“華中數(shù)控杯”工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)與應(yīng)用技術(shù)賽項(xiàng)競(jìng)賽樣題

2020年度機(jī)械行業(yè)職業(yè)教育技能大賽

“華中數(shù)控杯”工業(yè)機(jī)器人裝調(diào)與應(yīng)用技術(shù)

賽項(xiàng)

(樣題)

1

選手須知：

1.比賽時(shí)間180分鐘（包含裁判評(píng)分時(shí)間）。90分鐘后，選手可以棄賽，但不

可提前離開(kāi)位場(chǎng)地，需要在賽位指定位置，與比賽設(shè)備隔離。

2.請(qǐng)務(wù)必閱讀各任務(wù)的重要提示，除任務(wù)中有說(shuō)明外，限制各任務(wù)評(píng)判順序、

但不限制任務(wù)中各項(xiàng)的先后順序，選手在實(shí)際比賽過(guò)程中要根據(jù)賽題情況進(jìn)

行操作。

3.比賽過(guò)程中，若選手操作不當(dāng)發(fā)生危及設(shè)備或人身安全事故，立即停止比賽，

將取消其參賽資格。

4.比賽所需要的相關(guān)資料都以電子版的形式保存在工位計(jì)算機(jī)里指定位置

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5.選手對(duì)比賽過(guò)程中需裁判確認(rèn)部分，應(yīng)當(dāng)先舉手示意，等待裁判人員前來(lái)處

理。

6.選手在競(jìng)賽過(guò)程中應(yīng)該遵守相關(guān)的規(guī)章制度和安全守則，如有違反，則按照

相關(guān)規(guī)定在競(jìng)賽的總成績(jī)中扣除相應(yīng)分值。

7.賽題中要求的備份和保存在電腦中的文件，需在計(jì)算機(jī)電腦D盤(pán)創(chuàng)建指定文

件夾（文件名日期+場(chǎng)次+工位號(hào)，如：2020年10月12日比賽第01場(chǎng)次第

2工位，文件名為202010120102），其他盤(pán)符及目錄無(wú)效。

8.需要裁判驗(yàn)收的各項(xiàng)任務(wù)，任務(wù)完成后裁判只驗(yàn)收1次，請(qǐng)根據(jù)賽題說(shuō)明，

確認(rèn)完成后再提請(qǐng)裁判驗(yàn)收。

9.選手嚴(yán)禁攜帶任何通訊、存儲(chǔ)設(shè)備及技術(shù)資料，如有發(fā)現(xiàn)將取消其競(jìng)賽資格。

選手擅自離開(kāi)本參賽位或者與其他賽位的選手交流或者在賽場(chǎng)大聲喧嘩，嚴(yán)

重影響賽場(chǎng)秩序，如有發(fā)生，將取消其競(jìng)賽資格。

10.選手提交的所有資料不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息。

11.選手必須及時(shí)保存自己編寫(xiě)的程序及資料，防止意外斷電及其它情況造

成程序或資料的丟失。

12.賽場(chǎng)提供的任何物品，不得帶離賽場(chǎng)。

2

競(jìng)賽設(shè)備描述：

現(xiàn)有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程一體化創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，該平臺(tái)由工業(yè)機(jī)器人、快換裝置、

裝配模塊、井式供料模塊、變位機(jī)單元、皮帶運(yùn)輸模塊、RFID模塊、視覺(jué)檢測(cè)模塊、立體

庫(kù)單元等組成，各模塊布局如圖1所示。關(guān)節(jié)坐標(biāo)系下工業(yè)機(jī)器人工作原點(diǎn)位置為[0°，

-90°，180°，0°，90°，0°]。

圖1工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程一體化創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)布局圖（以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布局為準(zhǔn)）

平臺(tái)所用機(jī)器人末端工具如圖2所示，其中繪圖筆工具用于繪制圖形，弧口手爪工具

用于取放關(guān)節(jié)底座，直口手爪工具用于取放電機(jī)，吸盤(pán)工具用于取放減速器和輸出法蘭。

圖2機(jī)器人末端工具

3

裝配零件如圖3所示

（1）關(guān)節(jié)底座（2）電機(jī)（3）減速器（4）法蘭

圖3裝配零件示意圖

工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)部件的裝配步驟：

步驟①：關(guān)節(jié)底座在裝配模塊上正確定位；

步驟②：電機(jī)裝配到關(guān)節(jié)底座中；

步驟③：諧波減速器裝配到關(guān)節(jié)底座中；

步驟④：輸出法蘭裝配到關(guān)節(jié)底座中；

步驟⑤：裝配好的關(guān)節(jié)成品返回立體庫(kù)指定位置（如圖4所示）。

圖4立體倉(cāng)庫(kù)位置示意圖

4

任務(wù)一：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)安裝調(diào)試

任務(wù)描述：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的部件，對(duì)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的快換裝置、旋轉(zhuǎn)供料模塊、

