2022高職 工業(yè)機器人技術應用1（賽項賽題）

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ChinaSkills

2022年全國職業(yè)院校技能大賽

工業(yè)機器人技術應用賽項（高職組）

競賽任務書（樣題）

競賽設備描述：

“工業(yè)機器人技術應用”競賽在“工業(yè)機器人技術應用實訓平臺”上

進行，該設備由工業(yè)機器人、自主導航AGV機器人、智能2D相機、托盤

流水線、裝配流水線和碼垛機立體倉庫等六個單元組成，如圖1所示。

圖1競賽平臺

系統(tǒng)的主要工作目標是實現(xiàn)機器人關節(jié)的混流生產(chǎn)，基本流程為：碼

垛機器人從立體倉庫中取出工件放置于自主導航AGV機器人上部輸送線，

通過自主導航AGV機器人輸送至托盤流水線上，利用智能3D視覺系統(tǒng)引

導工業(yè)機器人對托盤中無序放置的工件進行分選，放入空托盤中。然后，

通過智能2D視覺系統(tǒng)對分選后的工件進行識別，接著由工業(yè)機器人進行

混流裝配。裝配完成后，工業(yè)機器人抓取成品套件放置于自主導航AGV機

器人上部輸送線上，由自主導航AGV機器人轉(zhuǎn)運至立體倉庫入庫位置，完

成成品套件的入庫作業(yè)。

機器人關節(jié)由4個工（部）件組成，分別是關節(jié)底座、電機、諧波減

速器和輸出法蘭。關節(jié)底座、電機、諧波減速器和輸出法蘭各有8種類

型，諧波減速器和輸出法蘭存在次品。各工（部）件顏色與類型如圖2所

示，次品顏色類型如圖3所示。

2

■O

黑色電機-1黑色諧波減速器-1黑色輸出法蘭-1

黑色關節(jié)底座-2黑色電機-2黑色諧波減速器-2黑色輸出法蘭-2

(a)黑色工件

?O

紅色電機-1紅色諧波減速器-1紅色輸出法蘭-1

◎

紅色關節(jié)底座-2紅色電機-2紅色諧波減速器-2紅色輸出法蘭-2

黃色關節(jié)底座-1黃色電機-1黃色諧波減速器-1黃色輸出法蘭-1

3

黃色關節(jié)底座-2黃色電機-2黃色諧波減速器-2黃色輸出法蘭-2

(c)黃色工件

oO

藍色關節(jié)底座-1藍色電機-1藍色諧波減速器-1藍■色輸出法蘭-1

■O

藍色關節(jié)底座-2藍色電機-2藍色諧波減速器-2藍色輸出法蘭-2

(d)藍色工件

圖2合格工件

黑色3A-1號黑色3A-2號黑色3A-3號黑色4A-1號黑色4A-2號

(a)黑色缺陷件

紅色3A-1號紅色3A-2號紅色3A-3號紅色4A-1號紅色4A-2號

(b)紅色缺陷件

4

黃色3A-3號黃色4A-1號黃色4A-2號

(c)黃色缺陷件

藍色3A-1號藍色3A-2號藍色3A-3號藍色4A-1號藍色4A-2號

(d)藍色缺陷件

圖3缺陷工件

從圖2所示的合格工件中選取2種類型的關節(jié)底座、2種類型的電

機、2種類型的諧波減速器和2種類型的輸出法蘭，共8種類型的工件。

各種類型工件的代號見表1。

表1選取的合格工件序號及代號

合格件類型關節(jié)底座電機諧波減速器輸出法蘭

序號黑色關節(jié)底座-2黃色電機-2紅色諧波減速器-1紅色輸出法蘭-1

代號ABCD

序號藍色關節(jié)底座-1藍色電機-1黃色諧波減速器-2藍色輸出法蘭-2

代號EFGH

諧波減速器和輸出法蘭存在次品，在生產(chǎn)過程混入的2種缺陷件類型

如表2所示。

表2缺陷件類型類型

缺陷件類型諧波減速器輸出法蘭

類型序號黑色3A-1紅色4A-2

5

工件代號NP

托盤結(jié)構(gòu)以及托盤放置工件的狀態(tài)如圖4所示，托盤兩側(cè)設計有檔

條，兩檔條的中間區(qū)域為工件放置區(qū)。

圖14待裝配的工件放置于托盤中的狀態(tài)

