工业机器人技术应用

12018年江苏省高等职业院校技能大赛“工业机器人技术应用”赛项竞赛规程一、赛项名称工业机器人技术应用二、竞赛目的赛项以“中国制造2025”规划为背景，针对装备制造业转型升级对岗位技能提升的要求，引导职业院校关注行业在“工业机器人技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用，促进工学结合人才培养模式和课程的改革与创新。通过技能大赛,展示参赛选手维护、调试、操控机器人的技能，检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养，提升高职院校专业教师的指导水平，以赛促教，为工业机器人及系统在企业中的应用提供人才保障。三、竞赛方式竞赛为团体赛。每支参赛队最多由6人组成，其中领队1人（可由指导教师兼任），参赛选手3人（其中队长1人），指导教师2人。四、竞赛内容参赛选手在规定时间（4小时30分钟）内，以现场操作的方式，根据赛场提供的有关资料和赛项任务书，完成基本赛项任务及综合赛项任务。基本赛项任务：1.生产线空间位置调整、传感器安装及基本功能调试。2.六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试。3.六关节机器人参数设定、标定、现场示教编程及复现；六关节机器人安全工作区间建立。4.AGV机器人上部输送线安装与调试;工业以太网络连接等。25.按任务要求完成机器视觉系统的设定、流程编辑，实现托盘流水线上的缺陷工件检测和工件形状种类的识别、工件库建立及坐标变换。6.完成满足控制要求的立库码垛机和主控系统的人机界面及PLC控制程序编制。7.主控PLC、触摸屏、六关节机器人、流水线、立体仓库的网络建立和程序联调测试。综合赛项任务：1.由裁判将放有工件的托盘随机摆放到立库各仓位中，由立库码垛机根据赛项任务书的要求，依次取出托盘并放置到磁导AGV小车上。2.磁导AGV小车每次可以携带3个托盘，沿着磁导线运动并对接到托盘流水线，自动完成立库与托盘流水线之间的工件运输。3.托盘流水线上设置了视觉检测系统，通过对托盘上的工件进行识别，区分出不同的工件；并将托盘中工件的坐标数据传送到主控PLC中。4.由主控PLC通过工业网络操控多关节机器人实现所有工件的抓取、摆放和装配。1）选用合适的工具自动抓取托盘上不同类型的工件，对合格工件和缺陷工件进行分拣；2）根据赛项任务书的要求，将抓取的合格工件摆放在装配流水线上的相应位置以完成装配。工件在装配流水线上的具体摆放方式以及装配要求在赛项任务书中有明确规定。五、竞赛试题（一）采取提前公开竞赛样题的方式进行比赛，赛前一个月公布样题。（二）备有10套以上竞赛用试题，每场次比赛试卷由赛点裁判组3现场随机抽取。六、成绩评定及公布1.组织分工在大赛组委会的领导下成立由检录组、裁判组、监督组和仲裁组共同组成的成绩管理组织机构。具体要求与分工如下：（1）检录工作人员负责对参赛队伍（选手）进行点名登记、身份核对等工作。检录工作由赛项承办院校工作人员承担。（2）裁判组实行“裁判长负责制”，设裁判长1名，全面负责赛项的裁判管理工作并处理比赛中出现的争议问题。（3）裁判员根据比赛需要分为加密裁判、现场裁判和评分裁判。加密裁判：负责组织参赛队伍（选手）抽签，对参赛队信息、抽签代码等进行加密；加密裁判不得参与评分工作。现场裁判：按规定做好赛场记录，维护赛场纪律，评定参赛队的现场得分。评分裁判：负责对参赛队伍（选手）的比赛任务完成、比赛表现按赛项评分标准进行评定。（4）监督组对裁判组的工作进行全程监督，并对竞赛成绩抽检复核。（5）仲裁组负责接受由参赛队领队提出的对裁判结果的申诉，组织复议并及时反馈复议结果。2.成绩管理程序参赛队伍的成绩评定与管理按照严密的程序进行，成绩管理流程如图1所示。4检录、抽签确定上场次序及赛位参赛队赛位登记赛位信息加密封存监督组监督保密室保存参赛队比赛竞赛作品演示裁判评定成绩成绩汇总加密信息解密监督组抽查成绩公布图1成绩管理流程图3.