1、2021 年全国职业院校技能大赛工业机器人技术应用赛项（高职组）选手须知：第一赛程竞赛任务书（样题）1. 任务书共15 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。2. 竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（机器人、PLC、变频器的产品手册，设备的 IO 变量表）以.pdf 格式放置在“D:参考资料”文件夹下。3. 参赛团队应在 3.0 小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:技能竞赛赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。4. 选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。5. 由于错误接线、
2、操作不当等原因引起机器人控制器及 I/O 组件、智能相机、PLC、变频器、AGV 的损坏以及发生机械碰撞等情况，将依据扣分表进行处理。6. 每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。7. 工件在装配工位、备品库、成品库不允许堆叠，一个工件摆放位同时只能摆放一个工件。8. 在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。场次：工位号：日期：1竞赛设备描述：码垛机器人码垛机器人控制柜 主控柜机器人控制柜工业机器人防护栏立体仓库磁条AGV小车托盘流水线智能相机托盘回收仓装配流水线“工业机器人技术应用”竞赛在“工业机器人技术应用实训平台”上进行，该设备由工业机器人、A
3、GV 机器人、托盘流水线、装配流水线、视觉系统和码垛机立体仓库等六大系统组成，如图 1 所示。图 1 竞赛平台结构图系统的主要工作目标是实现机器人关节的混流生产，基本流程为：码垛机从立体仓库中取出工件放置于 AGV 机器人上部输送线，通过 AGV 机器人输送至托盘流水线上，通过视觉系统对工件进行识别，然后由工业机器人进行混流生产，生产完成后，再反向入库。机器人关节由 4 个工（部）件组成， 分别是关节底座、电机、谐波减速器和输出法兰。关节底座、电机、谐波减速器和输出法兰各有 2 种类型，谐波减速器和输出法兰存在次品。各工（部）件类型如图 2 所示，次品类型如图 3 所示。13工件1 关节底座-
4、1工件2 电机-1工件3谐波减速器-1工 件 4 输出法兰-1工件5 关节底座-2工件6 电机-2工件7谐波减速器-2工件8输出法兰-2图 2 需要识别抓取和装配的工件3A-2号4A-1号图 3 输出法兰缺陷工件图示要求生产 2 种类型的成品套件，分别为 I 型和II 型，如图 4 所示。 工件1 关节底座-1工 件 5 关节底座-2工件2电机-1工件6 电机-2工件7谐波减速器-2工件3谐波减速器-1工件4输出法兰-1I型关节成品套件工件8输出法兰-2II型关节成品套件图 4 I 型和 II 型成品套件图示托盘结构以及托盘放置工件的状态如图 5 所示，托盘两侧设计有档条， 两档条的中间区域为
5、工件放置区。图 5 待装配的工件放置于托盘中的状态系统中托盘流水线和工件装配生产线工位分布如图 6 所示。图 6 托盘流水线和装配流水线工位分布装配流水线如图 7 所示。由成品库 G7、装配工位 G8 和备件库工位 G9 三个部分组成。定义成品库 G7 工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动 200mm 的位置；装配工位 G8 的工作位置为在装配流水线中间位置；备件库G9 工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动 200mm 的位置。图 7 装配流水线装配工位配置有四个定位工作位，按图 7 规定为 1 号位、2 号位、3 号位和 4 号位。每个定位工作位安装了伸缩气缸用于工件二次定位
