工業(yè)機器人綜合應(yīng)用及系統(tǒng)集成賽項實操樣題

1、附件4：2016年全國機械行業(yè)職業(yè)院校技能大賽-“華航唯實杯”工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用技能大賽工業(yè)機器人綜合應(yīng)用及系統(tǒng)集成賽項（高職組）實操任務(wù)書樣題 工 位 號： 競賽時間： 210 分鐘 15以下為本次競賽的各項任務(wù)，請選手根據(jù)競賽任務(wù)書，在3.5個小時內(nèi)，完成競賽設(shè)備工業(yè)機器人基礎(chǔ)工作站編程與調(diào)試，活塞發(fā)動機自動裝配生產(chǎn)線的硬件安裝、電路安裝與電路圖繪制、工業(yè)機器人編程與調(diào)試、PLC人機界面開發(fā)等任務(wù)。任務(wù)一：安全知識（10分）1.選擇題（1）機器人控制柜發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)該使用以下何種滅火方式？（ ） A澆水 B二氧化碳滅火器 C泡沫滅火器 D沙子（2）工業(yè)機器人的主電源開關(guān)在什么位置？（ ） A

2、機器人本體上 B示教器上 C控制柜上 D需外接（3）本比賽中使用的工業(yè)機器人有幾個自由度？（ ） A1個 B3個 C4個 D6個（4）對于本比賽中使用的機器人，制動閘釋放按鈕可以控制幾個軸？（ ） A1個 B3個 C4個 D6個（5）關(guān)閉機器人控制柜電源后必須等幾分鐘后才可以再次開機？（ ） A1 B2 C5 D102.判斷題（1）工業(yè)機器人急停開關(guān)不允許被短接。（ ）（2）機器人處于自動模式下時，不允許進(jìn)入其運動所及的區(qū)域。（ ）（3）意外或不正常情況下，均可使用E-Stop鍵，停止運行。（ ）（4）在編程、測試及維修時必須注意即使在低速時，機器人仍然是非常有力的，其動量很大，必須將機器人置

3、于手動模式。（ ）（5）可以使用溶劑、洗滌劑或擦洗海綿清潔示教器觸摸屏。（ ）任務(wù)二：機械電氣安裝調(diào)試（20分）（一） 機械硬件安裝完成競賽設(shè)備平臺活塞原料送料裝置機械硬件的安裝與調(diào)試（其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示）。 圖1 送料裝置實物圖圖2 送料裝置爆炸圖（二） 電氣和氣路連接完成工業(yè)機器人末端工具快換頭的氣路連接，并連接控制機器人快換頭氣路的電磁閥電氣線路，如圖3所示。要求：1.能通過示教器I/O信號控制，實現(xiàn)機械快換工具對夾爪/筆工具，以及搬運的夾緊和松開動作。2.能通過示教器I/O信號控制，實現(xiàn)夾爪筆工具中夾爪的夾緊和松開動作。3.能通過示教器I/O信號控制，實現(xiàn)搬運吸盤工具中吸盤對活塞發(fā)

4、動機缸體的搬運動作。 圖3 電磁閥與快換頭實物圖任務(wù)三：工業(yè)機器人示教編程與離線編程（15分）（一）機器人轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器更新、工作原點設(shè)置和工具坐標(biāo)系的建立1.根據(jù)機器人本體表面刻度標(biāo)識，完成機器人機械原點的校正，創(chuàng)建主程序，并將此時機器人姿態(tài)記錄到主程序main()第一條語句。2.操作示教器使機器人1、2、3、4 、6軸位置都為 0 度，調(diào)整機器人5軸，使機器人法蘭盤上的機械快換工具（即快換頭）軸線方向為豎直向下，如圖4所示。該位置設(shè)置為工作原點，并記錄到主程序main()的第二條語句。圖4 機器人工作原點3.使用賽場提供的尖端輔助工具完成夾爪/筆工具（如圖5所示）筆尖的工具坐標(biāo)系建立，要求所建