成绩评分（1）现场评分现场裁判依据现场打分表，对参赛队的操作规范、现场表现等进行评分。评分结果由参赛选手、裁判员、裁判长签字确认。（2）过程评分根据参赛选手在分步操作过程中的规范性、合理性以及完成质量等，评分裁判依据评分标准按步给分。（3）抽检复核为保障成绩统计的准确性，监督组对赛项总成绩排名前30%的所有参赛队伍的成绩进行复核；对其余成绩进行抽检复核，抽检覆盖率不得低于15%。监督组将复检中发现的错误通过书面方式及时告知裁判长，由裁判长更正成绩并签字确认。错误率超过5%的，则认定为非小概率事件，裁判组需对所有成绩进行复核。54.成绩公布赛后公布比赛成绩。七、竞赛环境1.比赛区域净空高度不低于3.5m，采光、照明和通风良好，环境温度、湿度符合设备使用规定，同时满足选手的正常竞赛要求。2.赛场主通道宽3m，符合紧急疏散要求。3.赛场提供稳定的水、电、气源和供电应急设备，并有保安、公安、消防、设备维修和电力抢险人员待命，以防突发事件。4.根据赛项特点，用挡板隔离出比赛区域构成竞赛单元，赛位面积在32㎡左右。5.赛场布置5个赛位，备用赛位1个。基本配置为6个赛位。各单元均提供三相五线制交流380V、单相交流220V电源供电设备及0.8Mpa压缩空气气源，并为每位参赛选手提供一套防护用品。6.赛场设维修服务、医疗、生活补给站等公共服务区，为选手和赛场人员提供服务；设有指导教师参观的专门通道；设有安全通道，大赛观摩、采访人员在安全通道内活动，保证大赛安全有序进行。7.赛事单元相对独立，确保选手独立开展比赛，不受外界影响；赛区内包括厕所、医疗点、维修服务站、生活补给站、垃圾分类收集点等都在警戒线范围内，确保大赛在相对安全的环境内进行。八、技术规范（一）相关知识与技能1.机电技术应用2.机电设备安装与维修3.链传动、带传动、齿轮传动等典型机械传动、气动控制技术4.变频调速、步进驱动系统、伺服驱动系统原理与应用65.PLC自动控制技术6.运动控制技术及精确定位控制技术7.视觉识别技术8.机器人控制技术（二）相关职业标准校企结合，嵌入相关职业资格标准要求。1.维修电工国家职业标准（职业编码6-07-06-05）2.工具钳工国家职业标准（职业编码6-05-02-02）3.装配钳工国家职业标准（职业编码6-05-02-01）4.机械设备安装工国家职业标准（职业编码6-23-10-01）5.可编程控制系统设计师国家职业标准（职业编码X2-02-13-10）九、技术平台大赛设备指定供应厂商为：江苏汇博机器人技术股份有限公司技术平台组成如图2所示。图2技术平台组成7（一）主要技术参数设备主要技术参数见表1。表1设备主要技术参数项目参数电源规格AC380V/50Hz/8kW气源规格进气管φ12；0.5-0.8Mpa环境温度－5℃～+45℃相对湿度≤96%系统整体场地尺寸（长×宽）mm：8000×4000码垛机——立库系统仓位数28个仓位容积（长×高×深）mm：320×267×256仓位承重5kgX轴行程1372mmY轴行程920mmZ轴行程827mmX轴移动速度（最大）227mm/sY轴移动速度（最大）680mm/sZ轴移动速度（最大）552mm/sAGV运料系统行走速度最大720mm/s输送带速度最大554mm/s电源电压48V托盘流水线输送速度最大554mm/s装配流水线输送速度最大554mm/s安全防护网外形尺寸（长×宽×高）mm：3000×3000×1300（二）结构组成与功能1.立体仓库立体仓库用万能角钢组装而成。仓库总长约2800mm，高度约1900mm，共有4层7列28个仓位，最下层仓位距地面高度约781mm。仓位入口尺寸长为320mm，高为235mm，仓位深度为300mm。每个仓位内都有定位装置，保证托盘在货架内准确就位。2.码垛机码垛机在地轨上运行，并用滚轮侧面导向。码垛机沿铁轨运行（X轴)距离为2372mm，货叉水平运行（Y轴）距离为920mm，货叉垂直运行（Z轴）距离为1000mm。X轴方向的运动采用高精度蜗轮减速装置，使机器具有一定的自锁性。