机器人技术应用赛项规程.docx

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机器人技术应用赛项规程

四川省2019年中等职业学校学生技能大赛

赛项规程

一、赛项名称

赛项编号：

ZZ1910

赛项名称：

机器人技术应用

赛项组别：

中职组

赛项归属产业：

先进制造、机器人产业、制造业、新兴技术产业

二、竞赛目的

随着《中国制造2025》战略规划的推进和制造业转型升级，工业机器人作为智能制造的重要实现者，在汽车、电子、食品、化工、装备制造等行业中得到越来越多的应用，相关行业对具备工业机器人技术的综合性应用人才和生产一线的专业技术工人的需求日益增强。

为响应国家政策号召，配合产业发展，服务企业技术升级和转型，近两年来越来越多的职业院校开设了工业机器人技术应用及相关专业。

为了提高学生在工业机器人安装、操作、调试及应用等方面的技术技能水平，搭建集教学、比赛于一体的竞技与交流平台，推进以学生为主体的理实一体化教学模式改革，促进专业建设，赛项专家组根据中职教育教学的要求与特点设计了机器人技术应用赛项。

本赛项以工业机器人为核心部件，融合了机器人工具快换、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，设计了包括机械及电气的装调、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。

通过本赛项的举办，旨在引导专业人才培养模式、教学模式和考核评价模式改革，提升工业机器人技术应用及相关专业的建设能力，有力地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，解决工业机器人产业人才严重短缺的问题，提高工业机器人系统技术应用人才水平，助推“中国智造”，加快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

赛项采用团体比赛方式进行，两名参赛选手互相配合，根据竞赛时发给的工作任务书，在3小时内协作完成竞赛任务，包括：

工业机器人操作、钳工装配、电工电子、PLC应用、气动控制、视觉检测等工作任务，以3C行业典型工艺应用为项目引导，顺序完成目标产品的制造过程。

具体竞赛内容如下：

任务一机械及电气安装调试

根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，完成工业机器人本体、控制器和示教器的接线、安装及测试，机器人工具快换系统及4种工艺工具、异形芯片原料单元、异形芯片装配单元等部分的机械安装和电气安装，并对部分组件的动作进行调试和验证。

任务二工业机器人维护及操作

根据任务书要求，对工业机器人本体1~6轴中某几个轴的精度标定数据的测量，并输入控制系统，完成工业机器人本体各轴精度标定。

使用尖点工具完成TCP参数的标定操作，并通过控制系统自动判定标定的平均误差。

任务三外壳涂胶及产品码垛

根据任务书要求及技术标准，利用离线编程软件在三维环境中对工业机器人完成涂胶、搬运码垛的程序编制和动作仿真，机器人可通过工具快换系统在涂胶工具和搬运工具间自由切换，优化轨迹过程并碰撞检查无误后，利用竞赛平台验证程序效果，完成工艺任务。

任务四异形芯片分拣和安装

根据任务书要求和技术标准，通过示教操作对工业机器人的动作流程进行编程，可使工业机器人根据功能要求在吸盘工具和锁螺丝工具间快速更换，准确抓取异形芯片、在视觉检测位置停留等待结果、根据要求将芯片安装到指定零件的指定位置、安装产品盖板并完成螺丝固定等工业机器人的动作流程。

任务五PLC编程、视觉设置及系统联调

根据任务书要求和技术标准，通过对工业机器人、PLC、视觉检测进行编程和联调，实现对异形芯片的颜色特征参数的采集，引导工业机器人完成精确装配动作；通过PLC对装配单元的控制实现产品的功能检测，判断装配是否正确并通知工业机器人对损坏芯片进行更换；对工业机器人、PLC、视觉控制器进行通讯设置和联调，完成整体流程动作。

任务六职业素养

竞赛过程中，对参赛选手的设备操作合理性、规范性，完成工业机器人系统的安装及调试过程中对耗材的合理使用，对专用工具及量具的操作，安全生产和操作的认识程度等进行综合评价。

四、竞赛方式

竞赛方式为团体赛，每队选手2人。

5、竞赛流程

各竞赛队在3个小时内，独立完成规定的竞赛任务。

日期

时间

事项

参加人员

地点

1月4日

9:

00~12:

00

裁判、仲裁、监督报到

裁判组、仲裁组、监督组、工作人员

住宿酒店

14:

00~15:

30

裁判培训及工作会议

裁判组、监督组、专家组

会议室

9:

00~14:

00

参赛队报到

参赛队、工作人员

住宿酒店

16:

00~16:

30

领队会、场次抽检

参赛队、裁判组、监督组、专家组、工作人员

会议室

16:

30~17:

00

熟悉赛场

参赛队、裁判组、工作人员

竞赛场地

17:

00

封闭赛场

裁判组、工作人员

竞赛场地

1月5日

7:

00

竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录

参赛队、裁判组、工作人员

竞赛场地

7:

00~7:

30

竞赛队伍抽签（第1场）、赛前准备

参赛队、裁判组、监督组、工作人员

竞赛场地

7:

30~10:

30

正式比赛（第1场）

参赛队、裁判组、监督组、仲裁组、专家组

竞赛场地

10:

30~11:

00

参赛队退场及裁判评分

裁判组、监督组、仲裁组、专家组

竞赛场地

11:

00~12:

00

竞赛设备恢复午餐

裁判组、工作人员

竞赛场地

12:

00~12:

30

竞赛队伍抽签（第2场）

参赛队、裁判组、监督组、工作人员

竞赛场地

12:

30~15:

30

正式比赛（第2场）

参赛队、裁判组、监督组、仲裁组、专家组

竞赛场地

15:

30~16:

00

参赛队退场及裁判评分

裁判组、监督组、仲裁组、专家组

竞赛场地

16:

00~16:

30

竞赛设备恢复

裁判组、工作人员

竞赛场地

16:

30~17:

00

竞赛队伍抽签（第3场）

参赛队、裁判组、监督组、工作人员

竞赛场地

17:

00~20:

00

正式比赛（第3场）

参赛队、裁判组、监督组、仲裁组、专家组

竞赛场地

20:

00~20:

30

参赛队退场及裁判评分

裁判组、监督组、仲裁组、专家组

竞赛场地

1月6日

9:

00~10:

30

竞赛总结会议

参赛队领队、裁判组、监督组、专家组、工作人员

会议室

10:

30~12:

00

闭幕式

参赛队、裁判组、监督组、专家组、工作人员

阶梯教室

六、竞赛试题

本赛项采用公开样题的方式。

本赛项的命题工作由赛项执委会指定的命题专家组负责，按照竞赛规程的内容要求，在方向和难度上依据教育部颁发的职业院校相关专业人才培养标准和国家职业标准，结合工业机器人人才培养要求和机器人企业岗位需要进行设计，命题专家在完成命题后，上交由赛项执委会指定的专家进行审核；竞赛试题样卷见附件。

