1、全国职业院校技能大赛中职组2018年广西职业院校技能大赛中职组“机器人技术应用”赛项规程一、 赛项名称赛项编号：9赛项名称：机器人技术应用赛项组别：中职组赛项归属产业：加工制造类二、 赛项目的“机器人技术应用”赛项以工业机器人为核心部件，融合了工具快换、可编程逻辑控制器、气动技术、传感器、智能视觉检测等先进应用技术，以工业机器人在计算机/通讯/消费类电子产品行业（3C行业）中最典型的异形芯片插件工序为应用背景，以机械及电气的装调、工业机器人的维护和基础操作以及3C行业中典型的涂胶、码垛、分拣、装配等工作任务为考核内容，考察学生在工业机器人系统的安装、调试、维护、编程、团队协作、质量控制及安全意
2、识等方面的专业能力和职业素养，以及学生在工业机器人应用技术方面的综合职业能力。通过竞赛，检验和展示中职院校工业机器人等相关专业教学改革成果以及学生的通用技术与职业能力，引导和促进中职院校相关专业的人才培养模式、教学模式和考核评价模式改革，激发和调动行业企业关注和参与教学改革的主动性和积极性，有力促进工业机器人操作、编程、系统调试以及现场维护等岗位技术技能型人才的培养，切实解决工业机器人产业人才严重短缺的问题，助推我国从制造大国向制造强国和从中国速度到中国质量的“双转变”。三、 竞赛内容“机器人技术应用（中职组）”赛项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
3、手机电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、
4、不同颜色的塑料板代替，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（30%）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，分析判
5、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（10%）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程序编程，
6、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（5%）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。四、竞赛时间2018年3月28日报到， 3月29-30日比赛赛,竞
7、赛期间的流程安排拟参赛队规模16支参赛队，超出16支参赛队，由裁判长指定相关参赛队进行预赛，最终确定16支参赛队，竞赛预计安排3天，正式比赛2天。表1 赛项竞赛时间安排日期时间事项参加人员地点3月28日14:00-18:00参赛队报到、熟悉场地参赛队、裁判组住宿酒店3月29日7:00-7:30参赛队检录参赛队、工作人员竞赛场地7:30-11:30正式比赛（第1场）参赛队、裁判组竞赛场地11:30-13:00参赛队退场及裁判评分裁判组竞赛场地13:00-14:00竞赛设备恢复裁判组、工作人员竞赛场地13:00-14:00竞赛队伍检录参赛队、工作人员竞赛场地14:00-18:00正式比赛（第2场）
8、参赛队、裁判组竞赛场地18:30-21:00参赛队退场及裁判评分裁判组竞赛场地3月30日7:00-7:30参赛队检录参赛队、工作人员竞赛场地7:30-11:30正式比赛（第3场）参赛队、裁判组竞赛场地11:30-13:00参赛队退场及裁判评分裁判组竞赛场地13:00-14:00竞赛设备恢复裁判组、工作人员竞赛场地13:00-14:00竞赛队伍检录参赛队、工作人员竞赛场地14:00-18:00正式比赛（第4场）参赛队、裁判组竞赛场地18:30-21:00参赛队退场及裁判评分裁判组竞赛场地五、竞赛试题1.竞赛试题采用公开样题的方式。赛前在大赛网络信息发布平台上公布竞赛样题，赛前对样题进行30%以内
9、的内容进行修改，建立6套试题作为竞赛题库。2.在赛前半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.竞赛样题见附件。六、竞赛规则（一）参赛资格。参见2018年广西职业院校技能大赛中职组 机器人技术应用赛项比赛实施方案。（二）遵循准则。1.学生必须持本人身份证和参赛证参加比赛。 2.参赛选手出场顺序、位置由抽签决定，不得擅自变更、调整。3.参赛选手提前15分钟进入赛场，并按照指定位号参加比赛。迟到15分钟者，取消比赛资格；比赛开始15分钟后，选手方可离开赛场。4.选手在比赛过程中不得擅自离开赛场，如有特殊情况，需经裁判同意。选手若需休息、饮水或去洗手间等，耗
10、用时间计算在比赛时间内。5.比赛结束时，参赛选手应立即停止操作，不得以任何理由拖延比赛时间。选手操作完成后，在实际操作现场记录表上签名确认，方可离开赛场。七、竞赛环境1.承办校根据报名人数及设备最终数量，提供面积与竞赛规模相适应的竞赛场地。竞赛场地平整、明亮、通风良好。2.单个竞赛赛位面积16m2（4m4m），标明竞赛赛位号码，有明显区域划分，每个竞赛赛位间距2m。图2 竞赛平台布局3.为保障工业机器人操作与维护竞赛任务的顺利开展，不影响后续任务的完成度，竞赛现场单独提供工业机器人本体，采用独立封闭式竞赛隔断。4.每个竞赛赛位由承办校提供2个电源接口，电压220V，额定功率分别为1kW和5kW