6、，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，以提高机器人的抓取精度，保证顺利完成装配。备件库主要用于存放电机、谐波减速器和输出法兰等工件，也可以用于缺陷工件的临时存放。成品库主要用于存放已装配完成的工件，也可以用于其他工件临时存放。工件在装配工位、备品库、成品库不允许堆叠，一个工件摆放位同时只能摆放一个工件。立体库仓位规定如下图 8 所示。图 8 立体库仓位规定系统中主要模块的预设 IP 地址分配如下表 1 所示，各参赛队可根据实际情况自行修改。序号表 1 主要功能模块预设 IP 地址分配表名称IP 地址分配备注1工业机器人192.168.8.103预设2智能相
7、机192.168.8.3预设3主控系统 PLC192.168.8.11预设4主控 HMI 触摸屏192.168.8.111预设5编程计算机 1192.168.8.21预设6编程计算机 2192.168.8.22预设7码垛机系统 PLC192.168.8.12预设8码垛机 HMI 触摸屏192.168.8.112预设机电系统安装与调试任务 1.1：机械和电气安装（一）传感器的安装1. 安装并调试托盘流水线传感器安装托盘流水线上的入口光电开关、拍照工位光电开关以及抓取工位光电开关到托盘流水线正确位置。托盘流水线传感器安装完毕后，效果如图 1-1 所示。图 1-1 托盘流水线传感器布置2. 安装安全
8、护栏传感器将安全护栏传感器安装在安全护栏门的正确位置，使后续编程时能够实现： 当安全门打开时，系统停止运动。在安全护栏中安装安全护栏传感器完成后，效果如图 1-2 所示。图 1-2 安全护栏传感器位置完成任务1.1 中（一）（1）和（2）后，举手示意裁判进行评判！（二）工业机器人气路及外部工装安装1.工业机器人外部工装安装完成工业机器人末端真空吸盘、气动三爪卡盘以及部分气路连接： 1）吸盘与吸盘支架的安装，气管接头的安装；2） 三爪卡盘与支架的安装，气管接头的安装；3） 支架与连接杆的安装；4） 连接杆与末端法兰的安装；5） 末端法兰与机械手本体固连（连接法兰圆端面与机械手本体 J6 关节输出
9、轴末端法兰）；6） 气管与气管接头的连接；7） 激光笔的安装。气动手爪安装连接完成后，效果如图 1-3 所示。图 1-3 末端执行器连接后的效果2.工业机器人末端手抓控制气路的安装完成工业机器人三爪卡盘和双吸盘的部分气路连接：1) 机器人主气路接头的连接；2) 三爪卡盘与吸盘电磁阀的安装及其气路的连接；3) 吸盘真空发生器的安装与连接；4) 机器人手抓夹具及激光笔控制电缆的连接。3.装配流水线定位夹具及控制气路的安装完成装配流水线 G8 工位定位夹具及其相关部件的安装和整体气路连接： 1）流水线上 G8 工位三个定位块及夹具的安装；2） 三个定位夹具气管接头的安装；3） 气管拖链及其相关部件的
10、安装；4） 气管到电磁阀的气路布线；5） 电磁阀体气管接头的连接。装配流水线定位夹具及其气路连接完成后，效果如下图 1-4 所示。图 1-4 装配流水线定位夹具及电磁阀气路连接后的效果完成任务1.1 中（二）（1）（2）（3）后，举手示意裁判进行评判！（三）视觉及网络系统的连接完成连接相机、编程计算机、主控单元、码垛机单元和触摸屏的连接： 1）安装连接相机的电源线、通信线于正确位置；2）按照系统网络拓扑图（如图 1-5 所示）完成系统组网。图 1-5 相机和编程计算机的连接示意图相机连接完成后，效果图如图 1-6 所示。完成任务1.1 中（三）后，举手示意裁判进行评判！图 1-6 相机连接完成
11、的效果（四）AGV 机器人上部输送线安装与调试完成 AGV 上部输送线部分部件的安装（AGV 机器人上部输送线结构图及爆炸图如图 1-7 和 1-8 所示）：1） 主动轴的安装；2） 同步带传动机构的安装及调试；3） 从动轴的安装；4） 平皮带张紧度的调节；5） 托盘导向板的安装。注意事项：现场三个张紧轮处同步带已安装。图 1-7 AGV 机器人上部输送线结构爆炸图图 1-8 AGV 机器人上部输送线结构图AGV 机器人上部输送线安装完成后，效果图如图 1-9 所示。图 1-9 AGV 机器人上部输送线安装完成效果图完成任务1.1 中（四）后，举手示意裁判进行评判！任务 1.2：视觉系统编程调
