1、2021年中国技能大赛第二届全国人工智能应用技术技能大赛江苏省赛选拔赛计算机程序设计员（工业机器人人工智能技术应用）学生组实操题（样题）江苏省赛选拔赛组委会技术工作委员会2021年10月131. 竞赛平台简介：平台对接典型制造工业场景完整工艺流程，展现机器人在智能制造行业应用的真实场景业务需求。平台以智能机器人技术、5G 网络技术、人工智能技术、多传感器融合技术、自主控制技术，自主决策技术、人机共融技术以及自主规划等技术等为主线，以工业机器人、协作机器人、AGV 等多种典型机器人为载体，对多种形式机器人进行人工智能技术赋能，充分体现了机器人智能感知、自动决策、自主执行、互联互通、深度学习、人机
2、交互、自我管理等的综合赋能应用，能有效培养人工智能技术应用领域高素质复合型技术技能型人才。机器人人工智能技术应用平台结构图见图 3，以工业机器人、AGV 等多种典型机器人为载体，包含移动操作臂、工业机器人装配工作台、智能 3D 相机、立体仓库、中央控制系统、编程计算机等模块。图1 机器人人工智能技术应用平台结构图2. 任务简介：应用场景:半导体零件生产商（以下简称“生产商”）现接到某半导体公司的订单，订单要求供应一批半导体配件，完成将半导体配件装配任务。生产商已经开发了一款采用半导体配件、路径导航规划、机器人视觉、机器学习、机器人机械手臂控制、多机器人协同管理等技术的机器人人工智能技术应用平台
3、（参照现场提供的产品手册）。参赛队属于该生产商技术服务部门，现安排你们根据订单要求，将所提供的竞赛平台软硬件进行安装调试，以实现AGV能自主导航到物料台，协作机械臂完成物料的识别抓取，通过AGV自主导航规划算法把物料运送到装配台上，装配机器人完成装配任务，协作机械臂完成产品抓取及入库等功能。3. 机器人人工智能技术应用平台主要配置清单序号设备名称数量单位备注1移动操作臂1台2分拣及装配工作台1台3工业机器人1台4智能3D相机1台5立体仓库1台6中央电气控制系统1套7人工智能虚拟仿真系统1套8物料台1套9护栏1套10可视化系统及显示终端1套11主控编程计算机1台关键设备介绍如下。3.1 移动操作
4、臂：由移动机器人、协作机器人、智能2D相机以及自动夹爪等组成。3.1.1 作用：用于物料及成品的运输；3.1.2 参数：七轴机器人；底盘结构为二轮差速；包含激光雷达、超声波等多种传感器；基于ROS平台；图2 移动操作臂3.2 分拣及装配工作台：由工作台主体、物料盒、铆压机、二次定位装置等组成。3.2.1 作用：用于物料的加工，并负责周边设备及机器人控制；3.2.2 参数：四轴机器人；拥有两个气爪；PLC控制；集成智能3D相机； 图3 分拣及装配工作台 图4 分拣及装配工作台俯视图3.3 立体仓库3.3.1 作用：用于成品的存放；3.3.2 参数：带有安全防护外罩及安全门；设有传感器和状态指示灯
5、；图5 立体仓库3.4 物料台3.4.1 作用：用于来料物料的存放；图6 物料台3.5 物料：包括螺钉、螺母和钣金件，放置在托盘上经加工后即可得到如下图。3.5.1 组装流程：钣金件夹放放到铆压工装上螺母夹放到钣金件孔上、铆压（连线3次） 螺钉夹到螺母的上方，并把螺钉拧进去（连续3次），完成装配。图7 物料组装前后变化3.6 充电桩、操作台及显示器3.6.1 作用：充电桩用于ARV自动回充；操作台用于程序编写；显示器实现数据可视化； 图8 充电桩 图9 操作台及显示器4. 竞赛平台系统中主要模块的IP地址预分配如下表所示序号名称IP地址分配备注1PLC 192.168.4.1002协作机器人1
6、92.168.2.603AGV192.168.4.110enpls14AGV（协作机器人）192.168.2.101enpls05工业机器人192.168.4.1606主控编程计算机192.168.4.1205. 重要说明 比赛时间180分钟，期间不可离开赛位场地。 除有说明外，不限制各任务评判顺序，且不限制任务中各项的先后顺序，选手在实际比赛过程中要根据赛题情况进行操作。 评判的节点在任务中有提示，需要裁判验收的各项任务，完成相应的任务后请示意裁判进行评判，各任务裁判只验收 1 次，请根据赛题说明，确认完成后再提请裁判验收。 请务必阅读各任务的重要提示。 比赛过程中，选手一定要严格遵守安全操