Y轴方向的运动采用齿轮——双齿条行程倍8增机构，并采用滚动导轨支承，结构紧凑，定位精度好。Z方向的运动采用链条提升机构并采用直线轴承导向。基础底板由型材和钢板组成，码垛机和货架都直接安装在底板上，码垛机、货架和底板组成了一个相对独立的整体。底板用8个避震脚支撑在地面上，底板上还安装有对射式传感器，用于AGV与码垛机之间的通讯。3.AGV运料系统AGV运料系统的外形尺寸为：长820mm，宽480mm，高774mm，总质量约70kg，载重为200N，采用磁导式循线方式，行走电机采用两台带电磁抱闸装置的直流无刷电机，实现差速控制，最高速度为0.72m/s，定位精度为±5mm，AGV前后均有碰撞保护装置，实现碰撞后立即断电停车。AGV上部为平带输送装置，采用直流电机驱动，实现与流水线及码垛机对接以运送货物。具有3个货位(一次最多运送３个货物)，装有传感器以检查货物数量。皮带离地面高度为774mm，输送带前端有电磁铁控制的阻挡机构。AGV上部装有用于操作及显示的７＂触摸屏以及一个三色塔灯（AGV工作警示灯），其控制采用PLC控制系统，可与托盘流水线及码垛机进行实时通讯，保证相互之间信息交流及工作对接。AGV主要参数规格见表2。4.托盘流水线系统如图3所示，该单元下部为铝型材框架，并装有对射式传感器，用于AGV运料系统与托盘流水线系统之间的通讯。输送带总长1200mm，宽度622mm，离地面高度774mm，最多可容纳6个托盘，对应G1~G6共6个工位（抓取位为第1工位）。上部输送装置采用交流电机驱动的倍速链传动，传动平稳且定位精度高。在第G2、G4工位前端下方放置阻挡气缸，在G2、G5、G6工位放置光电开关。托盘流水线的入口处成喇9叭形状且加装流利条导向，系统侧面有1个托盘回收装置。图3托盘流水线示意图G4号工位是物料识别工位，其上部安装有视觉识别系统，下部安装有LED光源，当透明托盘经过视觉识别后，排队进入G3、G2、G1工位，其中G1工位为机器人分类抓取工位，待G1工位托盘内工件抓取完毕后，机器人将空托盘抓取并放入托盘回收处，然后进行下一托盘工件的抓取。5.装配流水线系统如图4所示，装配流水线下方为铝型材框架，上方采用板链输送。板链输送采用步进电机驱动，运动精度高，可以进行双向运动。板链输送带上安装有原点开关，可以精确定位各工位的具体位置。输送带长度为2000mm，宽度为600mm，离地面高度774mm。如图5所示，装配流水线由成品库G7、装配工位G8、备件库G9三个部分组成。装配工位G8用于分别放置1、2、3、4号工件，其中1号工件放置位也为成品组装位；在装配工位G8安装有四个伸缩气缸用于工件二次定位，当机器人将工件送至装配工位后，先将其通过气缸进行二次定位，然后再进行装配。备件库G9用于存放2、3和4号工件，当托盘流水线送来多个同一类型的工件，而又无法实时装配时，可将其暂时存放到备件库中；成品库G7用于存放已装配完成的工件，当装配10工位完成了一个完整的装配任务后，机器人将成品抓取并放入成品库；成品库G7同时也是1号工件的暂存位，当托盘流水线送来多个1号工件时，可将其暂时存放于成品库中。图4装配流水线示意图图5装配流水线工位分布图6.多关节机器人如图6所示为6个自由度多关节机器人，其最大负荷=16kg，臂展1.5m。机器人第六轴安装有气动真空吸盘和三爪卡盘，如图7所示。PLC通过通信方式控制机器人选取合适的末端工具抓取托盘内的工件，将合格工件放置在装配流水线的相应位置并完成装配，并将空托盘以及缺陷工件放入托盘回收处。工业机器人参数见表2。11图6六关节机器人图7机器人末端工具7.安全防护网金属防护网结构，长宽各3000mm，高1300mm，防护网上配有安全门，门打开时机器人必须停止工作。8.控制系统网络拓扑结构控制系统网络拓扑结构如图8所示。图8控制系统网络拓扑图12（三）设备主要配置竞赛设备组成和各部分技术参数及规格如表2所示。表2竞赛设备组成和各部分技术参数及规格序号名称数量主要技术参数及规格1自动化立体仓库1台（1）