系統(tǒng)中托盤流水線和工件裝配生產(chǎn)線工位分布如圖5所示。

「?位G7

成品庫

「?位G8

裝配L位

I.位G9

備件祚

工位1：位

G2G1

圖5托盤流水線和裝配流水線工位分布

裝配流水線如圖6所示。由成品庫G7、裝配工位G8和備件庫工位G9

三個部分組成。定義成品庫G7工位的工作位置為裝配流水線回原點后往

中間運動200mm的位置；裝配工位G8的工作位置為在裝配流水線中間位

置；備件庫G9工位的工作位置為裝配流水線回原點后往中間運動200mm

的位置。

6

裝配工位G8

成品庫G7序號定位匚位序號備品庫G9序號

圖6裝配流水線

裝配工位配置有四個定位工作位，按圖6規(guī)定為1號位、2號位、3

號位和4號位。每個定位工作位安裝了伸縮氣缸用于工件二次定位，當機

器人將工件送至裝配工位后，先通過氣缸將其進行二次定位，然后再進行

裝配，以提高機器人的抓取精度，保證順利完成裝配。

備件庫主要用于存放電機、諧波減速器和輸出法蘭等工件，也可以用

于缺陷工件的臨時存放。

成品庫主要用于存放已裝配完成的工件，也可以用于其他工件臨時存

放。

工件在裝配工位、備品庫、成品庫不允許堆疊，每個工件擺放位只能

擺放一個工件。

立體庫中托盤的位置規(guī)定如圖7所示。

圖7立體庫托盤的位置規(guī)定

7

如表3所示是預設的工業(yè)機器人IP地址，系統(tǒng)中其余主要模塊的IP

地址，各參賽隊可根據(jù)實際情況自行修改。

表3預設的工Mk機器人IP地址

序號名稱IP地址分配備注

1工業(yè)機器人192.168.8.103預設

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2022年全國職業(yè)院校技能大賽

工業(yè)機器人技術應用賽項（高職組）

競賽任務書（樣題）

第一賽程

選手須知：

1.任務書共13頁,如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判

申請更換任務書。

2.競賽過程配有兩臺編程計算機，參考資料（機器人、PLC、變頻器的產(chǎn)品

手冊，設備的I。變量表）以.pdf格式放置在“D:\第一賽程'參考資料”

文件夾下。

3.附有2份不完整的圖紙和表格（控制和氣路），選手應按任務書要求進行

設計并補充圖紙和表格的內(nèi)容。

4.參賽團隊應在3小時內(nèi)完成任務書規(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:\第一賽程'賽位號”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。

5.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關的信息，否則成績無

效。

6.由于錯誤接線、操作不當?shù)仍蛞饳C器人控制器及I/O組件、智能相

機、PLC、變頻器、AGV的損壞以及發(fā)生機械碰撞等情況，將依據(jù)扣分表

進行處理。

7.每一個任務的初始狀態(tài)和具體測試要求根據(jù)評判要求在開賽時、任務評

分前或任務評分時給定。

8,工件在裝配工位、備品庫、成品庫不允許堆疊，一個工件擺放位同時只

能擺放一個工件。

9.在完成任務過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。

場次：工位號:日期：

2

任務一：工業(yè)機器人虛擬工作站系統(tǒng)搭建

在提供的虛擬仿真軟件中，對照“工業(yè)機器人技術應用實訓平臺”實

物布局，搭建對應的虛擬工作站系統(tǒng)。

要求如下：

1、虛擬工作站系統(tǒng)由工業(yè)機器人、AGV機器人、托盤流水線、裝配流

水線、視覺系統(tǒng)和碼垛機立體倉庫等六個部分組成；

2、虛擬工作站系統(tǒng)各部分位置應與實物布局有一定對應關系。

完成任務一后,舉手示意裁判進行評判!

