2022年山東省職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機器人技術應用賽項（樣題）

圖1-6所示。圖1-6背光源關閉和打開狀態(tài)下圖像界面顯示效果示例（二）智能相機的調試和編程在視覺編程軟件上進行設置和程序，完成圖像的標定、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，利用視覺工具，編寫相機視覺程序對工件進行學習，獲取該工件的外觀顏色信息；3）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；4）編寫8種工件及缺陷件識別程序，規(guī)定每個工件地址空間的第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。測試要求如下：選手依次手動將擺放有1~8號工件以及缺陷工件的托盤（每一個托盤放置1個工件）放置于拍照區(qū)域，在軟件中能夠得到和正確顯示8種工件及2種缺陷件的位置、角度數(shù)據(jù)。完成任務五中（一）--（二）后，舉手示意裁判進行評判！任務六：工業(yè)機器人系統(tǒng)編程調試（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G7、G8、G9指定的位置中。測試要求如下：1）將工件依次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。如表1-1所示，工件取放在裝配工位G8的對應定位工位中，工件放到位置后，控制氣缸夾緊工件，進行二次定位。然后，用雙吸盤將空托盤放置于托盤收集處。表1-1工件擺放說明工件代號ABCD工件的擺放位置G8-1G8-4G8-3G8-22）將擺放完成的工件取放在如表1-2所示的成品庫G7和備件庫G9中。表1-2工件擺放說明工件代號ABCD工件的擺放位置G7-3G9-1G9-3G9-6（三）工業(yè)機器人系統(tǒng)虛擬調試在數(shù)字孿生軟件中，已構建的機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型包括工業(yè)機器人、成品庫工位G7、備品庫工位G9、裝配工位G8和工件等數(shù)字孿生模型。基于實物機器人系統(tǒng)的布局和位置，在已構建的機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型的基礎上標定模型位置，實現(xiàn)實物機器人系統(tǒng)與其數(shù)字孿生模型位置的1:1布局?；趯嵨餀C器人系統(tǒng)，在數(shù)字孿生軟件中創(chuàng)建軟件在環(huán)機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)?；跈C器人數(shù)字孿生系統(tǒng)開放的通信協(xié)議，在數(shù)字孿生軟件中配置通信和信號，將配置的通信信號與模型驅動接口建立映射。采用數(shù)據(jù)驅動模型的方式，機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅動機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)機器人系統(tǒng)軟件在環(huán)虛擬調試。在機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)中，操作虛擬示教器進行示教、編程與虛擬調試，實現(xiàn)自動將裝配流水線工位G7和G9的A~H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流水線的指定位置。任務要求如下：1.數(shù)據(jù)驅動模型設置1）基于競賽平臺的機器人系統(tǒng)，創(chuàng)建軟件在環(huán)機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)；2）基于機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)開放的通信協(xié)議，在數(shù)字孿生軟件中配置對應的通信方式，并根據(jù)通信協(xié)議創(chuàng)建相應的外部信號；3）機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型的驅動接口與外部通信信號建立一一映射，實現(xiàn)機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅動機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型。2.裝配和拆解虛擬調試在數(shù)字孿生軟件中按照表1-3放置裝配流水線工位G7和工位G9的工件。然后，在機器人數(shù)字孿生系統(tǒng)中操作虛擬示教器進行機器人示教、編程與調試。測試要求如下：運行調試完成的機器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型，要求依次自動執(zhí)行如下任務：1）A→B→C→D組合的裝配：機器人自動抓取裝配流水線G7和G9工位中的工件，放置于G8工位進行裝配。每放置一個工件，氣缸應立即夾緊，進行二次定位。定位完成后，機器人抓取工件，在G8的2號工位進行A→B→C→D組合的裝配。