12、试在完成任务 1.1 中视觉系统连接的基础上（如果参赛队没有完成任务 1.1（三），由裁判通知技术人员完成，参赛队任务 1.1（三）不得分，不补时，并扣 2 分），完成如下工作：（一）视觉软件设定打开安装在编程计算机上的智能相机软件，连接和配置相机，通过调整相机镜头焦距及亮度，使智能相机稳定、清晰地摄取图像信号。测试要求如下：在软件中能够正确实时查看到现场放置于相机下方托盘中的工件 1 的图像，要求工件图像清晰。实现后的界面效果如图 2-1 所示。完成任务1.2 中（一）后，举手示意裁判进行评判！图 2-1 实现后的界面效果示例（二）智能相机的调试和编程1. 设置视觉控制器触发方式、Modbu
13、s 参数，设置视觉控制器与主控 PLC 的通信；2. 图像的标定、样本学习任务，要求如下：1） 对图像进行标定，实现相机中出现的尺寸和实际的物理尺寸一致；2） 对托盘内的单一工件进行拍照，获取该工件的形状和位置、角度偏差，利用视觉工具，编写相机视觉程序对工件进行学习。规定相机镜头中心为位置零点，智能相机学习的工件角度为零度；3） 编写 8 种工件及缺陷件脚本文件，规定每个工件地址空间的第 1 个信息为工件位置 X 坐标，第 2 个信息为工件位置 Y 坐标，第 3 个信息为角度偏差。测试要求如下：选手依次手动将摆放有图 2 中的 18 号工件以及图 3 中的缺陷工件（3A- 2 号和 4A-1
14、号）的托盘（每一个托盘放置 1 个工件）放置于拍照区域，在软件中能够得到和正确显示 8 种工件及 2 种缺陷件的位置、角度和类型编号。注意事项：1） 在样本学习和编写脚本文件时现场不提供 3A 或 4A 号的缺陷工件；完成任务1.2 中（二）后，举手示意裁判进行评判！2） 在编写相机视觉脚本程序时，相机程序中对应工件的通信地址可自行定义。任务 1.3：工业机器人系统编程和调试（一）工业机器人设定1. 工业机器人工具坐标系设定1）设定手爪 1 双吸盘的工具坐标系；2）设定手爪 2 三爪卡盘的工具坐标系，参考值为(0，-144.8，165.7，90，140，-90)。2. 托盘流水线和装配流水线位
15、置调整利用工业机器人手爪上的激光笔，通过工业机器人示教操作，使工业机器人分别沿 X 轴、Y 轴运动，调整托盘流水线和装配流水线的空间位置，使托盘流水线和装配流水线与工业机器人相对位置正确。（二）工业机器人示教编程1. 通过工业机器人示教器示教、编程和再现，能够实现依次将 4 种工件从托盘流水线工位 G1 的托盘中心位置，搬运到装配流水线 G7、G8、G9 指定的位置中。测试要求如下：成品库G7装配工位G8备件库G9工件4工件7工件2工件1机器人侧1） 将 4、7、1、2 号工件依次摆放于托盘中心位置，每次放一种工件，用末端工具对工件进行取放操作，工件取放在如下图 3-1 所示的装配工位 G8
16、的对应定位工位中，工件放到位置后，控制夹紧气缸夹紧工件，进行二次定位。然后，用双吸盘将空托盘放置于托盘收集处。图3-1工件夹紧位置2） 将图 3-1 中摆放完成的 1、2、7、4 号工件取放在如图 3-2 所示的成品成品库G7装配工位G8备件库G9工件1工件4工件7工件2机器人侧库G7 和备件库 G9 中。图3-2工件摆放位置2. 通过工业机器人示教器示教、编程和再现，能够实现自动将装配流水线工位 G7 和 G9 的 18 号工件搬运到装配工位 G8 指定位置进行二次定位、工件装配、放入成品库和拆解，拆解后将工件摆放到装配流水线的指定位置。测试要求如下：1） 装配流水线工位 G7 和工位 G9