變位機(jī)模塊、裝配模塊和視覺(jué)系統(tǒng)等配套設(shè)備的機(jī)械、電氣、氣路系統(tǒng)進(jìn)行安裝調(diào)試，做

好工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用前的準(zhǔn)備工作。

（一）快換裝置的安裝調(diào)試

利用競(jìng)賽工位所提供的工具和零件，完成快換裝置的安裝，將工具放置到快換裝置上。

（二）旋轉(zhuǎn)供料模塊的安裝調(diào)試

利用競(jìng)賽工位所提供的工具和零件，完成旋轉(zhuǎn)供料模塊的安裝，并將旋轉(zhuǎn)供料模塊的

電源線進(jìn)行正確連接。

（三）變位機(jī)模塊和裝配模塊的安裝調(diào)試

1.變位機(jī)模塊的安裝調(diào)試

利用競(jìng)賽工位所提供的工具和零件，完成變位機(jī)模塊的安裝，并將變位機(jī)模塊的電源

線進(jìn)行正確連接。

2.裝配模塊的安裝調(diào)試

利用競(jìng)賽工位所提供的工具和零件，完成裝配模塊的安裝，并將裝配模塊的氣路進(jìn)行

正確連接。

（四）視覺(jué)系統(tǒng)的連接調(diào)試

利用競(jìng)賽工位所提供的工具和零件，完成視覺(jué)相機(jī)的電源線、通信線的連接。

注意事項(xiàng)：在未完成安裝前，不得通電通氣。

完成任務(wù)一后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！

任務(wù)二：視覺(jué)系統(tǒng)編程調(diào)試

任務(wù)描述：根據(jù)任務(wù)要求，對(duì)智能視覺(jué)系統(tǒng)的視覺(jué)進(jìn)行調(diào)整，相機(jī)標(biāo)定，智能視覺(jué)系

統(tǒng)的調(diào)試，以及通訊設(shè)置，能用視覺(jué)軟件正確獲取工件位置、形狀和角度數(shù)據(jù)。

（一）視覺(jué)調(diào)整

打開(kāi)安裝在計(jì)算機(jī)上的智能相機(jī)軟件，連接和配置相機(jī)，通過(guò)調(diào)整相機(jī)的安裝距離，

使智能相機(jī)穩(wěn)定、清晰地?cái)z取圖像信號(hào)。

（二）視覺(jué)軟件標(biāo)定

打開(kāi)視覺(jué)軟件，調(diào)用標(biāo)定流程圖，正確設(shè)置相機(jī)圖像相應(yīng)參數(shù)，對(duì)“高精度特征匹配”

進(jìn)行設(shè)置，對(duì)“N點(diǎn)標(biāo)定”進(jìn)行設(shè)設(shè)置，完成九點(diǎn)標(biāo)定，生成標(biāo)定文件。

5

（三）智能視覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)試

制作減速器和輸出法蘭的特征模板，調(diào)試流程，將減速器和輸出法蘭工件正確放置到

輸送帶末端，并用視覺(jué)軟件獲取工件位置、形狀和角度數(shù)據(jù)；

完成任務(wù)二后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！

任務(wù)三：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)編程和調(diào)試

任務(wù)描述：根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，通過(guò)示教器完成坐標(biāo)系標(biāo)定和示教編程。實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器

人自動(dòng)完成一套關(guān)節(jié)部件的裝配（含3個(gè)零件的裝配，其中關(guān)節(jié)底座、電機(jī)模塊、減速器

各1個(gè)），并將裝配好的部件放到指定位置。

（一）工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系設(shè)定

通過(guò)示教器完成吸盤(pán)工具坐標(biāo)的標(biāo)定，并能檢驗(yàn)其標(biāo)定的正確性。

（二）工業(yè)機(jī)器人裝配

1.根據(jù)任務(wù)要求編寫(xiě)相應(yīng)程序，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人示教再現(xiàn)，完成一套關(guān)節(jié)部件的裝配

（含3個(gè)零件的裝配，其中關(guān)節(jié)底座、電機(jī)模塊、減速器各1個(gè)）。裝配開(kāi)始前手動(dòng)將關(guān)節(jié)