七、竞赛规则

1.选手资格。

必须是区域内年龄不超过21周岁（1998年5月1日及以后出生）的2019年全日制在籍中等职业学校以及五年制高职1—3年2019年全日制在籍学生。

凡在往届全国职业院校技能大赛中获得过同一赛项一等奖的选手不能参赛。

各市（州）教育局根据本次大赛报名资格要求，做好参赛选手的资格审查工作，确保报名信息的准确、安全、可靠。

2.组队要求。

以市（州）为单位自行选拔选手组队参加比赛，各市（州）参赛队原则上不超过2支参赛队（成都市原则上不超过4支），统一使用规定的学校代表队名称。

不跨校组队，同一学校相同项目报名参赛队不超过1支。

每支参赛队不超过2人，并选定其中1名为队长。

每个参赛队可配2名指导教师、1名领队，领队可由一名指导教师兼任也可以单独指定，指导教师经报名并通过资格审查后确定。

大赛期间，各市（州）或各参赛校须为每位参赛选手办理意外伤害险。

3.报名要求。

参赛队按照组委会要求，通过专用竞赛报名平台完成报名工作。

4.在比赛期间，各参赛队可根据比赛试题自行决定选手任务分工、工作程序和时间安排。

5.竞赛结束时，各参赛队应根据比赛要求，提交相应的文档、截图和配置文件等，不交者视作自动放弃，无竞赛成绩。

八、竞赛环境

1.竞赛场地。

竞赛现场设置竞赛区、裁判区、服务区、技术支持区。

现场保证良好的采光、照明和通风；提供稳定的水、电和供电应急设备。

同时提供所有指导教师休息室1间。

2.竞赛设备。

所有竞赛设备由组委会负责提供和保障，竞赛区按照参赛队数量准备比赛所需的软硬件平台，为参赛队提供标准竞赛设备。

3.竞赛工位。

竞赛现场各个工作区配备单相220V/4.5A以上交流电源。

每个比赛工位上标明编号。

每个比赛间配有工作台，用于摆放计算机和其它调试设备工具等。

配备3把工作椅（凳）。

4.服务区提供医疗等服务保障。

5.竞赛工位隔离和抗干扰。

竞赛工位之间标有隔离线，每个相邻竞赛赛位隔离线之间间隔不低于1.5米。

九、技术规范

竞赛项目的命题结合企业职业岗位对人才培养需求，并参照表中相关国家职业标准制定。

1.工业机器人坐标系和运动命名原则GB/T16977-2005

2.工业机器人编程和操作图形用户接口GB/T19399-2003

3.工业机器人抓握型夹持器物体搬运词汇和特性表示GB/T19400-2003

4.工业机器人产品验收实施规范JB/T10825-2008

5.工业机器人性能试验实施规范GB/T20868-2007

6.工业机器人安全实施规范GB/T20867-2007

7.工业机器人用于机器人的中间代码GB/Z20869-2007

8.电气设备用图形符号GB/T5465.2-1996

9.机械安全机械电气设备第1部分GB5226.1-2002

10.维修电工国家职业标准（职业编码6-07-06-05）

11.工具钳工国家职业标准（职业编码6-05-02-02）

12.装配钳工国家职业标准（职业编码6-05-02-01）

13.机修钳工国家职业标准（职业编码6-06-01-01）

14.机械设备安装工国家职业标准（职业编码6-23-10-01）

15.世界技能大赛机电一体化项目专业技术规范

十、技术平台

（一）竞赛平台功能概述

机器人技术应用赛项竞赛平台拟采用CHL-DS-01-A/S型工业机器人PCB异形插件工作站，设计效果如图4所示，整体尺寸为2200mm×1350mm，整体高度1500mm，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4CHL-DS-01-A/S型工业机器人PCB异形插件工作站

CHL-DS-01-A/S型工业机器人PCB异形插件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。

工业机器人系统深度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5异形芯片插片工艺

CHL-DS-01-A/S型工业机器人PCB异形插件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。

CHL-DS-01-A/S型工业机器人PCB异形插件工作站采用ABBIRB120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。

图6ABBIRB120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

离线编程软件选用可同时支持ABBIRB120和新时达SD500两种工业机器人的RobotArt软件，采用独家解算算法并已申请软件著作权，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。

（二）竞赛平台主要设备参数

表4赛项推荐竞赛平台参数规格

序号

名称

主要规格和功能

数量

备注

1

工业

机器人

1.ABBIRB120

额定负载：

3kg

工作范围：

580mm

重复定位精度：

0.01mm

本体重量：

25kg

1套

2

机器人

工具

采用工具快换系统实现机器人无需人为可在干涉不同工具间的快速更换；工艺工具包含4个，分为涂胶工具、夹爪工具、吸盘工具和锁螺丝工具

1套

3

涂胶

模块

具有拱形面，涂胶轨迹包括不同形状的产品外壳图形，码垛产品的指定位置图形，以及不同位置、不同指向的基准坐标系，轨迹贴纸共5张

1套

4

搬运码垛模块

提供多个方形产品物料和2个存放台，方形产片物料为塑料材质

1套

5

异形芯片原料单元

用于存放异形芯片原料、盖板等，托盘为塑料材质，支撑为铝合金型材

1套

6

异形芯片装配单元

包含多个装配工位，完成芯片装配后可将产品推入检测位进行测试，采用无杆气缸驱动，含到位传感器和检测结果指示灯

1套

7

视觉检测组件

工业级OMRON智能视觉系统，可对芯片的颜色、外形、尺寸等信息进行提取，并通过工业以太网总线通信传输给工业机器人，摄像元件为全像素读出方式网线传输型CCD，彩色识别，有效像素1600×1200，帧速30fps，控制器场景数32，可存储40张图像