17、 的工件为参赛选手人工按照图 3-3 放置。2） 机器人自动将装配流水线 G7 和G9 工位中的工件，按照装配次序 1274 依次抓取并放置于 G8 工位指定位置，每放置一个工件完成，夹紧气缸应立即动作，进行二次定位。定位完成后，机器人抓取工件，在 G8 的 2 号工位进行I 型成品的装配。装配完成后，机器人将装配的 I 型成品放入工位 G7， 放置结果如图 3-4 所所示。3） 机器人自动将装配流水线 G7 和G9 工位中的工件，按照装配次序 5638 依次抓取并放置于 G8 工位指定位置，每放置一个工件完成，夹紧气缸应立即动作，进行二次定位。定位完成后，机器人抓取工件，在 G8 的 4 号
18、工位进行 II 型成品的装配。装配完成后，机器人将装配的 II 型成品放入工位G7，放置结果如图 3-5 所所示。4） 成品放置完成后，机器人对 I 型和 II 型成品工件依次进行自动拆解， 拆解后放置结果如图 3-6 所示。成品库G7装配工位G8备件库G9工件5工件1工件4工件8工件3工件7工件6工件2机器人侧成品库G7装配工位G8备件库G9工件8工件5工件3I型成品工件6机器人侧图3-3 工件装配前人工摆放位置图 3-4 装配后 I 型成品放置结果成品库G7装配工位G8备件库G9II型成品I型成品机器人侧图 3-5 装配后 II 型成品放置结果成品库G7装配工位G8备件库G9工件5工件6工
19、件3工件8工件4工件7工件1工件2机器人侧完成任务1.3 中（一）、（二）后，举手示意裁判进行评判！图 3-6 I 型和 II 型成品拆解后摆放位置2021 年全国职业院校技能大赛工业机器人技术应用赛项（高职组）选手须知：第二赛程竞赛任务书（样题）1. 任务书共11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。2. 竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（机器人、PLC、变频器的产品手册，设备的 IO 变量表）以.pdf 格式放置在“D:参考资料”文件夹下。3. 参赛团队应在 3.5 小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:技能竞赛赛位号”文
20、件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。4. 选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息,否则成绩无效。5. 由于错误接线、操作不当等原因引起机器人控制器及 I/O 组件、智能相机、PLC、变频器、AGV 的损坏以及发生机械碰撞等情况，将依据扣分表进行处理。6. 每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。7. 工件在装配工位、备品库、成品库不允许堆叠，一个工件摆放位同时只能摆放一个工件。8. 在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。场次：工位号：日期：14竞赛设备描述：码垛机器人码垛机器人控制柜 主控柜机器人控制柜工业机器人防护
21、栏立体仓库磁条AGV小车托盘流水线智能相机托盘回收仓装配流水线“工业机器人技术应用”竞赛在“工业机器人技术应用实训平台”上进行，该设备由工业机器人、AGV 机器人、托盘流水线、装配流水线、视觉系统和码垛机立体仓库等六大系统组成，如图 1 所示。图 1 竞赛平台结构图系统的主要工作目标是实现机器人关节的混流生产，基本流程为：码垛机从立体仓库中取出工件放置于 AGV 机器人上部输送线，通过 AGV 机器人输送至托盘流水线上，通过视觉系统对工件进行识别，然后由工业机器人进行混流生产，生产完成后，再反向入库。机器人关节由 4 个工（部）件组成， 分别是关节底座、电机、谐波减速器和输出法兰。关节底座、电
22、机、谐波减速器和输出法兰各有 2 种类型，谐波减速器和输出法兰存在次品。各工（部）件类型如图 2 所示，次品类型如图 3 所示。3工 件 1 关节底座-1工件2 电机-1工件3谐波减速器-1工 件 4 输出法兰-1工件5关节底座-2工件6 电机-2工件7谐波减速器-2工 件 8 输出法兰-2图 2 需要识别抓取和装配的工件3A-2号4A-1号图 3 输出法兰缺陷工件图示要求生产 2 种类型的成品套件，分别为 I 型和II 型，如图 4 所示。 工件1 关节底座-1工 件 5 关节底座-2工件2 电机-1工件6 电机-2工件7谐波减速器-2工件3谐波减速器-1工件4输出法兰-1I型关节成品套件工
