工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用

1、2015年全國職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用賽項（高職組）競賽任務(wù)書（樣題）選手須知：1. 任務(wù)書共 16 頁，另有電路圖附件一份，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，并進行任務(wù)書的更換。2. 競賽任務(wù)完成過程配有兩臺筆記本計算機，參考資料放置在“D:參考資料”文件夾下。3. 參賽團隊?wèi)?yīng)在4.5小時內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容；選手在競賽過程中創(chuàng)建的程序文件必須存儲到“D:技能競賽工位號”文件夾下，未存儲到指定位置的運行記錄或程序文件均不予給分。4. 選手提交的試卷用賽位號標(biāo)識，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息，否則成績無效。5. 由于錯誤接線、操作不當(dāng)?shù)仍蛞饳C器人控制器及

2、I/O組件、智能視覺系統(tǒng)、PLC、變頻器、AGV機器人的損壞，將取消選手競賽資格。6. 在完成任務(wù)過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。批次： 日期： 賽位號： 競賽設(shè)備描述：“工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用”競賽在“HBHX-RCPS-C10型 工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用實訓(xùn)平臺”上進行，該設(shè)備由工業(yè)機器人、AGV機器人、托盤生產(chǎn)線、工件盒生產(chǎn)線、視覺和立庫等六大系統(tǒng)組成，如圖1所示。圖1 競賽平臺結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的主要工作目標(biāo)是將從立體倉庫上取出的工件，通過AGV機器人，搬運到托盤生產(chǎn)線上，通過視覺系統(tǒng)對工件進行識別，然后由工業(yè)機器人進行裝箱。圖2是需要分揀的工件。 1 2 3 4 5 6 7 8圖2 需要分揀的工件圖2中

3、默認(rèn)從左至右、從上到下工件編號為1-8號。 圖3 分揀工件放置于托盤中的狀態(tài)托盤結(jié)構(gòu)如圖3所示，兩側(cè)設(shè)計有檔條，兩條檔條中間為工件放置區(qū)。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4.5個小時內(nèi)，完成競賽設(shè)備部分硬件安裝、智能相機系統(tǒng)調(diào)試、工業(yè)機器人示教編程、人機界面開發(fā)、控制程序編寫及系統(tǒng)調(diào)試等任務(wù)。任務(wù)一：硬件安裝（一）傳感器的安裝安裝并調(diào)試傳感器（含線體傳感器、AGV對接傳感器、安全護欄傳感器）。圖4 托盤生產(chǎn)線傳感器布置 圖5 AGV與托盤生產(chǎn)線信號對接位置圖6 安全護欄傳感器位置圖7 主控柜柜內(nèi)接線端子圖圖8 生產(chǎn)線轉(zhuǎn)接盒接線端子圖（二）工業(yè)機器人外部工裝安裝1. 吸盤與吸盤

4、支架的安裝；2氣管接頭與吸盤支架的安裝;3吸盤支架與連接桿的安裝；4連接桿與法蘭的安裝；5吸盤手爪法蘭與機械手本體固連（連接法蘭圓端面與機械手本體J6關(guān)節(jié)輸出軸端面）；6氣管與氣管接頭的連接。圖9 工業(yè)機器人手爪結(jié)構(gòu)圖10 氣動手爪連接后的效果（三）視覺系統(tǒng)的連接連接電源控制器、相機及編程計算機。（四）AGV機器人上部輸送線安裝與調(diào)試1主動軸的安裝；2同步帶傳動機構(gòu)的安裝及調(diào)試；3從動軸的安裝；4平皮帶張緊度的調(diào)節(jié)；5托盤導(dǎo)向板的安裝。圖11 AGV機器人上部輸送線結(jié)構(gòu)爆炸圖圖12 AGV機器人上部輸送線結(jié)構(gòu)圖任務(wù)二：視覺系統(tǒng)調(diào)試智能相機的默認(rèn)IP地址為192.168.8.3，計算機的IP地址