7、作规范，若发生危及设备或人身安全事故，立即停止比赛，将取消其参赛资格。 选手对比赛过程中需裁判确认部分，应当先举手示意。 参赛选手在竞赛过程中，不得使用 U 盘。 选手在竞赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在竞赛的总成绩中扣除相应分值。 选手在比赛开始前，认真对照工具清单检查工位设备，并确认后开始比赛；选手完成任务后的检具、仪表和部件，现场需统一收回再提供给其他选手使用。 选手严禁携带任何通讯、存储设备及技术资料，如有发现将取消其竞赛资格。选手擅自离开本参赛队赛位或与其他赛位的选手交流或在赛场大声喧哗，严重影响赛场秩序，如有发生，将取消其竞赛资格。 选手严禁携带
8、任何通讯、存储设备及技术资料，如有发现将取消其竞赛资格。选手擅自离开本参赛队赛位或与其他赛位的选手交流或在赛场大声喧哗，严重影响赛场秩序，如有发生，将取消其竞赛资格。 选手必须认真填写各类文档，竞赛完成后所有文档按页码顺序一并上交。 选手必须及时保存自己编写的程序及材料，防止意外断电及其它情况造成程序或资料的丢失。 赛场提供的任何物品，不得带离赛场。 比赛完成后要求备份和保存在电脑中的文件，备份内容为：装配台程序、AGV工作空间、3D摄像头程序及模型训练程序。竞赛结束时，参赛队须当场提交备份和保存的文件，全部考入刻入大赛提供1个移动U盘，封装后签上场次和工位号，并上交裁判，具体备份文件夹名称等
9、信息和安排以裁判为主。6. 竞赛任务参赛选手需要在180分钟内完成以下任务： 序号名称配分说明1任务一：工业机器人人工智能技术生产应用302任务二：智能机器人及人工智能交互技术应用303任务三：机器人人工智能技术综合应用354安全与规范5 合计100任务一：工业机器人人工智能技术生产应用以下任务在“装配台”完成：（1）根据工单要求，完成3D相机的调试及工件识别；（2）根据工单要求，完成工件的简单装配；（3）根据工单要求，结合3D相机完成工件的无序智能抓取；（4）完成工业机器人人工智能技术生产应用工单填写；参赛选手号： 工位号： 序号作业类型+作业对象+作业内容作业情况记录备注1作业前的劳保、安
10、全防护穿戴、检查作业环境及设备；2利用3D相机的深度识别功能，同时结合工件识别模型，修改3D相机相应的参数，完成对中螺丝的位姿识别；3结合工业机器人的应用，完成工件的全自动装配，并能够实现一个中螺丝成品的完整装配；4完成工业机器人基于3D视觉的工件无序智能抓取，即基于3D摄像头对不同螺丝的分拣功能，完成一个中螺丝成品的全自动装配；5完成作业，整理工位，上报裁判结果；任务二：智能机器人及人工智能交互技术应用（1）根据工单要求，完成竞赛场地地图构建，以及要求导航点的设置；（2）根据工单要求，完成语音导航交互作业任务；（3）根据工单要求，完成物料的放置和成品的抓取；（4）根据工单要求，完成语音放置物
11、料；（5）完成智能机器人及人工智能交互技术应用工单填写； 参赛选手号： 工位号： 序号作业类型+作业对象+作业内容作业情况记录备注1完成AGV陀螺仪与前后相机的标定；2完成竞赛场地地图构建，并以工号进行命名；3根据已构建的场景地图，完成中转台、装配台、立体仓库三个导航点的设置，绘制导航路径（以工号命名），测试到达每个导航点的准确性，完成机器人对相应路径的导航以及实现自动回充功能；4通过智能机器人语音导航交互功能，能够分别实现语音操作机器人导航至装配台和立体仓库；5导航ARV协作机器人至装配台，修改相应物料放置参数的，实现对螺丝、螺母盒的位姿识别，完成在ARV机器人的物料盘id1、id2上对螺丝
12、、螺母盒的水平抓取，抓取后能够水平放置到装配台的二次定位销上，并完成ARV机器人对装配台上成品盒的平稳抓取，且能够平稳放置于ARV机器人的物料盘id1上6编写并启动语音放置物料程序，完成语音控制机器人自主导航至装配台，完成放置螺丝、螺母盒到装配台的二次定位销上的功能；7完成作业，整理工位，上报裁判结果；任务三：机器人人工智能技术综合应用（1） 根据工单要求，完成机器人的网络配置；（2） 根据给定场景，完成螺栓螺母自动装配及配送综合测试；（3） 完成机器人人工智能技术综合应用工单填写；参赛选手号： 工位号： 序号作业类型+作业对象+作业内容作业情况记录备注1完成机器人的网络配置，能够ping通PLC和七轴机械臂的IP地址；2ARV自动程序的编写及装配台相应设置启动,完成实现综合任务的前期准备工作；3在螺栓螺母装配工艺场景下，AGV协作机器人能够通过订单需求，自主导航到箱体物料台，抓取目标物料；4AGV协作机器人自主导航到装配台后，抓取目标物料并放置到装配台；5装配机器人通过3D摄像头对不同螺丝的分拣功能实现对正确螺丝（中螺丝）的抓取并完成成品的装配工序；6AGV协作机器人将成品搬运到立体仓库，并成功放置到对应的二维码位置上；7完成作业，整理工位，上报裁判结果；