任務二：主控系統(tǒng)電路設計及接線

（一）主控柜電路接線圖設計

根據(jù)設備組成及主控控制流程，結(jié)合提供的硬件單元功能，正確繪制

電氣原理圖和填寫接線引腳配置表。

要求如下：

在指定的附圖1T上繪制主控柜內(nèi)變頻器、步進驅(qū)動器的電氣控制原

理圖，以及托盤流水線上的光電傳感器和電磁閥的電氣控制原理圖。并在

附表接線引腳配置表上標注各信號的作用，例如Q2.1用于控制機器人

暫停，則描述為“某某單元+功能”，即Q2.1表示“機器人暫停”，不要求

描述完全一致，意思正確即可。

（二）主控柜元件安裝及電路接線

如圖1T所示是主控電路板安裝及接線之前的狀態(tài)，要求完成主控PLC、

步進電機驅(qū)動器接線以及網(wǎng)線接頭制作、連接，如圖1-2是主控柜電路板

安裝后的狀態(tài)。

要求如下：

1）完成主控PLC、步進電機驅(qū)動器的安裝；

2）根據(jù)繪制電氣接線圖和接線引腳配置表，完成主控PLC各接線端口

的連接；

3）根據(jù)繪制的步進電機驅(qū)動器電氣接線圖，完成步進電機驅(qū)動器的各

接線端口的連接；

3

4）對于電控柜中缺失的電纜，要求選手利用現(xiàn)場提供的工具剝線、壓

線、標號，并連接正確的端口；

5）對于電控柜中缺失的網(wǎng)線，要求選手利用現(xiàn)場提供的工具剝線、壓

線，完成網(wǎng)線接頭的制作，并正確地與主控柜中各元件連接。

圖1-1主控柜電路板初始狀態(tài)圖1-2主控柜電路板安裝及接線后的狀態(tài)

測試要求如下：

運行主控PLC內(nèi)的加密測試程序，要求在程序運行之后，點擊觸摸屏

上“報警觸發(fā)”控制按鈕，主控柜控制面板上報警指示燈點亮。

聯(lián)機/單機報警急停啟動停止急停

圖1-3主控柜控制面板上報警指示燈狀態(tài)

完成任務二中（-）-U）后,舉手示意裁判進行評判!

任務三：工業(yè)機器人末端執(zhí)行器的氣路設計與連接

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（一）工業(yè)機器人末端執(zhí)行器氣路設計

根據(jù)現(xiàn)場提供的氣源、氣動元件、末端執(zhí)行器零部件，設計氣路原理

圖。

要求如下：

在指定的附圖1-2上繪制氣路原理圖，并用文字標注元件名稱及作用。

（二）工業(yè)機器人末端執(zhí)行器安裝及氣路連接

根據(jù)現(xiàn)場提供的氣源、氣動元件、末端執(zhí)行器零部件，完成氣路元件的

安裝、工業(yè)機器人末端真空吸盤、氣動三爪卡盤的機械安裝。根據(jù)設計的

氣路原理圖，完成各個氣動元件的氣路連接。

要求如下：

1）吸盤與吸盤支架的安裝，氣管接頭的安裝；

2）三爪卡盤與支架的安裝，氣管接頭的安裝；

3）末端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

節(jié)輸出軸末端法蘭）；

4）激光筆的安裝；

5）機器人手爪夾具及激光筆控制電纜的連接。

6）根據(jù)繪制的氣路原理圖，完成三爪卡盤氣路連接；

7）根據(jù)繪制的氣路原理圖，完成真空吸盤氣路連接。

測試要求如下：

1）運行主控PLC內(nèi)的加密測試程序，要求在程序運行之后，點擊觸摸

屏上控制按鈕，激光筆發(fā)出激光點。

2）操作機器人示教盒，控制三爪卡盤張開和閉合；

3）操作機器人示教盒，控制雙吸盤吸取工件。

完成任務三中（-9一U’后,舉手示意裁判進行評判!

任務四：變頻器參數(shù)設置及連接

（一）變頻器接線及參數(shù)設置

5

根據(jù)任務二設計的變頻器電氣控制原理圖，完成變頻器的各接線端口

的連接，在變頻器操作面板上設置運行參數(shù)，實現(xiàn)通過PLC數(shù)字輸出控制

變頻器的使能、正/反轉(zhuǎn)啟停、三段速調(diào)速。

要求如下：

1）完成變頻器的各接線端口的連接；

2）設置控制變頻器使能的參數(shù)；（按照表1-1中的數(shù)值設置對應參數(shù)）

3）設置變頻器用于控制電機正反轉(zhuǎn)啟動的參數(shù)；（按照表1T中的數(shù)

值設置對應參數(shù)）

4）設置變頻器控制三段速調(diào)速參數(shù)。（按照表1T中的數(shù)值設置對應

參數(shù)）

5）設定變頻器用于控制過載保護，力口、減速度的參數(shù)。（按照表1-1中

的數(shù)值設置對應參數(shù)）

表1-1變頻器參數(shù)說明和數(shù)值

參數(shù)作用參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值的含義

執(zhí)行相應的宏文件17雙向兩線制控制

設置指令"ON/OFF（OFF1）”的信號源r3333.0由兩線制信號啟動變頻器

設置設定值取反的信號源「3333.1由兩線制信號反轉(zhuǎn)

