坐標1026；Y坐標1032J¥坐標102S：痢度1。用：角度31：1036；X曼標1038：Y坐標1040：竄度2；1042；X坐標3：1

11、045：X坐標1044：Y坐標1050：Y坐標1046：角度1052：角度41：1054：X型標1055:Y里掠1058?角熨2：10602X坐標3；1065：X坐標1062：丫坐標1QE8±Y坐標1064：角度1Q70：角度51：1072；X坐標1074：¥坐標1076：角度2：1078：X坐標3：1084：X坐標1080：Y坐標1086：Y坐你1082：角度1088：角度61:1050：X坐標1092：V生標1094：靠度2：1096：X坐標3：1102；X坐標1098：丫坐標1104=Y坐標1100：角度1106：角度任務三：工業(yè)機器人編程和調(diào)試（一）工業(yè)機器人設(shè)定（

12、1）工業(yè)機器人工具坐標系設(shè)定1）設(shè)定單吸盤手爪工具坐標。2）通過給定數(shù)據(jù)（x=0,y=161.42,z=158.28,a=-900,b=1400,c=900）確定雙吸盤手爪的工具坐標。（2）托盤流水線和工件盒流水線位置調(diào)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(diào)整托盤流水線和工件盒流水線的空間位置，使托盤流水線和工件盒流水線與工業(yè)機器人相對位置正確。（二）工業(yè)機器人示教編程工業(yè)機器人示教、編程和再現(xiàn)實現(xiàn)：（1）從托盤流水線工位G1的托盤中心位置，搬運到工件盒流水線工位G8如圖3-1所示的2個小格中。要求：1）搬運工件為1號和5號,工件擺放于托盤

13、中心位置，每次放一種工件進行工業(yè)機器人示教和編程，用單吸盤對工件進行取放操作。2）每抓取完1個工件后，用雙吸盤將空托盤放置于托盤收集處。（2）從工件盒流水線工位G7工件盒，搬運2和4號工件到工件盒流水線的工位G8的工件盒如圖3-1所示小格中。要求：1）工件盒流水線工位G7工件盒中的工件為參賽選手人工按照圖3-1放置。2）將工件盒流水線工位G7工件盒中的工件，示教編程放置于工位G8工件盒，擺放結(jié)果如圖3-2所示，雙層擺放。（3）工業(yè)機器人程序再現(xiàn)：1）能按以上示教軌跡重復2個工件的抓取及2個空托盤收集動作。2）能按以上示教軌跡實現(xiàn)將工位G7工件盒的工件搬運到工位G8的工件盒中。示教編程搬運后的最

14、終結(jié)果為圖3-2中工位G8的工件盒所示。完成任務三中（一）、（二）后，舉手示意裁判進行評判!工位G7,工位G8工位G9靠近機器人側(cè)圖3-1工件擺放位置1工位G7,工位G8工位G9靠近機器人側(cè)圖3-2工件擺放位置2任務四：系統(tǒng)模塊調(diào)試（一）實現(xiàn)托盤流水線、工件流水線調(diào)試模塊編寫主控PLC中托盤流水線、工件流水線調(diào)試模塊任務，要求如下：1 .調(diào)試界面可以手動控制托盤流水線啟動正向傳輸、停止、拍照氣缸點動2 .調(diào)試界面可以手動控制工件盒流水線正向點運動、反向點運動，回原點運動、可以手動選擇3個工件盒中的任意一個，使其位于工件盒流水線中間位置。托盤生產(chǎn)線流水線調(diào)試界面參考示例如下圖4-1所示。工件盒生

15、產(chǎn)線尋原點點動正轉(zhuǎn)生產(chǎn)線啟動拍照位氣缸點動點動反轉(zhuǎn)I+00000+oogoo+00000速度設(shè)定空菽數(shù)皆抓取位氣缸點動步進電機廉點傳感器A位置B位置C位置速度設(shè)定00%實際位置F?oooool生產(chǎn)線停止入口光電開關(guān)楨哽格貨帶i_;拍照工位光電開光視取工粒光電開關(guān)圖4-1流水線調(diào)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(diào)試模塊編寫主控PLC中視覺系統(tǒng)調(diào)試模塊任務，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 .在主控人機界面啟動相機拍照后，視覺系統(tǒng)把托盤中識別的工件信息傳送到PLC并在人機界面上顯示，顯示信息包括位置、角度和工件號。3 .測試工件為

