河南高等职业院校技能大赛.docx

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河南高等职业院校技能大赛

2019年河南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

赛项编号：

GZ-2019053

赛项名称：

工业机器人技术应用

赛项组别：

高职组

专业大类：

装备制造大类

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。

每支参赛队由领队1人，参赛选手3人（其中队长1人），指导教师2人组成。

四、竞赛内容

参赛选手在规定时间（3小时）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。

5.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；

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、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现场裁判和评分裁判。

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。

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。

4.成绩公布

赛后公布比赛成绩。

六、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。

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安全帽，工具一套（也可自带）。

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。

七、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

5.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）

八、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工业机器人技术应用实训系统（型号：

HB-RCPS-C10）

（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>5kg

X轴行程1372mm

Y轴行程920mm

Z轴行程827mm

X轴移动速度（最大）227mm/s

Y轴移动速度（最大）680mm/s

Z轴移动速度（最大）552mm/s

AGV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。

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。

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

（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

备注

1

自动化立体仓库

1台

（1）仓库总高约1900mm，宽度约2800mm；

（2）共有28个仓位，每个仓位容积约为320mm×235mm×300mm；

（3）每个仓位均具有空位检测开关。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

2

码垛机器人

1台

具体参数：

（1）X轴方向的运动采用蜗轮减速装置，具有一定的自锁性；

（2）X、Z轴方向留有工业级定位系统接口，X轴、Z轴的驱动电机带有刹车装置，保证机器断电后立即停车；X轴和Y轴运动都带有防撞装置；

（3）X、Y、Z轴均采用变频控制。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

3

基础

底板

2块

基础底板由型材和钢板组成，共有2块基础底板：

（1）1块底板用于安装仓库与码垛机器人；

（2）另1块安装在多关节工业机器人下方。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

4

码垛单元控制系统及控制柜

1台

（1）控制柜尺寸约（长×宽×高）mm：

805×555×1200

（2）供电要求：

三相/380V/50Hz；

（3）控制系统主要配置：

1）可编程控制器西门子CPU1215C1个；

2）扩展模块3个；

3）西门子TP700精智触摸屏1个；

4）西门子G120变频器，包括控制单元、变频器功率单元、BOP-2基本操作面板各3个。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

5

AGV机器人

1台

具体参数为：

（1）外形尺寸约（长×宽×高）mm：

720×480×610

（2）直线运行速度：

18m/min

（3）弯道运行速度：

10～15m/min

（4）纵向地标定位精度：

±3mm

（5）横向地标定位精度：

±3mm

（6）最小转弯半径：

650mm

（7）额定载重：

30Kg

（8）最大载重：

50Kg

（9）自动导引传感器：

专用磁导循迹传感器

（10）电源：

电池组DC12V36AH两组

（11）充电方式：

外置充电器

（12）最大噪音：

≤70db

江苏汇博机器人技术股份有限公司

6

多自由度关节式机器人

1台

（1）基本要求：

型号HR20-1700-C10工业级；并为以后扩展提供接口。

线缆长度满足正常使用，可与控制系统电控柜直接连接。

具备软件升级功能及计算机联网和系统进一步扩展功能；

（2）机器人技术参数要求如下：

1）运动自由度：

6自由度；

2）驱动方式：

AC全伺服电机驱动；

3）负载能力：

20kg；

4）重复定位精度：

±0.08mm；

5）每轴运动范围：

关节1：

±180°；

关节2：

+65°/-145°；

关节3：

+175°/-65°；

关节4：

±180°；

关节5：

±135°；

关节6：

±360°；

6）每轴运动速度：

关节1：

170°/s；

关节2：

165°/s；

关节3：

170°/s；

关节4：

360°/s；

关节5：

360°/s；

关节6：

600°/s；

7）最大展开半径：

1722mm；

8）通信方式:

MODBUSTCP/以太网

9）操作方式：

示教再现/编程；

10）供电电源：

三相/380V/50Hz；

11）控制系统和示教盒：

1套；工业级嵌入式控制，独立控制柜；高性能运动控制器，人机界面圆形双把柄示教盒编程控制操作。

具有机械保护、电气停止保护、电气减速运行保护、人工紧急停止等保护功能；以保证实验实训安全。

（3）末端配置负压吸附工具和气动三爪夹具，以及安装支架：

1套；

江苏汇博机器人技术股份有限公司

7

智能视觉检测系统

1套

（1）工业相机分辨率（像素）：

640×480约30万像素；

（2）工业镜头：

1/2″靶面，C接口，焦距f=5mm手动光圈；

（3）相机配置附标准特征库的软件。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

8

托盘流水线系统

1台

具体参数为：

（1）流水线距地面的尺寸：

774mm，可微调；

（2）输送速度最大55mm/s；

（3）流水线采用倍速链结构，由交流电机驱动。

（4）流水线入口处呈喇叭口形状且加装流利条导向；具有6个工位，第2、4工位安装有阻挡气缸，第2、5、6工位安装有光电开关；侧面有1个托盘回收装置。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

9

装配流水线系统

1套

具体参数为：

（1）流水线距地面的尺寸：

774mm，可微调；

（2）输送速度最大550mm/s；

（3）流水线采用板链结构，板链输送带上安装有原点开关；

（4）输送带长度为2000mm，成品库、备件库和装配工位各占用1个工位。

（5）流水线由步进电机控制。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

10

安全防护网

1组

（1）外形尺寸（长×宽×高）mm：

3000×3000×1300；

（2）配置安全门和安全开关；

江苏汇博机器人技术股份有限公司

11

主控系统及控制柜

1台

（1）控制柜尺寸约（长X宽X高）mm：

805×555×1200；

（2）供电要求：

三相/380V/50Hz；

（3）控制系统主要配置：

1）可编程控制器西门子CPU1215C1个；

2）扩展模块1个；

3）西门子TP700精智触摸屏1个；

4）西门子G120变频器，包括控制单元、变频器功率单元、BOP-2基本操作面板各1个。

江苏汇博机器人技术股份有限公司

12

计算机

2台

（1）硬件要求

1）CPU处理器酷睿i3双核3.0以上；

2）内存4G以上

3）硬盘500GB以上

4）网卡百兆网卡

（2）软件要求

1）Windows7及以上操作系统，32位或64位；

2）安装有竞赛设备配套PLC编程软件、竞赛设备配套视觉处理软件、office软件、微软拼音以及搜狗拼音等中文输入法和英文输入法。

/

13

附件

1套

路由器、网线、桥架、工件、托盘等

江苏汇博机器人技术股份有限公司

九、成绩评定

（一）评分标准

本赛项成绩满分为100分。

参赛队的成绩由运行任务分（占总分90%）、职业与安全意识分（占总分10%）组成。

1.运行任务分：

（共90分，其中基本任务68分，综合任务22分）

（1）机械和电气系统的安装调试（17分）

包括六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试；生产线空间位置调整、定位夹具及其控制气路的安装、传感器安装及基本功能调试；AGV机器人上部输送线安装与调试；视觉系统的连接；工业以太网网络连接等。

（2）按任务要求完成机器视觉系统的设定、流程编辑，实现托盘流水线上工件形状种类的识别、工件库建立及坐标变换。

（10分）

（3）六关节机器人参数设定、标定、安全工作区间建立；现场示教编程及复现。

（13分）

（4）系统模块调试：

包括立库码垛机基本功能调试；托盘流水线、装配流水线模块调试；视觉系统模块调试；工业机器人系统模块调试。

（28分）

（5）系统整体联调演示。

（22分）

全部任务完成后，裁判记录参赛队所用的比赛时间。

2.职业素养分：

（共10分）

职业素养分由该场比赛裁判按照参赛队以下方面表现进行评定：

（1）公平竞赛，遵守赛场纪律；

（2）遵守操作规程，安全、文明参赛；

（3）冷静、高效，分工合作，一丝不苟；

（4）着装规范整洁，爱护设备，保持竞赛环境清洁有序；

（5）抗工作环境干扰能力强、善于与裁判沟通。

3.违规扣分

选手有下列情形，需从比赛成绩中扣分：

（1）在完成工作任务中，出现电路短路故障扣10分；

（2）在完成工作任务的过程中，因操作不当导致人身或设备安全事故，扣10～20分，情况严重者取消比赛资格；

（3）在完成工作任务的过程中违反操作规程或因操作不当，未造成设备损坏或影响其他选手比赛的，扣5～10分；造成设备损坏或影响他人比赛情节严重的报竞赛执委会批准，由裁判长宣布终止比赛，不计竞赛成绩；