底座放入立體倉(cāng)庫(kù)立體庫(kù)103位置，電機(jī)模塊放置在旋轉(zhuǎn)供料模塊，手動(dòng)將1個(gè)減速器放

置到傳輸帶末端。要求如下：

（1）關(guān)節(jié)底座裝配：在自動(dòng)模式下，加載工業(yè)機(jī)器人程序，按下啟動(dòng)按鈕，工業(yè)機(jī)器

人自動(dòng)抓取弧口手爪工具并返回工作原點(diǎn)，然后機(jī)器人抓取立體倉(cāng)庫(kù)上關(guān)節(jié)底座工件，將

關(guān)節(jié)底座搬運(yùn)到處于水平狀態(tài)變位機(jī)上的定位模塊上，定位氣缸伸出固定關(guān)節(jié)底座工件，

完成關(guān)節(jié)底座的裝配；

（2）電機(jī)模塊裝配：機(jī)器人自動(dòng)更換直口手爪工具，機(jī)器人正確在旋轉(zhuǎn)供料模塊抓取

電機(jī)，將電機(jī)正確搬運(yùn)并裝配到關(guān)節(jié)底座上，完成電機(jī)的裝配；

（3）減速器裝配：機(jī)器人自動(dòng)更換吸盤(pán)工具，機(jī)器人正確吸持減速器工件，將減速器

正確搬運(yùn)并裝配到電機(jī)模塊上，完成減速器的裝配；

（4）成品入庫(kù)：機(jī)器人自動(dòng)更換弧口手爪工具，正確抓取關(guān)節(jié)成品將關(guān)節(jié)成品搬運(yùn)至

立體庫(kù)立體庫(kù)103位置，完成一套關(guān)節(jié)成品的裝配任務(wù)。

（5）系統(tǒng)還原：在機(jī)器人完成裝配任務(wù)后，自動(dòng)將機(jī)器人末端的夾具歸還到快換夾具

架，最后回到工作原點(diǎn)。

完成任務(wù)三后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！

6

任務(wù)四：系統(tǒng)綜合編程調(diào)試

任務(wù)描述：根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，對(duì)系統(tǒng)的人機(jī)界面開(kāi)發(fā)及控制程序設(shè)計(jì)，完成工業(yè)機(jī)器

人系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)一套工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)部件的上料、輸送、檢測(cè)、裝配和入庫(kù)過(guò)程。

（一）人機(jī)交互功能設(shè)計(jì)

根據(jù)綜合任務(wù)要求，由選手自行設(shè)計(jì)主控觸摸屏界面，滿足以下基本功能：

1．觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)、暫停、停止等功能，以及演示任務(wù)的選擇；

2．觸摸屏正確顯示立體倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)位信息、RFID信息；

3．觸摸屏正確顯示稱重信息。

（二）系統(tǒng)綜合任務(wù)實(shí)現(xiàn)

1.根據(jù)任務(wù)要求編寫(xiě)相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)一套工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)部件的上料、輸送、檢測(cè)、

裝配和入庫(kù)過(guò)程。具體要求如下：

1）工件準(zhǔn)備：本任務(wù)需要完成一套關(guān)節(jié)部件的裝配（含4個(gè)零件的裝配，其中關(guān)節(jié)底

座、電機(jī)模塊、減速器和輸出法蘭各1個(gè)）。手動(dòng)將1個(gè)關(guān)節(jié)底座放入立體倉(cāng)庫(kù)立體庫(kù)202

位置和1個(gè)電機(jī)模塊放入立體倉(cāng)庫(kù)立體庫(kù)102位置；手動(dòng)將1個(gè)藍(lán)色減速器和1個(gè)藍(lán)色輸

出法蘭放置到井式料倉(cāng)中。

2）系統(tǒng)初始狀態(tài)：工業(yè)機(jī)器人處于工作原點(diǎn)位置且末端無(wú)工具，變位機(jī)處于水平位置

狀態(tài)，輸送帶、RFID上沒(méi)有工件，立體庫(kù)101位置位置顯示工件類型為1；

3）關(guān)節(jié)底座裝配：按下HMI啟動(dòng)按鈕，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)抓取弧口手爪工具并返回工作

原點(diǎn)，然后機(jī)器人抓取立體倉(cāng)庫(kù)上關(guān)節(jié)底座工件，將關(guān)節(jié)底座搬運(yùn)到處于水平狀態(tài)變位機(jī)

上的定位模塊上，定位氣缸伸出固定關(guān)節(jié)底座工件，完成關(guān)節(jié)底座的裝配；

4）電機(jī)部件裝配：機(jī)器人自動(dòng)更換合適的工具，從立體庫(kù)中正確抓取電機(jī)部件并裝配

到關(guān)節(jié)底座上；

5）井式料倉(cāng)上料：電機(jī)部件裝配完成后，機(jī)器人控制井式料倉(cāng)單元上料氣缸將供料筒

中的一個(gè)物料推出，2秒后自動(dòng)縮回，實(shí)現(xiàn)井式料倉(cāng)單元上料過(guò)程；

6）物料輸送：井式料倉(cāng)上料完成后，輸送帶立即開(kāi)始運(yùn)行，將物料輸送至輸送帶末端，

待末端傳感器檢測(cè)到工件后輸送帶自動(dòng)停止；

7）物料檢測(cè)：物料輸送至末端且輸送帶停止后，機(jī)器人觸發(fā)相機(jī)拍照，獲取物料位置

形狀顏色信息，并在將信息傳送給機(jī)器人。如果是減速器，繼續(xù)進(jìn)行下一步減速器的裝配，

如果是輸出法蘭，機(jī)器人自動(dòng)更換吸盤(pán)工具，將輸出法蘭正確搬運(yùn)至井式料倉(cāng)單元，繼續(xù)

重復(fù)5）6）7）操作。

7

8）減速器裝配：機(jī)器人自動(dòng)更換吸盤(pán)工具且獲取減速器信息后，機(jī)器人正確吸持減速

器工件，將減速器正確搬運(yùn)并裝配到電機(jī)模塊上，完成減速器的裝配；

9）輸出法蘭上料：減速器裝配完成后，機(jī)器人控制井式料倉(cāng)單元上料氣