設置正轉(zhuǎn)啟動停止控制信號源722.2數(shù)字量輸入DI2

設置反轉(zhuǎn)啟動停止控制信號源722.3數(shù)字量輸入DI3

停車命令指令源2722.1數(shù)字量輸入DI1定義為OFF2命令

端子DOO的信號源（端子19/20常開）52.2變頻器運行使能

固定速度1500轉(zhuǎn)速，單位是rpm

固定速度21000轉(zhuǎn)速，單位是rpm

設置選擇固定轉(zhuǎn)速1的信號源。722.4數(shù)字量輸入DI4

設置選擇固定轉(zhuǎn)速2的信號源。722.5數(shù)字量輸入DI5

設置主設定值的信號源rl024固定轉(zhuǎn)速設定值有效

加速時間5單位是S

減速時間5單位是S

功率單元過載反應2降低輸出電流或輸出頻率或脈沖頻率

測試要求如下：

1）運行主控PLC內(nèi)的加密測試程序，要求在程序運行之后，點擊觸摸

屏上控制按鈕，鏈輪帶動鏈條轉(zhuǎn)動，無異響、無異常振動。

完成任務四中《一）后,舉手示意裁判進行評判!

6

任務五：智能2D視覺系統(tǒng)編程調(diào)試

（-）智能2D相機安裝及網(wǎng)絡系統(tǒng)的連接

根據(jù)現(xiàn)場提供的相機支架零部件，完成相機安裝。然后，完成相機、編

程計算機、主控單元、碼垛機單元和觸摸屏的連接。

要求如下：

1）安裝相機支架及相機；

2）連接相機的電源線、通信線。

測試要求如下：

啟動相機編程軟件，實時顯示相機視野內(nèi)圖像，調(diào)整相機支架至合適

的位置。

（二）背光源控制設定

在主控PLC上編程，控制背光源關閉與打開，確保在背光源關閉和打

開的兩種狀態(tài)下，智能相機均能夠穩(wěn)定、清晰地攝取圖像信號。

測試要求如下：

1）在主控PLC的觸摸屏上設計背光源測試按鈕，點擊按鈕控制光源的

關閉與打開；

2）在軟件中能夠正確實時查看到現(xiàn)場放置于相機下方托盤中工件的圖

像，要求工件圖像清晰。實現(xiàn)后的界面效果如圖『4所示。

圖1-4背光源關閉和打開狀態(tài)下圖像界面顯示效果示例

（三）智能相機的調(diào)試和編程

在視覺編程軟件上進行設置和程序，完成圖像的標定、樣本學習任務。

要求如下：

1）對圖像進行標定，實現(xiàn)相機中出現(xiàn)的尺寸和實際的物理尺寸一致;

7

2）對托盤內(nèi)的單一工件進行拍照，利用視覺工具，編寫相機視覺程序

對工件進行學習，獲取該工件的外觀顏色信息；

3）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，利用視覺工具，編寫相機視覺程序?qū)ぜM行學習。規(guī)定相機鏡頭中

心為位置零點，智能相機學習的工件角度為零度；

4）編寫12種工件及缺陷件識別程序，規(guī)定每個工件地址空間的第1

個信息為工件位置X坐標，第2個信息為工件位置Y坐標，第3個信息為

角度偏差。

測試要求如下：

選手依次手動將擺放有1?12號工件以及缺陷工件的托盤（每一個托盤

放置1個工件）放置于拍照區(qū)域，在InsightExplorer軟件中能夠得到和

正確顯示12種工件及2種缺陷件的位置、角度數(shù)據(jù)。

完成任務五中（-）~（^）后,舉手示意裁判進行評判!

任務六：工業(yè)機器人系統(tǒng)編程調(diào)試

（一）工業(yè)機器人設定

1.工業(yè)機器人工具坐標系設定

1）設定手爪1雙吸盤的工具坐標系；

2）設定手爪2三爪卡盤的工具坐標系，參考值為（0,T44.8,165.7,

90,140,-90）o

2.托盤流水線和裝配流水線位置調(diào)整

利用工業(yè)機器人手爪上的激光筆，通過工業(yè)機器人示教操作，使工業(yè)

機器人分別沿X軸、Y軸運動，調(diào)整托盤流水線和裝配流水線的空間位置，

使托盤流水線和裝配流水線與工業(yè)機器人相對位置正確。

（二）工業(yè)機器人示教編程

1.通過工業(yè)機器人示教器示教、編程和再現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)依次將4種工