5、需要與智能相機IP地址在同一個網(wǎng)段內(nèi)。（一）視覺軟件設(shè)定打開X-SIGHT STUDIO信捷智能相機軟件，連接相機，配置并調(diào)整相機，可實時查看現(xiàn)場圖像，使用軟件工具箱設(shè)定作業(yè)方式，并輸出監(jiān)控數(shù)據(jù)，具體操作步驟及方法參考x-sight使用手冊。（二）智能相機的調(diào)試1調(diào)整相機鏡頭焦距及亮度，使智能相機穩(wěn)定、清晰地攝取圖像信號；2設(shè)置視覺控制器觸發(fā)方式、Modbus參數(shù)，調(diào)試視覺控制器MODBUS RTU端口與主控PLC的通信；3 圖像的標(biāo)定以及坐標(biāo)攝取流程編輯，要求如下：1）智能相機對托盤內(nèi)的單一工件進行拍照，獲取該工件的形狀和位置、角度偏差。相機鏡頭中心為位置零點，智能相機學(xué)習(xí)的物品角度為零度。

6、2）編寫視覺程序，要求如下：識別1號工件，并編號，且記錄該工件的位置，角度和形狀。識別2號工件，并編號，且記錄該工件的位置，角度和形狀。 識別3號工件，并編號，且記錄該工件的位置，角度和形狀。識別4號工件，并編號，且記錄該工件的位置，角度和形狀。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將視覺檢測結(jié)果信息提供給主控PLC，各類工件的信息及對應(yīng)地址見表2-1所示，此處規(guī)定第一個信息為編號，第二個信息為工件位置信息，第三個信息為角度偏差，并把相關(guān)信息在觸摸屏上顯示出來。表2-1 智能相機工件信息及對應(yīng)通信地址類型工件Modbus通訊地址1 2 3 4 5 6 7 8 圖13軟件操作示意任務(wù)三：工業(yè)機器人設(shè)置與編程調(diào)試工業(yè)機器人

7、控制器作為服務(wù)器端，設(shè)備號為1,其IP地址為192.168.8.103，使用modbus TCP/IP協(xié)議方式。（一）工業(yè)機器人系統(tǒng)的設(shè)定及示教編程1打開工業(yè)機器人手爪上的激光筆，通過示教操作，使工業(yè)機器人分別沿X軸、Y軸運動，調(diào)整工件盒生產(chǎn)線的空間位置，使工件生產(chǎn)線與工業(yè)機器人相對位置正確；2在托盤中放置一種工件，置于托盤生產(chǎn)線1號工位，在工件盒生產(chǎn)線的中間位置放置一個工件盒，如圖14所示。利用示教器進行工業(yè)機器人示教操作，將托盤中的工件分別放置在工件盒指定的四個小格中（標(biāo)號：1，2，7，8）；圖14 托盤生產(chǎn)線和工件盒生產(chǎn)線的工位3通過示教，記錄該工件的位置信息，將空托盤放置在托盤收集處；

8、4示教結(jié)束，更換托盤及工件盒，工業(yè)機器人程序再現(xiàn)時，應(yīng)能沿以上示教軌跡重復(fù)4種工件的抓取及空托盤收集動作。（此環(huán)節(jié)每完成一個工件任務(wù)需要舉手示意裁判）（二）工業(yè)機器人工具坐標(biāo)系建立設(shè)定單吸盤手爪工具坐標(biāo);通過給定數(shù)據(jù)（x=0，y=161.42,z=158.28,a=-900,b=1400,c=900）計算確定雙吸盤手爪的工具坐標(biāo)。（三）工業(yè)機器人系統(tǒng)聯(lián)機測試編寫PLC、觸摸屏及智能相機程序，與工業(yè)機器人進行通信，通過操作觸摸屏測試界面進行聯(lián)機測試。要求如下：1 啟動托盤生產(chǎn)線，在托盤生產(chǎn)線入口處放入裝有一個工件的托盤；2 利用相機對工件進行識別，并在觸摸屏上顯示種類、坐標(biāo)、角度等信息；3示教工