1套

FZ5-L550

SC2M

8

总控

系统

采用西门子S7-200SMART系列PLC实现集成控制，包含以太网接口，可进行I/O模块化扩展，提供RS485接口，支持信号板扩展，支持MicroSD卡，共包含不少于数字量36点输入/32点输出

1套

S7-200SR60

EMDR08

9

离线编程软件

可实现多个品牌多个型号的工业机器人进行模型导入、轨迹规划、运动仿真和控制代码输出，实现离线编程

采用通用3D技术，与CAD教学衔接，支持prt（UG）、prt（ProE）、CATPart（CATIA）、sldpart（Solidworks）、ics（3D实体设计）等3DCAD系统的模型文件导入，可通过三维球功能对模型进行平移、旋转操作

轨迹与CAD模型特征关联，可根据CAD模型的改变自动更新轨迹数据，即CAD模型尺寸变大，轨迹可自动更新无需编辑操作

可实现将编程结果仿真运行过程并输出3D仿真，上传云端自动生成二维码，通过浏览器可直接播放，并可以自由切换观看视角和放大缩小

1套

RobotArt竞赛版

十一、成绩评定

根据《2016年全国职业院校技能大赛成绩管理办法》的相关要求，制定评分标准制订原则、评分方法、评分细则。

（一）评分标准的制订原则

参照工业机器人技术相关行业企业规范，以及国家职业技能标准《机械设备安装工国家职业标准》、《电气设备安装工国家职业标准》、《可编程序系统设计师》中规定的国家职业资格高级工、技师的技能操作要求，依据选手完成竞赛任务的情况，按照竞赛标准进行现场评分。

评价方式采用过程评价与结果评价相结合，工艺评价与功能评价相结合，能力评价与职业素养评价相结合，本着“科学严谨、公平公正、可操作性强”的选择制定评分标准，赛项总成绩满分为100分。

（二）评分方法

1.赛项裁判组负责赛项成绩评定工作，设裁判长一名，全面负责赛项的裁判和管理工作。

2.参赛选手根据赛项任务书的要求进行操作，注意操作要求，需要记录的内容要记录在比赛试题中，需要裁判确认的内容必须经过裁判员的签字确认，否则不得分。

3.文明生产评价为扣分项包括工作态度、安全意识、职业规范、环境保护等方面。

4.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，最终按总评分得分高低，确定参赛队奖项归属。

5.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，以完成工作任务总时间较短的参赛队名次在前；若都相同，则取并列名次报大赛办公室审批。

6.评分方式结合世界技能大赛的方式，以小组为单位，裁判相互监督，对检测、评分结果进行一查、二审、三复核，确保评分环节准确、公正。

成绩经工作人员统计，组委会、裁判组、仲裁组分别核准后，闭赛式公布。

（三）评分细则

表3评分指标权重分配

序号

项目

考核内容

权重

评判方式

1

机械及电气安装调试

工业机器人、机器人工具快换系统及不同工艺工具、异形芯片原料单元和装配单元等设备的机械及电气安装调试工作

30%

结果评判

2

工业机器人维护与操作

工业机器人的基本维护能力，完成精度参数标定和微校操作，通过对典型尖点工具的TCP标定参数误差分析判断机器人微校精度操作效果

10%

过程评判与结果评判相结合

3

外壳涂胶及产品码垛

利用离线编程软件完成虚拟环境搭建及运动轨迹编程，仿真运行过程并生成控制文件，在真机进行功能验证

10%

结果评判

4

异形芯片分拣和安装

工业机器人进行示教操作，完成工业机器人所需的所有动作，并留有通信接口数据和动作时间，与其他设备配合调试

20%

结果评判

5

PLC编程、视觉设置及系统联调

完成PLC的程序编制和与工业机器人通讯接口设置，视觉控制器的模式识别及数据通信操作，进行整体工作流程联调

25%

结果评判

6

职业素养和安全规范

现场操作遵守安全规范、文明参赛；工具摆放、接线等符合职业岗位要求；团队分工合作合理；着装规范整洁，爱护设备，保持竞赛环境清洁有序；公平竞赛，遵守赛场纪律，抗工作环境干扰能力强、善于与裁判沟通