件從托盤流水線工位G1的托盤中心位置，搬運到裝配流水線G7、G8、G9指

8

定的位置中。

測試要求如下：

1）將工件依次擺放于托盤中心位置，每次放一種工件，用末端工具對

工件進行取放操作。如表1-2所示，工件取放在裝配工位G8的對應定位工

位中，工件放到位置后，控制氣缸夾緊工件，進行二次定位。然后，用雙吸

盤將空托盤放置于托盤收集處。

2）將擺放完成的工件取放在如表1-3所示的成品庫G7和備件庫G9中o

9

基于競賽平臺的系統(tǒng)、組成和布局，搭建軟件在環(huán)數(shù)字學生系統(tǒng)、創(chuàng)建

數(shù)字李生模型和設置模型驅(qū)動接口?；诟傎惼脚_的系統(tǒng)通信協(xié)議，在機

電虛擬調(diào)試軟件中配置通信和信號，將配置的信號和模型驅(qū)動接口建立一

一映射。采用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的方式，機電虛擬調(diào)試軟件中采集數(shù)字李生系

統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信號驅(qū)動數(shù)字李生模型，進行工業(yè)機器人競賽平臺的軟件在環(huán)

虛擬調(diào)試。

操作虛擬示教器進行示教、編程與虛擬調(diào)試，實現(xiàn)自動將裝配流水線

工位G7和G9的「8號工件搬運到裝配工位G8指定位置進行二次定位、工

件裝配、放入成品庫和拆解，拆解后將工件擺放到裝配流水線的指定位置。

裝配和拆解任務虛擬調(diào)試完成后，將機器人程序下載到競賽平臺中，并調(diào)

試程序及目標點，完成工業(yè)機器人裝配與拆解等任務。

測試要求如下：

1）基于競賽平臺的控制系統(tǒng)，構(gòu)建軟件在環(huán)數(shù)字學生系統(tǒng)，數(shù)字李生

系統(tǒng)包括虛擬工業(yè)機器人系統(tǒng)和虛擬PLC系統(tǒng)。虛擬工業(yè)機器人系統(tǒng)和競

賽平臺具有一致的編程環(huán)境和指令，且具有虛擬示教器功能；虛擬PLC系

統(tǒng)具有同競賽平臺PLC一致的品牌和型號。

2）基于競賽平臺的組成和布局，機電虛擬調(diào)試軟件中導入競賽平臺的

三維模型并調(diào)整布局，布局和競賽平臺保持一致。機電虛擬調(diào)試軟件中構(gòu)

建數(shù)字李生模型，并設置模型驅(qū)動接口。

3）基于競賽平臺的系統(tǒng)通信協(xié)議，在機電虛擬調(diào)試軟件中配置通信、

協(xié)議及信號，采集數(shù)字攣生系統(tǒng)中工業(yè)機器人、PLC、傳感器的數(shù)據(jù)和信號。

采用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的方式，數(shù)字李生系統(tǒng)能夠驅(qū)動數(shù)字李生模型。

4）基于搭建的數(shù)字李生系統(tǒng)和數(shù)字字生模型，操作虛擬示教器能夠控

制工業(yè)機器人數(shù)字學生模型的運動。操作虛擬PLC系統(tǒng)能夠控制裝配流水

線數(shù)字李生模型的動作。

5）機電虛擬調(diào)試軟件中按照表1-4放置裝配流水線工位G7和工位G9

的工件。

6）通過工業(yè)機器人系統(tǒng)虛擬調(diào)試，機器人自動將裝配流水線G7和G9

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工位中的工件，按照裝配次序依次抓取并放置于G8工位指定位置，每放置

一個工件完成，夾緊氣缸應立即動作，進行二次定位。定位完成后，機器人

抓取工件，在G8的2號工位進行AfBfCfD組合的裝配。裝配完成后，

機器人將裝配的A-B-C-D組合放入成品庫G7的4號工位。

7）通過工業(yè)機器人系統(tǒng)虛擬調(diào)試，機器人自動將裝配流水線G7和G9

工位中的工件，按照裝配次序依次抓取并放置于G8工位指定位置，每放置

一個工件完成，夾緊氣缸應立即動作，進行二次定位。定位完成后，機器人

抓取工件，在G8的3號工位進行E-FfG->H組合的裝配。裝配完成后，

機器人將裝配的E-F-G-H組合放入成品庫G7的1號工位。

8）通過工業(yè)機器人系統(tǒng)虛擬調(diào)試，機器人對A-B-C-D組合和E-

F-GfH組合工件依次進行自動拆解，拆解后放置結(jié)果如表1-5所示。

9）裝配和拆解任務虛擬調(diào)試完成后，將機器人程序和PLC程序下載到

競賽平臺中，并調(diào)試程序及目標點，完成上述4?6的工作任務，實現(xiàn)工業(yè)