5、立的工具坐標(biāo)系的Z軸方向與筆伸出方向一致；機器人在工作原點時，新建工具坐標(biāo)X軸和機器人基坐標(biāo)的X軸方向相同, Z軸相反。要求： 新建的工具坐標(biāo)的平均誤差不超過0.5mm。圖5 夾爪/筆工具（二）機器人碼垛編程與調(diào)試如圖6所示，機器人依次將儲料區(qū)中的六個物料塊搬運并碼垛到卸料區(qū)，要求進(jìn)行雙層碼放。每層物料塊的排列方式請按照圖7示意，下層物料塊碼放方式與3D軌跡板上卸料區(qū)的規(guī)劃方式要求一致。 a. 儲料區(qū) b. 卸料區(qū)圖6 碼垛搬運區(qū)域 圖7 兩層物料塊排列方式要求說明：1.每層物料塊必須按照圖7所示排列方式進(jìn)行碼放。2.每相鄰兩個物料塊之間的間距不超過 2mm。3.機器人各階段運動速度合理，運行

6、安全，不允許出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。（三）機器人離線編程與測試根據(jù)比賽主辦方提供的設(shè)備部件三維模型，在RobotArt軟件中通過場景布置、TCP設(shè)置、工件校準(zhǔn)、生成軌跡、仿真運行等系列操作，完成3D軌跡板中復(fù)雜軌跡的離線編程仿真任務(wù)，如圖8所示，然后進(jìn)行后置代碼操作，使用比賽現(xiàn)場提供的專用U盤將代碼導(dǎo)入機器人并完成代碼運行測試。機器人使用的工具為夾爪/筆工具。圖8 離線編程應(yīng)用要求說明：1.機器人運動軌跡與3D軌跡板中的軌跡誤差不超過1 mm。2.機器人運動點與3D軌跡板表面接觸距離2-3mm。3.機器人各階段運動速度設(shè)置合理，運行安全，不允許出現(xiàn)撞機現(xiàn)象。任務(wù)四：工業(yè)機器人綜合應(yīng)用（45分）某公司負(fù)責(zé)

7、交付一條活塞發(fā)動機自動裝配生產(chǎn)線給客戶，用以實現(xiàn)裝配過程的自動化。生產(chǎn)線主要由切割模塊、加工工藝模塊、視覺模塊、智能裝配模塊及機器人外部行走模塊組成，其布置簡圖如圖9所示?；A(chǔ)功能模塊滑臺模塊視覺模塊裝配模塊切割模塊工藝模塊圖9 活塞發(fā)動機自動裝配生產(chǎn)線工業(yè)機器人與PLC的編程與調(diào)試1.切割模塊（1）通過PLC編程完成活塞原料在送料裝置傳送帶上的啟?？刂?。（2）通過示教編程方式，實現(xiàn)機器人抓取和放下夾爪/筆工具的運動過程，速度設(shè)置合理，運行安全，不允許出現(xiàn)撞機現(xiàn)象。（3）通過示教編程方式，實現(xiàn)機器人利用夾爪/筆工具來搬運傳送帶末端的活塞原料，并將其放置到切割工作臺。（4）通過示教編程方式，完成

8、激光切割工具的更換（如圖10所示）。（5）通過離線編程方式，完成活塞原料的激光切割過程，要求速度設(shè)置合理，運行安全，不允許出現(xiàn)撞機現(xiàn)象，激光頭與活塞原料表面距離1-2mm，運行的軌跡誤差不超過1mm。激光切割工具夾爪/筆工具圖10 工具臺（6）通過示教編程方式，完成機器人使用夾爪/筆工具剔除切割廢料（白色部分）的過程，如圖11所示；圖11 活塞零件激光切割工作臺2.視覺檢測及條碼識別模塊（1）通過PLC編程，完成分度盤轉(zhuǎn)動的啟?？刂?，實現(xiàn)CDD視覺檢測控制，要求對活塞零件中的圖案字母“Rob”進(jìn)行檢測，篩選出合格產(chǎn)品（能識別出完整字母的零件為合格產(chǎn)品，否則為不合格產(chǎn)品）。（2）通過示教編程方式