（4）参赛选手有不服从裁判、扰乱赛场秩序等行为扣10分，情节严重的，取消参赛队竞赛成绩。

有作弊行为的，取消参赛队参赛资格；

（5）参赛选手违反赛场纪律，依据情节轻重，扣1～5分。

情节特别严重，并产生不良后果的，则报大赛组委会批准，由裁判长宣布终止该选手的比赛；

（6）裁判宣布竞赛时间到，选手仍继续操作的，由现场裁判负责记录扣1～5分，情节严重，警告无效的，取消该队的参赛成绩。

4、成绩排名

参赛队的成绩为职业素养分和任务得分之和，比赛成绩按照总得分从高到低排列，若总得分相同，则按照任务得分排名，得分高的队伍排名在前；若任务得分相同，则按照完成比赛任务的时间排名，完成时间少的队伍排名在前；若完成任务的时间相同，则由裁判组综合评定。

（二）裁判方法

1.赛项裁判组负责赛项成绩评定工作，每2位裁判为一小组，负责1个赛位的现场执裁工作。

2.裁判评分方法：

采用过程评分，对于赛项完成的每一个任务，由2名评分裁判对照评分表即时判分。

3.两名记分员在监督人员现场监督下，对参赛队的评分结果进行分步汇总，所有步骤成绩的汇总值作为该参赛队的最后任务得分，最终生成参赛队总成绩表，由裁判长签字确认后，将工作任务书、评分表等相关纸质文档进行封存签字，移交到执委会。

4.评分表中所有涂改处均需向裁判长说明并备案；在复查中发现的问题均需向裁判长说明并备案。

5.最终将比赛所有资料交大赛组委会汇总，所有裁判员未经组委会同意不得泄露比赛试题和比赛成绩，比赛结果由大赛组委会进行公布。

十、申诉与仲裁

（一）申诉

1.参赛队对不符合竞赛规定的设备、工具、软件，有失公正的评判、奖励，以及对工作人员的违规行为等，均可提出申诉。

2.申诉应在竞赛结束后1小时内提出，超过时效不予受理。

申诉时，应按照规定的程序由参赛队领队向赛项仲裁工作组递交书面申诉报告。

报告应对申诉事件的现象、发生的时间、涉及到的人员、申诉依据与理由等进行充分、实事求是的叙述。

事实依据不充分、仅凭主观臆断的申诉将不予受理。

申诉报告须有申诉的参赛选手、领队签名。

3.赛项仲裁工作组收到申诉报告后，应根据申诉事由进行审查，3小时内书面通知申诉方，告知申诉处理结果。

4.申诉人不得采取过激行为刁难、攻击工作人员，否则视为放弃申诉。

（二）仲裁

赛项设仲裁工作组接受由代表队领队提出的对裁判结果等方面问题的申诉。

赛项仲裁工作组在接到申诉后的2小时内组织复议，并及时反馈复议结果。

仲裁工作组的仲裁结果为最终结果。

11、奖项设定

高职组竞赛设置一、二、三等奖和优秀奖。

获奖比例分别为参赛队数的10%、20%、30%、20%，末位20%不设奖。

十二、赛项安全

1．赛场所有人员（赛场管理与组织人员、裁判员、参赛选手）不得在竞赛现场内外吸烟，不听劝阻者给予通报批评或清退比赛现场，造成严重后果的将依法处理。

2．未经允许不得使用和移动竞赛场内的任何设施设备（包括消防器材等），工具使用后放回原处。

3．参赛选手在竞赛中必须遵守赛场的各项规章制度和操作规程，安全、合理的使用各种设施设备和工具，出现严重违章操作加工设备的，裁判视情节轻重进行批评和终止比赛。

4．参赛选手参加实际操作竞赛前，应有参赛校进行安全教育。

竞赛中如发现问题应及时解决，无法解决的问题应及时向裁判员报告，裁判员视情况予以判定，并协调处理。

5．参赛选手不得触动非竞赛用仪器设备，对竞赛仪器设备造成损坏，由当事人单位承担赔偿责任（视情节而定），并通报批评；参赛选手若出现恶意破坏仪器设备等情节严重者将依法处理。

6．参赛选手入场应穿绝缘鞋，戴安全帽，并购买意外伤害险。

十三、竞赛须知

（一）参赛队须知

1．参赛队员在报名获得审核确认后，原则上不再更换，竞赛开始后，参赛