11、，包含独立的电源保护装置和安全保护措施，提供UPS。每个竞赛赛位由承办校提供稳定的气源接口。每个竞赛赛位由承办校提供清洁用品。5.每个竞赛赛位由承办校提供编程用电脑1台，最低配置要求如下：(1)Intel i5，2.7GHz主频(2)8GB内存，500GB硬盘(3)NVIDA独立显卡，1GB显存(4)23英寸彩色显示器(5)操作系统为Windows10(6)已安装Word 2010以上版本、PDF文件查看器正版软件6.赛场规划参观通道，规划体验区域。7.赛场设有保安、消防、设备维修和电力抢险等人员待命，并设置安全应急通道，以防突发事件。8.赛场配备维修服务、医疗、生活补给站等公共服务设施，为选
12、手和赛场人员提供服务。9.执委会安排交通车接送各代表队从驻地至赛场往返的参赛和参加会议等活动。八、技术规范(一) 理论标准1.工业机器人坐标系和运动命名原则GB/T 16977-20052.工业机器人抓握型夹持器物体搬运词汇和特性表示GB/T 19400-20033.工业机器人用于机器人的中间代码GB/Z 20869-2007(二) 硬件标准1.工业机器人产品验收实施规范JB/T 10825-20082.工业机器人性能试验实施规范GB/T 20868-20073.工业机器人安全实施规范GB/T 20867-20074.机械安全 机械电气设备 第1部分 GB5226.1-2002(三) 软件标准
13、1.工业机器人编程和操作图形用户接口GB/T 19399-20032.电气设备用图形符号GB/T 5465.2-1996(四) 职业标准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.机修钳工国家职业标准（职业编码6-06-01-01）5.机械设备安装工国家职业标准（职业编码6-23-10-01）九、技术平台“机器人技术应用（中职组）”赛项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异形插件工作站（以下简称工作站），如图3所示，整
14、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3 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、避免发生碰撞干涉。系统融合了工业机器人维护及操作、系统
15、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，如图5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4 电子产品PCB板图5 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，使教师可以对学生的操作流程实时点评，提高教学指
16、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6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6 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人对产品装配前的涂胶工艺进行功能抽象化，工业
17、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 7所示，保证工艺真实性同时增加教学可行性和趣味性。图 7 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8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8 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9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芯片原料单元中选取所需的芯片后放置到指定
18、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9 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10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10 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动代码，同时还提供了方便的轨迹整体
19、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2 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模型进行平移、旋转操
20、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
21、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，可以随意固定在3D轨迹图板的任何位置4) 包含2张轨迹图纸4码垛单元定制1套1) 原料台由铝型材配合不锈钢导槽构成2) 码垛台
22、由台面和支撑构成，台面为POM，可满足多种形式的码垛3) 包含模拟物料，材质PVC，数量6个，采用工形设计方便夹爪夹持5视觉检测单元OMRON FH-L550/OMRON FZ-SC2M1套1) 视觉检测采用CCD拍照检测，有效像素数16001200，彩色检测2) 提供环形光源3) 视觉检测结果和采集图像信息通过12英寸显示器即时显示，方便视觉检测参数调整和状态监控6装配检测单元定制1套1) 安装检测单元内含4个功能相同的装配检测工位，可与工业机器人配合完成PCB异形芯片的安装及检测功能，4个工位的安装由铝型材搭建的框架支撑2) 安装检测工位分为底板、安装平台和检测支架3) 安装平台安装在双列