23、件8输出法兰-2II型关节成品套件图 4 I 型和 II 型成品套件图示托盘结构以及托盘放置工件的状态如图 5 所示，托盘两侧设计有档条， 两档条的中间区域为工件放置区。图 5 待装配的工件放置于托盘中的状态系统中托盘流水线和工件装配生产线工位分布如图 6 所示。图 6 托盘流水线和装配流水线工位分布装配流水线如图 7 所示。由成品库 G7、装配工位 G8 和备件库工位 G9 三个部分组成。定义成品库 G7 工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动 200mm 的位置；装配工位 G8 的工作位置为在装配流水线中间位置；备件库G9 工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动 200mm 的
24、位置。图 7 装配流水线装配工位配置有四个定位工作位，按图 7 规定为 1 号位、2 号位、3 号位和 4 号位。每个定位工作位安装了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，以提高机器人的抓取精度，保证顺利完成装配。备件库主要用于存放电机、谐波减速器和输出法兰等工件，也可以用于缺陷工件的临时存放。成品库主要用于存放已装配完成的工件，也可以用于其他工件临时存放。工件在装配工位、备品库、成品库不允许堆叠，一个工件摆放位同时只能摆放一个工件。立体库仓位规定如下图 8 所示。图 8 立体库仓位规定系统中主要模块的预设 IP 地址分配如下表 1
25、 所示，各参赛队可根据实际情况自行修改。序号表 1 主要功能模块预设 IP 地址分配表名称IP 地址分配备注1工业机器人192.168.8.103预设2智能相机192.168.8.3预设3主控系统 PLC192.168.8.11预设4主控 HMI 触摸屏192.168.8.111预设5编程计算机 1192.168.8.21预设6编程计算机 2192.168.8.22预设7码垛机系统 PLC192.168.8.12预设8码垛机 HMI 触摸屏192.168.8.112预设模块二：工业机器人系统模块调试（一） 实现工件流水线和装配流水线调试装配流水线的板链上已安装了装配工位、备件库和成品库底板，为
26、防止装配流水线移动时可能导致的设备损坏，发生严重机械碰撞事故。操作时应注意：1. 装配流水线移动时，不要超出运动边界（建议左右最大位移不超260mm）；2. 寻原点操作时，请注意装配流水线的运动方向，并在可运动范围内完成 寻原点操作。编写主控 PLC 中托盘流水线和装配流水线调试模块任务，能够实现装配流水线和托盘流水线的基本运动，包括手动控制托盘流水线启动、停止、正反向运动以及拍照气缸运动，手动控制装配流水线正反向点运动以及回原点运动， 手动控制装配作业流水线运动到 G7、G8、G9 的任意一个工作位置等（见竞赛设备描述中装配流水线的规定）。流水线调试界面参考示例如下图 4-1 所示。图 4-
27、1 流水线调试界面参考示例完成（一）后，举手示意裁判进行评判！（二）视觉系统调试编写主控 PLC 中视觉系统调试模块任务，能够自动识别相机识别工位中托盘中工件，并将工件信息包括位置、角度和工件编号等显示在人机界面中。视觉调试界面参考示例如下图 4-2 所示。测试要求如下：图 4-2 视觉调试界面参考示例41. 选手人工放置装有工件的托盘于相机识别工位。2. 在主控 PLC 人机界面启动相机拍照后，在人机界面上正确显示识别工件信息包括位置、角度和工件编号。当放置缺陷工件时要求对应托盘 TYPE 一栏显示 3A 或者 4A 字样，用来指示缺陷工件类型。3. 测试工件为如图 2 所示的 3、7 号工