9、業(yè)機器人程序，PLC傳輸視覺識別的數(shù)據(jù)給工業(yè)機器人，工業(yè)機器人根據(jù)相機采集的數(shù)據(jù)和識別的結(jié)果，按規(guī)定放置于工件盒生產(chǎn)線的對應(yīng)位置；4在工件盒生產(chǎn)線1號工位，按規(guī)定角度將4種工件放置入工件盒的4個小格中，如圖15所示，即1、2、7、8位置。 圖15 工件擺放位置5暫停功能測試：在工業(yè)機器人運行過程中，按下托盤生產(chǎn)線上的停止按鈕或安全護欄操作門打開，工業(yè)機器人暫停運行，同時觸摸屏上相應(yīng)指示燈閃爍。按下主控柜啟動按鈕，工業(yè)機器人繼續(xù)運行。（此環(huán)節(jié)工作任務(wù)完成需要舉手示意裁判）任務(wù)四：系統(tǒng)綜合編程調(diào)試（一）觸摸屏與PLC變量對接 以下四個觸摸屏界面現(xiàn)場已經(jīng)提供，編寫PLC程序及觸摸屏程序，完成變量對接

10、。圖16 主控制界面示例圖17 生產(chǎn)線調(diào)試界面示例圖18 工業(yè)機器人監(jiān)控界面示例圖19生產(chǎn)線工件數(shù)據(jù)監(jiān)控界面示例（二）系統(tǒng)程序開發(fā)與運行1系統(tǒng)初始狀態(tài)檢查人機界面切換到運行界面后，主控PLC程序應(yīng)首先檢查網(wǎng)絡(luò)通信是否正常，各外圍系統(tǒng)是否處于初始狀態(tài)。初始狀態(tài)是指：1）工業(yè)機器人、視覺系統(tǒng)、變頻器、PLC通信正常；2）工業(yè)機器人處于工作原點；3）托盤生產(chǎn)線上沒有托盤。啟動AGV機器人，進行與碼垛機器人、托盤生產(chǎn)線的對接。2系統(tǒng)綜合編程調(diào)試設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，編制工業(yè)機器人、PLC、觸摸屏等程序，并進行調(diào)試，工作任務(wù)主要步驟如圖20所示。 圖20 工作任務(wù)主要步驟1）托盤和工件已經(jīng)位于立體倉庫中。在立體

11、倉庫觸摸屏操作界面隨機選取20個有托盤的倉位準(zhǔn)備出庫，如圖21所示。按下碼垛機器人運行按鈕，碼垛機器人將根據(jù)選手選擇的倉位順序依次將托盤取出并送入AGV機器人上部輸送線。圖21 觸摸屏上選擇需要自動出貨的貨位2）AGV機器人運送工件：三個托盤裝滿后，AGV將自動運行至托盤生產(chǎn)線位置進行對接，自動對接完成后AGV上的托盤將被輸送至托盤生產(chǎn)線。托盤輸送完畢，AGV自動返至立體倉庫繼續(xù)取工件，如此循環(huán)直至所有工件輸送完畢。3）運送托盤合計20個，工件有四種（在8種工件中任選），總數(shù)在（2430）之間。每個托盤中工件數(shù)量可以為0-3個，單個托盤中工件種類最大為3種。4）托盤進入托盤生產(chǎn)線的智能相機位置處，利用相機識別托盤中工件的種類、位置、角度等信息，并傳送給PLC。圖22-1 工件的擺放（1）圖22-2 工件的擺放（2）5）根據(jù)現(xiàn)場提供的編程環(huán)境及函數(shù)庫編寫PLC程序，控制工件盒生產(chǎn)線、工業(yè)機器人等設(shè)備，完成工件的識別、空托盤的回收（注：空托盤回收臺最大容量為11個托盤，當(dāng)達到最大容量時應(yīng)自動暫停運行，待人工取走所有空托盤后可繼續(xù)運行）