23、线性滑轨上4) 检测支架升降由气动驱动，可在检测过程中亮起5) 底板安装有红、绿两色指示灯，用于在检测完成后提示安装是否有误、芯片是否有缺陷7螺丝供料单元定制1套1) 包含送料系统和分配系统，可通过管道将螺丝排序并输送分配到电动锁螺丝工具上2) 外形尺寸360mm250mm160mm3) 输送速度0.5s/颗8原料料库定制1套1) 单层共4个料区，可分别用于存放异形芯片零件、盖板和PCB电路板2) 整体弧形设计，内圆半径500mm，方便机器人抓取物料9电子产品PCB电路板定制5套1) 电子产品PCB电路板由异形芯片零件、PCB电路板和盖板组成，PCB电路板和盖板由螺丝紧固2) 异形芯片零件，包
24、括圆形、小矩形、大矩形、方形等不同形状和不同颜色的芯片，用以代表CPU、集成电路、电阻、电容、三极管等元件3) PCB电路板，上绘制了模拟电路线路图，留有不同异形芯片零件的安装位置，每个PCB电路板的线路图和芯片零件安装位置都不相同，代表不同电子产品，四角提供螺钉孔4) 盖板，外壳雕刻文字代表不同电子产品，四角提供螺钉孔10操控面板定制1套1) 提供工作站启动、停止、模式控制和急停按钮，可实现对设备运行操作2) 提供故障及设备运行状态指示灯3) 提供多个故障设置点，可模拟不同情况下的故障4) 提供多个电路信号及气路信号的快接插口，可以方便完成电气接线及调试训练5) 包含工业HMI触摸屏作为人机
25、交互接口，显示器为7英寸TFT11总控系统SIEMENS S7-200 Smart1套1) 采用高性能PLC实现集成控制，国际知名品牌，模块化设计，支持最多6个模块扩展，方便升级2) 电气控制元件采用国际知名品牌优质产品，包含滤波、短路保险等安全机制3) 工作台正面提供运行安全装置，采用光栅传感器4) 操作过程可通过摄像头采集记录，监控信息可存储在扩展存储卡中5) 供气系统功率600W，排气量118L/min，配套知名品牌气路控制元件和真空元件12工作台架定制1台1) 铝合金框架，有机玻璃门，碳钢钣金侧板及底板，正面和背面可打开存放设备及物品2) 整体尺寸2200mm1350mm700mm3)
26、 安装台面为铝合金T型槽，台面尺寸2100mm1100mm，厚度20mm4) 底部安装有万向脚轮和固定支撑，方便移动和固定13配套工具定制1套工具箱1个、内六角扳手1套、250mm活动扳手1把、17mm/19mm开口扳手1把、13mm开口扳手1把、5.5mm开口扳手1把、螺丝刀1套、5米卷尺1个、斜口钳1把、Y型端子钳1把、裸端型端子钳1把、剥线钳1把、美工刀1把、万用表1个、PLC编程线1根、触摸屏编程线1根、程序拷贝U盘1个为满足RobotArt竞赛版离线编程软件操作及电子资料（ABB IRB 120操作手册、OMRON视觉系统操作手册）的查看，竞赛现场每个竞赛工位提供1台计算机，具体性能
27、规格如下：(1) Intel i5，2.7GHz主频(2) 8GB内存，500GB硬盘(3) NVIDA独立显卡，1GB显存(4) 23英寸彩色显示器(5) 操作系统为Windows10(6) Word 2010或以上版本、PDF文件查看器正版软件、RobotArt竞赛版工业机器人离线编程软件十、评分标准(五) 评分方法1.裁判组负责成绩评定工作，设裁判长一名，全面负责赛项的裁判和管理工作。2.评分方法分为过程评分和结果评分，所有评分材料须由相应评分裁判签字和裁判长确认。3.赛项裁判组本着“公平、公正、公开、科学、规范、透明、无异议”的原则，根据裁判的现场记录、参赛队选手的赛项任务书及评分标准
28、，最终按总评分得分高低，确定参赛队奖项归属。4.名次按比赛成绩由高到低排列，比赛成绩高的参赛队名次在前；比赛成绩相同，则取并列名次报赛项执委会审批。5.成绩公布：成绩经工作人员统计，裁判组核准后，进行公布。(六) 评分细则表3 评分指标权重分配任务子项目配分评分点配分评分方式机械及电气安装调试机械及电气安装调试30法兰端快换模块与工业机器人第六轴法兰盘的机械安装15结果评分法兰端快换模块与工业机器人第六轴法兰盘的气路安装10接线绑扎和线路整理5工业机器人维护及操作工业机器人工作原点设置3工作原点设定姿态2过程评分与结果评分结合工作原点定义与存储1工具TCP标定7TCP坐标系各坐标轴方向定义2T
29、CP参数标定平均误差5外壳涂胶及产品码垛离线编程三维环境搭建2软件基础操作和工程文件的保存、打开0.5结果评分参考真实环境，完成各组件的位置定位和布局1.5外壳涂胶3涂胶过程的起始点为工作原点0.5涂胶过程的结束点为工作原点0.5自动拾取涂胶工具0.5自动放回涂胶工具0.5涂胶工具与涂胶单元面板法向同向1对于轴限位点或奇异点的调整和处理1码垛编程5码垛过程的起始点为工作原点0.5码垛过程的结束点为工作原点0.5自动拾取夹爪工具0.5自动放回夹爪工具0.5按照指定姿态、指定动作要求完成从平台A到平台B的码垛工序2对于轴限位点或奇异点的调整和处理1异形芯片分拣和安装异型芯片分拣和安装20工艺过程的
30、起始点为工作原点1结果评分工艺过程的结束点为工作原点1自动拾取吸盘工具1自动放回吸盘工具1根据工艺要求完成拾取异形芯片5稳定拾取异形芯片，中途不掉落1根据工艺要求完成指定异形芯片的安装2根据工艺要求完成拾取盖板5稳定拾取盖板，中途不掉落1根据工艺要求完成指定盖板的安装2PLC编程、视觉设置及系统联调PLC编程、视觉设置及系统联调25工艺过程的起始点为工作原点1结果评分工艺过程的结束点为工作原点1自动拾取锁螺丝工具1自动放回锁螺丝工具1根据工艺要求，完成锁螺丝操作过程8根据工艺要求和检测结果，对完成检测的电子产品分类存储8完成对PLC、视觉组件和工业机器人的系统联调5职业素养职业素养5整个操作和调试过程，不发生设备损坏和人身伤害等意外情况3