28、件以及图 3 所示的 3A 号（3A-2）缺陷工件。3 种工件人工随机放置于 3 个托盘内，1 个托盘装有 1 个工件。完成（二）后，举手示意裁判进行评判！（三）工业机器人系统调试编写主控 PLC 中工业机器人程序系统调试模块任务，能够自动实现对托盘流水线上托盘中的工件进行识别、抓取、放置于指定位置，并且能够把空托盘放置于托盘库中，并且包含如下功能：1. 能够实现相机坐标系到机器人坐标系的转换，要求人机界面上显示在机器人坐标系中的抓取相对坐标值。2. 具有机器人启动、停止、暂停以及归位等功能。在工业机器人运行过程中，能够实现安全护栏操作门打开，工业机器人暂停运行的功能。3. 机器人任务状态号传
29、输到主控 PLC，并在人机界面显示，机器人状态分为机器人处于待机、运行、抓取错误等状态。表 4-1 机器人运行状态示例序号机器人状态号机器人状态1100待机2200运行3300抓取错误机器人调试界面参考示例如下图 4-3 所示。7测试要求如下：图 4-3 机器人调试界面参考示例1） 启动托盘流水线，在工件作业流水线入口处参赛选手依次手动放入 3 个托盘，托盘中分别放置 2 号、8 号和 4A-1 号工件，工件位置随机放置。2） 在相机拍照工位对托盘上的工件进行识别，把识别结果传输给主控 PLC。3） 主控 PLC 经过处理，传输视觉识别的数据给工业机器人，工业机器人根据 PLC 传输的数据，在
30、工位 G1 抓取识别后托盘上的工件。4）抓取工件后，放置于装配作业流水线的指定位置，如图 4-4 所示。5）托盘为空时，工业机器人把空托盘放入空托盘收集处。成品库G7装配工位G8备件库G94A 号1工件8工件2机器人侧完成（三）后，举手示意裁判进行评判！图4-4工件摆放位置（四）码垛立体库系统调试编写码垛机立体仓库系统调试程序，能够实现码垛机立体仓库的基本运动和状态显示，包括手动控制码垛机每一个运动轴，码垛机的复位功能，码垛机停止功能，显示码垛机各个轴的限位、定位和原点传感器状态，显示立体仓库中有无托盘信息。码垛机具有出库和入库两种模式：出库模式：码垛机从指定库位托盘的取出并放置于 AGV 机
31、器人上等功能； 入库模式：码垛机能从 AGV 机器人取回托盘并送入指定的立体仓库仓位。码垛机立体仓库的调试界面参考示例如下图 4-5 所示。图 4-5 码垛机立体仓库调试界面参考示例测试要求如下：1. 正确手动控制码垛机 1 轴、2 轴和 3 轴的正反向运动。2. 正确实现码垛机的复位。3. 根据评判要求参赛选手手动放置 2 个托盘于立体仓库，在调试界面显示仓位信息，码垛机正确从立体库取托盘放置到 AGV 机器人上部输送线上。 4.根据评判要求参赛选手手动放置托盘到位于码垛机端的 AGV 机器人上部输送线上，码垛机正确从 AGV 机器人取回托盘并送入立体仓库仓位。完成（四）后，举手示意裁判进行
32、评判！2021 年全国职业院校技能大赛工业机器人技术应用赛项（高职组）选手须知：第一赛程竞赛任务书（样题）1. 任务书共10 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。2. 竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料（机器人、PLC、变频器的产品手册，设备的 IO 变量表）以.pdf 格式放置在“D:参考资料”文件夹下。3. 参赛团队应在 3.5 小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:技能竞赛赛位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。4. 选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。5. 由于错误