裝配完成后，機器人將裝配的A→B→C→D組合套件放入成品庫G7的4號工位；2）E→F→G→H組合的裝配：機器人自動抓取裝配流水線G7和G9工位中的工件，放置于G8工位進行裝配。每放置一個工件，氣缸應立即夾緊，進行二次定位。定位完成后，機器人抓取工件，在G8的3號工位進行E→F→G→H組合的裝配。裝配完成后，機器人將裝配的E→F→G→H組合套件放入成品庫G7的1號工位；3）模型拆解：機器人將A→B→C→D組合套件和E→F→G→H組合套件依次搬運至在G8任一工位中，進行自動拆解，拆解后放置結果如表1-4所示。（注意：拆解后的工件放在G8工位時不進行二次定位）表1-3工件裝配前人工擺放位置工件代號ABCDEFGH工件的擺放位置G7-3G9-1G9-3G9-6G7-2G9-2G9-4G9-5表1-4拆解后擺放位置工件代號ABCDEFGH工件的擺放位置G7-2G8-1G9-4G9-5G7-3G8-2G8-4G9-6完成任務六中（一）--（三）后，舉手示意裁判進行評判！任務七：總控單元功能調試完成總控單元各模塊（托盤流水線、裝配流水線）的控制功能調試。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。（一）托盤流水線編程調試設置變頻器地址、功率、使能信號等參數(shù)。編寫PLC控制程序和觸摸屏控制界面，實現(xiàn)倍速鏈正轉、反轉、停止控制。測試要求如下：1）手動點擊觸摸屏按鈕，控制倍速鏈正反向運動、停止運動；2）手動點擊觸摸屏按鈕，控制各工位氣檔升降；3）手動將托盤放置到托盤流水線入口處，入口光電開關檢測到信號，倍速鏈啟動正轉。（二）裝配流水線編程調試設置驅動器參數(shù)，編寫PLC及觸摸屏程序，實現(xiàn)裝配流水線手動正轉、反轉運動。測試要求如下：1）通過觸摸屏控制裝配流水線，實現(xiàn)尋原點操作運行；2）通過觸摸屏控制裝配流水線，分別運行到G7、G8、G9工位。完成任務七中（一）--（二）后，舉手示意裁判進行評判！任務八：系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)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。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。系統(tǒng)的初始狀態(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。（二）系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)任務要求：1.合格工件10個：1套I型成品所包含的工件、1套II型成品所包含的工件、不成套的工件2個；以及缺陷工件2個；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。2.工業(yè)機器人在裝配工位G8指定位置進行裝配；3.工業(yè)機器人裝配過程中抓取的工件為缺陷工件時，紅色指示燈亮，擺放完畢后紅色指示燈滅；4.主控系統(tǒng)根據(jù)I型和II型成品套件的設置，規(guī)劃裝配工藝；5.所有待裝配工件必須經氣缸二次定位后，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.所有生產任務完成后，裝配工位G8不能有工件、缺陷件以及成品，并且綠色指示燈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，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；空托盤可以放置在托盤收集處，也可以通過返庫流程運送到立體倉庫的待作業(yè)工件區(qū)。11.入庫完成后，設備處于初始狀態(tài)，并且綠色指示燈0.5Hz閃爍；12.在入庫過程中，托盤在從倍速鏈流向小車的過程中，可以人工輔助工件順利運送到小車上，其它情況下不允許人工干預系統(tǒng)的正常運行；13.安全門打開時設備停止工作，安全門關上后，進行復位后重新運行設備，安全門打開時紅色指示燈亮，關閉是紅色指示燈滅。編程實現(xiàn)任務流程：根據(jù)現(xiàn)場提供的編程環(huán)境編寫人機界面、主控、碼垛機以及機器人等程序；完成工件的出庫、識別、空托盤的回收、不同工件的分類、缺陷檢測、搬運、裝配以及入庫等任務。具體任務流程如下：（1）出庫和裝配流程1）從立體庫中按照“從第1列到第7列，每1列從第1行到第4行順序”取出裝有工件的托盤，碼垛機依次放入AGV機器人，AGV機器人初始位置在立體倉庫端；2）AGV自動運行至托盤流水線位置進行對接，自動對接完成后AGV上的托盤將被輸送至工件作業(yè)流水線上。托盤輸送完畢，AGV自動返至立體倉庫端，繼續(xù)放托盤，如此循環(huán)直至所有托盤輸送完畢；3）在工件作業(yè)流水線上，利用相機對工件進行識別，在抓取工位，機器人根據(jù)相機識別結果進行抓取，并根據(jù)任務要求放置相應位置，工件放置完后，抓取并放置空托盤于托盤庫中；4）按照任務要求對整個機器人關節(jié)進行裝配，裝配完成后將成品擺放至成品庫；5）完成所有成套機器人關節(jié)裝配、不成套配件和缺陷工件擺放任務后，裝配流程結束。（2）入庫流程1）在主控界面和AGV界面設置入庫模式，啟動入庫流程；2）反向入庫時倍速鏈反向進行運動，機器人從空托盤庫收集處取空托盤于倍速鏈G1工位上，從裝配流水線G7、G8或者G9上每次抓取一個物品放到空托盤中；3）當托盤運送到倍速鏈G6工位后，輸送至AGV傳送帶；4）AGV將托盤輸送至碼垛機端后自動停止，碼垛機對該托盤進行入庫操作，并放到立