9、，實現(xiàn)機器人使用激光/吸盤工具在合格產(chǎn)品上貼標(biāo)簽的過程。（3）通過示教編程方式，實現(xiàn)機器人對合格產(chǎn)品入庫、不合格產(chǎn)品剔除處理的功能。3.機器人行走軸模塊建立五個例行程序，能通過示教器I/O信號控制，分別完成機器人本體在切割模塊、工藝模塊、視覺檢測模塊、智能裝配1模塊、智能裝配2模塊行走和停止的控制，運行安全，不允許出現(xiàn)撞機現(xiàn)象。4.觸摸屏界面設(shè)計根據(jù)綜合任務(wù)要求，由選手自行設(shè)計部分功能：（1）手動模式下，通過點擊屏幕按鈕，實現(xiàn)送料裝置傳送帶啟動、停止、正向傳輸、反向傳輸。（2）手動模式下，通過點擊屏幕按鈕，實現(xiàn)分度盤啟動、停止、正向傳輸、反向傳輸。（3）手動模式下，通過點擊屏幕視覺檢測啟動按鈕

10、，實現(xiàn)對活塞零件的拍照功能。5.系統(tǒng)的運行測試（1）系統(tǒng)斷電，然后重新上電，機器人處于手動模式下，在人機界面窗口中按下“一鍵回原”按鈕，此時機器人行走軸回原點，送料裝置回初始狀態(tài)，視覺檢測分度盤回原點。（2）將旋鈕開關(guān)切換到自動模式，然后按下每個模塊的“啟動”按鈕。（3）通過人工方式依次放置3個活塞原料到送料裝置的料井中，其中包括兩個合格產(chǎn)品和一個不合格產(chǎn)品。（4）實現(xiàn)機器人依次對3個活塞原料進(jìn)行視覺檢測并處理的過程，其中合格產(chǎn)品入庫，不合格產(chǎn)品剔除。任務(wù)五 職業(yè)素養(yǎng)（10分）1.現(xiàn)場操作遵守安全規(guī)范、文明參賽。2.工具擺放、接線等符合職業(yè)崗位要求。3.團(tuán)隊分工合作合理。4.著裝規(guī)范整潔，愛護(hù)

11、設(shè)備，保持競賽環(huán)境清潔有序。5.公平競賽，遵守賽場紀(jì)律，抗工作環(huán)境干擾能力強、善于與裁判溝通。附件一：I/O表輸入功能描述輸出功能描述PLC1 （CPU1214）I/O 地址分配%I0.0行走伺服下限%Q0.0軸_1_脈沖%I0.1行走伺服原點%Q0.1轉(zhuǎn)盤步進(jìn)脈沖%I0.2行走伺服上限%Q0.2輸送步進(jìn)脈沖%I0.3行走伺服報警%Q0.3旋轉(zhuǎn)步進(jìn)脈沖%I0.4行走伺服定位完成%Q0.4軸_1_方向%I0.5軸_1_DriveReady%Q0.5轉(zhuǎn)盤步進(jìn)方向%I0.6拍照完成(1)%Q0.6輸送步進(jìn)方向%I0.7拍照OK%Q0.7旋轉(zhuǎn)步進(jìn)方向%I1.0備用3%Q1.0備用(1)%I1.1備用4

12、%Q1.1備用(2)%I1.2備用5%Q2.0識別站啟動指示%I1.3轉(zhuǎn)盤步進(jìn)原點開關(guān)%Q2.1識別站自動啟動指示燈%I1.4備用7%Q2.2識別站暫停指示燈%I1.5備用8%Q2.3識別站故障%I2.0識別站急停%Q2.4備用(3)%I2.1識別站手/自動%Q2.5兩爪氣缸張開%I2.2識別站啟動%Q2.6兩爪氣缸夾緊%I2.3識別站停止%Q2.7CCD拍照%I2.4識別站自動啟動按鈕%Q3.0裝配站啟動指示%I2.5識別站暫停按鈕%Q3.1裝配站自動啟動%I2.6識別站復(fù)位%Q3.2裝配站暫停%I2.7轉(zhuǎn)盤步進(jìn)故障%Q3.3裝配站故障%I3.0轉(zhuǎn)盤1#位%Q3.4三爪氣缸張開%I3.1備用