33、接线、操作不当等原因引起机器人控制器及 I/O 组件、智能相机、PLC、变频器、AGV 的损坏以及发生机械碰撞等情况，将依据扣分表进行处理。6. 每一个任务的初始状态和具体测试要求根据评判要求在开赛时、任务评分前或任务评分时给定。7. 工件在装配工位、备品库、成品库不允许堆叠，一个工件摆放位同时只能摆放一个工件。8. 在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。场次：工位号：日期：8竞赛设备描述：码垛机器人码垛机器人控制柜 主控柜机器人控制柜工业机器人防护栏立体仓库磁条AGV小车托盘流水线智能相机托盘回收仓装配流水线“工业机器人技术应用”竞赛在“工业机器人技术应用实训平台”上进行，该设备由工业机器
34、人、AGV 机器人、托盘流水线、装配流水线、视觉系统和码垛机立体仓库等六大系统组成，如图 1 所示。图 1 竞赛平台结构图系统的主要工作目标是实现机器人关节的混流生产，基本流程为：码垛机从立体仓库中取出工件放置于 AGV 机器人上部输送线，通过 AGV 机器人输送至托盘流水线上，通过视觉系统对工件进行识别，然后由工业机器人进行混流生产，生产完成后，再反向入库。机器人关节由 4 个工（部）件组成， 分别是关节底座、电机、谐波减速器和输出法兰。关节底座、电机、谐波减速器和输出法兰各有 2 种类型，谐波减速器和输出法兰存在次品。各工（部）件类型如图 2 所示，次品类型如图 3 所示。16工件1关节底
35、座-1工件2 电机-1工件3谐波减速器-1工 件 4 输出法兰-1工件5 关节底座-2工件6 电机-2工件7谐波减速器-2工件8输出法兰-2图 2 需要识别抓取和装配的工件3A-2号4A-1号图 3 输出法兰缺陷工件图示要求生产 2 种类型的成品套件，分别为 I 型和II 型，如图 4 所示。 工件1 关节底座-1工 件 5 关节底座-2工件2 电机-1工件6 电机-2工件7谐波减速器-2工件3谐波减速器-1工件4输出法兰-1I型关节成品套件工件8输出法兰-2II型关节成品套件图 4 I 型和 II 型成品套件图示托盘结构以及托盘放置工件的状态如图 5 所示，托盘两侧设计有档条， 两档条的中间
36、区域为工件放置区。图 5 待装配的工件放置于托盘中的状态系统中托盘流水线和工件装配生产线工位分布如图 6 所示。图 6 托盘流水线和装配流水线工位分布装配流水线如图 7 所示。由成品库 G7、装配工位 G8 和备件库工位 G9 三个部分组成。定义成品库 G7 工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动 200mm 的位置；装配工位 G8 的工作位置为在装配流水线中间位置；备件库G9 工位的工作位置为装配流水线回原点后往中间运动 200mm 的位置。图 7 装配流水线装配工位配置有四个定位工作位，按图 7 规定为 1 号位、2 号位、3 号位和 4 号位。每个定位工作位安装了伸缩气缸用于工件二
37、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，以提高机器人的抓取精度，保证顺利完成装配。备件库主要用于存放电机、谐波减速器和输出法兰等工件，也可以用于缺陷工件的临时存放。成品库主要用于存放已装配完成的工件，也可以用于其他工件临时存放。工件在装配工位、备品库、成品库不允许堆叠，一个工件摆放位同时只能摆放一个工件。立体库仓位规定如下图 8 所示。图 8 立体库仓位规定系统中主要模块的预设 IP 地址分配如下表 1 所示，各参赛队可根据实际情况自行修改。序号表 1 主要功能模块预设 IP 地址分配表名称IP 地址分配备注1工业机器人192.168.8.103预设2
38、智能相机192.168.8.3预设3主控系统 PLC192.168.8.11预设4主控 HMI 触摸屏192.168.8.111预设5编程计算机 1192.168.8.21预设6编程计算机 2192.168.8.22预设7码垛机系统 PLC192.168.8.12预设8码垛机 HMI 触摸屏192.168.8.112预设系统综合编程调试（如果参赛队没有完成码垛机程序，可采用人工放置托盘到 AGV 小车上， 但必须报告裁判，参赛队该项目中关于码垛机和 AGV 的相关任务均不得分）。系统综合工作任务如下：（一）人机交互功能设计根据综合任务要求，由选手自行设计主控触摸屏界面，满足以下基本功能：1.