5%

结果评判

十二、奖项设定

竞赛设参赛选手团体奖，以赛项实际参赛队总数为基数，一等奖占比10%，二等奖占比20%，三等奖占比30%，小数点后四舍五入；

获得一等奖的参赛队指导教师获“优秀指导教师奖”，授予荣誉证书。

十三、赛项安全

赛事安全是技能竞赛一切工作顺利开展的先决条件，是赛事筹备和运行工作必须考虑的核心问题。

赛项执委会采取切实有效措施保证大赛期间参赛选手、指导教师、裁判员、工作人员及观众的人身安全。

（一）比赛环境

1.执委会须在赛前组织专人对比赛现场、住宿场所和交通保障进行考察，并对安全工作提出明确要求。

赛场的布置，赛场内的器材、设备，应符合国家有关安全规定。

如有必要，也可进行赛场仿真模拟测试，以发现可能出现的问题。

承办单位赛前须按照执委会要求排除安全隐患。

2.赛场周围要设立警戒线，要求所有参赛人员必须凭执委会印发的有效证件进入场地，防止无关人员进入发生意外事件。

比赛现场内应参照相关职业岗位的要求为选手提供必要的劳动保护。

在具有危险性的操作环节，裁判员要严防选手出现错误操作。

3.承办单位应提供保证应急预案实施的条件。

对于比赛内容涉及高空作业、可能有坠物、大用电量、易发生火灾等情况的赛项，必须明确制度和预案，并配备急救人员与设施。

4.严格控制与参赛无关的易燃易爆以及各类危险品进入比赛场地，不许随便携带书包进入赛场。

5.配备先进的仪器，防止有人利用电磁波干扰比赛秩序。

大赛现场需对赛场进行网络安全控制，以免场内外信息交互，充分体现大赛的严肃、公平和公正性。

6.执委会须会同承办单位制定开放赛场和体验区的人员疏导方案。

赛场环境中存在人员密集、车流人流交错的区域，除了设置齐全的指示标志外，须增加引导人员，并开辟备用通道。

7.大赛期间，承办单位须在赛场管理的关键岗位，增加力量，建立安全管理日志。

（二）生活条件

比赛期间，原则上由执委会统一安排参赛选手和指导教师食宿。

比赛期间安排的住宿地应具有宾馆/住宿经营许可资质。

以学校宿舍作为住宿地的，大赛期间的住宿、卫生、饮食安全等由执委会和提供宿舍的学校共同负责。

大赛期间有组织的参观和观摩活动的交通安全由执委会负责。

执委会和承办单位须保证比赛期间选手、指导教师和裁判员、工作人员的交通安全。

各赛项的安全管理，除了可以采取必要的安全隔离措施外，应严格遵守国家相关法律法规，保护个人隐私和人身自由。

组队责任

1.各学校组织代表队时，须安排为参赛选手购买大赛期间的人身意外伤害保险。

2.各学校代表队组成后，须制定相关管理制度，并对所有选手、指导教师进行安全教育。

3.各参赛队伍须加强对参与比赛人员的安全管理，实现与赛场安全管理的对接。

（三）应急处理

比赛期间发生意外事故，发现者应第一时间报告执委会，同时采取措施避免事态扩大。

执委会应立即启动预案予以解决并报告组委会。

赛项出现重大安全问题可以停赛，是否停赛由执委会决定。

事后，执委会应向组委会报告详细情况。

处罚措施

1.因参赛队伍原因造成重大安全事故的，取消其获奖资格。

2.参赛队伍有发生重大安全事故隐患，经赛场工作人员提示、警告无效的，可取消其继续比赛的资格。

3.赛事工作人员违规的，按照相应的制度追究责任。

情节恶劣并造成重大安全事故的，由司法机关追究相应法律责任。

十四、竞赛须知

（一）参赛队须知

1.参赛队在比赛前一天由赛项执委会统一组织熟悉