16、如圖2所示的1、2、4、5號工件。4種工件人工放置于三個托盤內(nèi)，1個托盤裝有1個工件，1個托盤裝有2個工件，1個托盤裝有3個工件，現(xiàn)場裁判隨機要求參賽選手按照上述要求放置工件于相機工位，測試其正確性。視覺調(diào)試界面參考示例如下圖4-2所示。視覺系統(tǒng)調(diào)試Ifo,oool托盤1托盤2托盤3TYPE01LoTYPE0a1GTYPE000X+000.0+000.0X+0瞰。+000-0+000.0X*000.0+000.0+000.0Y+0i00.0Y+000.0+000.0+Q00.0Y+000.0+000,0*000.0Z+000.0<000.0H）肛。Z+000.0+000.0+000.0Z

17、+QOCL0+000.0+000.0AA+000,0+QOQ.QEM.UA0+000,0，期。.0相機拍照數(shù)據(jù)清空圖4-2視覺調(diào)試界面參考示例完成任務四中（二）后，舉手示意裁判進行而T（三）工業(yè)機器人系統(tǒng)調(diào)試模塊編寫主控PLC中工業(yè)機器人程序系統(tǒng)調(diào)試模塊任務，要求如下：1 .實現(xiàn)相機坐標系到機器人坐標系的轉(zhuǎn)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、暫停以及歸位功能，在工業(yè)機器人運行過程中，安全護欄操作門打開，工業(yè)機器人暫停運行。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)分為機器人處于運行、待機、抓取錯誤和放置錯誤狀態(tài)。表4-1機

18、器人運行狀態(tài)示例廳p機器人狀態(tài)號機器人狀態(tài)1100待機2200運行3300抓取錯誤4400放置錯誤4 .實現(xiàn)如下任務測試流程：1）啟動托盤流水線，在托盤流水線入口處參賽選手依次手動緩慢的放入1個托盤，托盤中放置2個工件（圖2中2號和4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(jié)果傳輸給主控PLC3）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，放置于工件盒流水線工位G8的工件盒如圖4-3所示對應位置。5）托盤為空時，工業(yè)機器人把空托盤放入空托盤收集處。機器人調(diào)試界面參考示例

19、如下圖4-4所示。工位G7|工位G8|工位G9靠近機器人側(cè)圖4-3工件擺放位置機器人系統(tǒng)調(diào)試機器人狀態(tài)|00001PLC狀態(tài)|000。|工具編號I0000I抓取點實際坐標XYZ100。一口+000一01+00。0放置點實際坐標A卜000：0XYZ卜。00一。I1+00。石I|；000一0產(chǎn)31白孫.如典I也力產(chǎn)叫A蚓3.劃臀一口號相機中心點X像素坐標|口而相機中心點Y像素坐標|000機器人抓取X調(diào)整（mn*10）|卜（KX）機器人抓取Y調(diào)整（方*1。）|+WU機器人抓取高度z調(diào)整。胸*1G（+000圖4-4機器人調(diào)試界面參考示例完成任務四中（三）后，舉手示意裁判進行評判!任務五：綜合編程調(diào)試（

20、如果參賽隊沒有完成碼垛機的通信任務，可以采用人工放置托盤到AGM、車上，但必須報告裁判，參賽隊該項目中關(guān)于碼垛機和AGV勺相關(guān)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(shè)計根據(jù)綜合任務要求，由選手自行設(shè)計主控觸摸屏界面，需要滿足以下基本功能：1 .主控PLC能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的復位、啟動、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、工件盒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、工件盒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

21、指示初始狀態(tài)正常，紅色態(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(qū)動器、PLCi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。若上述條件中任一條件不滿足，則紅色警示燈以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)，則綠色警示燈常亮。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選取、碼垛機啟動、碼垛機停止、碼垛機復位等功能。立體庫的程序已經(jīng)提供，選手采用MODBUS-TCP信方式。（二）系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)任務準備：（1）托盤合計6個，工件有4種，分別為：1、2、4、5號工件,每種工件為3個，工件總數(shù)為12個。參賽選手人工把賽場提供的12個工件放入6個托盤。任務規(guī)定裝有1個工件的