39、主控 PLC 能够实现系统的复位、启动、暂停、停止等功能：1） 系统复位为系统中工业机器人、托盘流水线、装配流水线以及码垛机立体仓库处于初始归零状态；2） 系统启动为系统自动按照综合任务运行；3） 系统停止为系统停止运动，包括系统中的工业机器人、托盘流水线、装配流水线以及码垛机立体仓库等模块。2. 主控界面包含黄、绿、红三种状态信号灯：绿色状态信号灯指示初始状态正常，红色状态信号灯指示初始状态不正常，黄色状态信号灯指示任务完成。初始状态是指： 1）工业机器人、视觉系统、变频器、伺服驱动器、PLC 处于联机状态；2） 工业机器人处于工作原点；3） 托盘流水线上没有托盘；4） 装配流水线处于工作原
40、点；5） 码垛机 X 轴、Y 轴以及Z 轴处于原点。若上述条件中任一条件不满足，则红色警示灯以 1Hz 的频率闪烁，黄色和绿色灯均熄灭，这时系统不能启动。如果网络正常且上述各工作站均处于初始状态，则绿色警示灯常亮。3. 主控 PLC 能够同步显示码垛机立库仓位信息（有无托盘），操控码垛机立体仓库的仓位的选取、码垛机启动、码垛机停止、码垛机复位等功能。（二）系统综合任务实现任务要求：1. 合格工件18个：2套I型成品所包含的工件、2套II型成品所包含的工件、不成套的工件2个；以及缺陷工件2个；所有工件存放于立体仓库和备件库中，立体仓库中的每个托盘中放置一个工件；2. 工业机器人在装配工位 G8
41、指定位置进行装配；3. 工业机器人装配过程中抓取的工件为缺陷工件时，红色指示灯亮，摆放完毕后红色指示灯灭；4.I 型成品的装配流程：按工件号 1274 的次序在装配工位定位后依次进行装配；当 4 号工件装配到位后，机器人带动 4 号工件顺时针旋转 90 度扣紧，整套工件组装完成；装配好的成品套件可以暂存在成品库 G7，也可以通过返库流程将成品套件运送至立体仓库的指定区域。然后，继续进行下一套机器人关节的装配；5.II 型成品的装配流程：按工件号 5638 的次序在装配工位定位后依次进行装配；当 8 号工件装配到位后，机器人带动 8 号工件顺时针旋转 90 度扣紧，整套工件组装完成；装配好的成品
42、套件可以暂存在成品库 G7，也可以通过返库流程将成品套件运送至立体仓库的指定区域。然后，继续进行下一套机器人关节的装配；6. 所有待装配工件必须经气缸二次定位后，才可进行装配。7. 工业机器人摆放工件时，必须将该工位移动至装配流水线规定的工作工 位位置（见竞赛设备描述中装配流水线的规定。）8. 所有套件生产任务完成后，装配工位 G8 不能有工件、缺陷件以及成品， 并且绿色指示灯 1Hz 闪烁 10 秒钟；9. 入库时，参赛选手可操作主控界面和 AGV 启动系统入库流程；10. 入库时，需将所有的成品，放到立体仓库指定的区域；11. 入库时，工业机器人从托盘收集处每次取出一个托盘，将所有待入库物
43、品依次放到流水线托盘，每个托盘只放一个物品；空托盘可以放置在托盘收集处，也可以通过返库流程运送到立体仓库的待作业工件区。12. 入库完成后，设备处于初始状态，并且绿色指示灯 1Hz 闪烁；13. 在入库过程中，托盘在从倍速链流向小车的过程中，可以人工辅助工件顺利运送到小车上，其它情况下不允许人工干预系统的正常运行；14. 安全门打开时设备停止工作，安全门关上后，进行复位后重新运行设备，安全门打开时红色指示灯亮，关闭是红色指示灯灭。编程实现任务流程：根据现场提供的编程环境编写人机界面、主控、码垛机以及机器人等程序； 完成工件的出库、识别、空托盘的回收、不同工件的分类、缺陷检测、搬运、装配以及入库等任务。具体任务流程如下：（1） 出库和装配流程1. 从立体库中按照“从第 1 列到第 7 列，每 1 列从第 1 行到第 4 行顺序” 取出装有工件的托