13、23%Q3.5三爪氣缸夾緊%I3.2備用24%Q3.6手指氣缸張開%I3.3備用25%Q3.7手指氣缸夾緊%I3.4轉(zhuǎn)盤電機定位%Q4.0滑臺伸出%I3.5兩爪氣缸張開位%Q4.1滑臺縮回%I3.6兩爪氣缸夾緊位%Q4.2推塞伸出%I3.7兩爪氣缸有料檢測%Q4.3推塞縮回%I4.0CCD OK%Q4.4壓緊氣缸壓緊%I4.1備用9%Q4.5壓緊氣缸松開%I4.2備用10%Q4.6備用(4)%I4.3備用11%Q4.7備用(5)%I4.4裝配站急停%Q5.0軸_1_啟動驅(qū)動器%I4.5裝配站手/自動%Q5.1行走伺服急停%I4.6裝配站啟動%Q5.2行走伺服復(fù)位%I4.7裝配站停止%Q5.3備

14、用(6)%I5.0裝配站自動啟動按鈕%Q5.4備用(7)%I5.1裝配站暫停按鈕%Q5.5備用(8)%I5.2裝配站復(fù)位%Q5.6備用(9)%I5.3輸送步進(jìn)原點%Q5.7備用%I5.4輸送步進(jìn)停止%I5.5輸送步進(jìn)異常%I5.6旋轉(zhuǎn)步進(jìn)異常%I5.7三爪氣缸張開位%I6.0三爪氣缸夾緊位%I6.1手指氣缸張開位%I6.2手指氣缸夾緊位%I6.3滑臺氣缸伸出位%I6.4滑臺氣缸縮回位%I6.5推塞氣缸伸出位%I6.6推塞氣缸縮回位%I6.7壓緊氣缸壓緊位%I7.0壓緊氣缸松開位%I7.1配重塊高度感應(yīng)開關(guān)%I7.2連桿1#%I7.3連桿2#%I7.4連桿3#%I7.5活塞1#%I7.6活塞2#

15、%I7.7活塞3#%I8.0缸體1#%I8.1缸體2#%I8.2缸體3#%I8.3連桿活塞暫存位檢測%I8.4缸體裝配位檢測%I8.5塞體有物推缸氣缸處%I8.6機器人夾具吸真空檢測%I8.7備用13%I9.0備用14%I9.1備用15%I9.2備用16%I9.3備用17%I9.4備用18%I9.5備用19%I9.6備用20%I9.7備用21PLC1 （CPU1212）I/O 地址分配%I0.0升降伺服下限%Q0.0升降伺服脈沖%I0.1升降伺服原點%Q0.1皮帶步進(jìn)脈沖%I0.2升降伺服上限%Q0.2升降伺服抱閘使能%I0.3升降伺服報警%Q0.3備用2%I0.4升降伺服定位完成%Q0.4升

16、降伺服方向%I0.5升降伺服準(zhǔn)備好%Q0.5皮帶步進(jìn)方向%I0.6升降伺服抱閘檢測%Q2.0編程站啟動指示%I0.7備用%Q2.1編程站自動啟動%I2.0編程站急停%Q2.2編程站暫停%I2.1編程站手/自動%Q2.3編程站故障%I2.2編程站啟動%Q2.4固定氣缸伸出%I2.3編程站停止%Q2.5固定氣缸縮回%I2.4編程站自動啟動按鈕%Q2.6升降氣缸伸出%I2.5編程站暫停按鈕%Q2.7升降氣缸縮回%I2.6編程站復(fù)位%Q3.0升降伺服使能%I2.7輸送步進(jìn)故障%Q3.1升降伺服急停%I3.0固定氣缸伸出到位%Q3.2升降伺服復(fù)位%I3.1固定氣缸縮回到位%Q3.3備用3%I3.2升降氣缸伸出到位%Q3.4加工處吸真空%I3.3升降氣缸縮回到位%Q3.5加工處破真空%I3.4加工臺光電%Q3.6備用4%I3.5備用(1)%Q3.7備用5%I3.6棒料入料光電%Q4.0加工站啟動指示%I3.7皮帶到位光電%Q4.1加工站自動啟動%I4.0棒料吸真空檢測%Q4.2加工站暫停%I4.1加工站急停%Q4.3加工站故障%I4.2加工站手/自動%Q4.4砂帶電機%I4.3加工站啟動%Q4.5去毛刺電機%I4.4加工站停止%Q4.6拋光電機%I4.5加工站自動啟動按鈕%Q4.7機器人急停%