機器人裝配和拆解作業(yè)。

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（四）工業(yè)機器人系統(tǒng)虛實同步

基于“（三）工業(yè)機器人系統(tǒng)虛擬調(diào)試”搭建的競賽平臺數(shù)字李生模型

及其模型驅(qū)動接口，結(jié)合競賽平臺開放的通信協(xié)議，機電虛擬調(diào)試軟件中

配置通信和信號，將配置的信號和模型驅(qū)動接口建立一一映射。采用數(shù)據(jù)

驅(qū)動模型的方式，機電虛擬調(diào)試軟件采集物理競賽平臺的數(shù)據(jù)和信號驅(qū)動

數(shù)字李生模型，實現(xiàn)數(shù)字學生競賽平臺和物理競賽平臺的虛實同步。

測試要求如下：

1）基于物理競賽平臺中工業(yè)機器人和PLC的通信協(xié)議，在機電虛擬調(diào)

試軟件中配置相應的通信和信號，將配置的信號和模型驅(qū)動接口建立一一

映射。

2）機電虛擬調(diào)試軟件采集物理競賽平臺工業(yè)機器人的數(shù)據(jù)和信號，從

而驅(qū)動工業(yè)機器人數(shù)字享生模型，實現(xiàn)工業(yè)機器人數(shù)字李生模型和物理工

業(yè)機器人的運動同步。

3）操作工業(yè)機器人進行裝配和拆解作業(yè)，根據(jù)工業(yè)機器人作業(yè)過程中

的關鍵位置點（如工件抓取、放置位置等），調(diào)整數(shù)字季生競賽平臺中相關

對象的位置，實現(xiàn)數(shù)字李生競賽平臺和物理競賽平臺的對象位置和布局

“1:1”。

4）工業(yè)機器人自動執(zhí)行裝配和拆解作業(yè)，數(shù)字李生競賽平臺和物理競

賽平臺保持虛實同步。

完成任務六中《一）一（四）后,舉手示意裁判進行評判!

12

法感：若選手未全部完成第一賽程的調(diào)試任務，則在第二賽程不能繼續(xù)對

第二賽程的任務進行評判。

13

ChinaSkills

2022年全國職業(yè)院校技能大賽

工業(yè)機器人技術應用賽項（高職組）

競賽任務書（樣題）

第二賽程

選手須知：

1.任務書共頁，如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判申

請更換任務書。

2.競賽過程配有兩臺編程計算機，參考資料（機器人、PLC、變頻器的產(chǎn)品

手冊，設備的I。變量表）以.pdf格式放置在“D:\第二賽程'參考資料”

文件夾下。

3.參賽團隊應在3.5小時內(nèi)完成任務書規(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:\第二賽程'賽位號”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.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關的信息，否則成績無

效。

5.由于錯誤接線、操作不當?shù)仍蛞饳C器人控制器及I/O組件、智能相

機、PLC、變頻器、AGV的損壞以及發(fā)生機械碰撞等情況，將依據(jù)扣分表

進行處理。

6.每一個任務的初始狀態(tài)和具體測試要求根據(jù)評判要求在開賽時、任務評

分前或任務評分時給定。

7.工件在裝配工位、備品庫、成品庫不允許堆疊，一個工件擺放位同時只

能擺放一個工件。

8.在完成任務過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。

場次：工位號：日期：

2

任務一：檢查賽程一的任務準確性

賽程二正式開始后，參賽選手需要通過目測、手動觸摸等手段，完成如

下操作：

1）檢查主控柜電氣元件的安裝與接線，如有異常，請向裁判報告；

2）檢查工業(yè)機器人本體各部件，重點檢查末端執(zhí)行器，如有異常，請

向裁判報告；

3）檢查托盤流水線各部件，如有異常，請向裁判報告；

4）檢查裝配流水線各部件，如有異常，請向裁判報告；

5）檢查自主導航AGV機器人各部件，如有異常，請向裁判報告；

6）檢查立體倉庫和碼垛機各部件，如有異常，請向裁判報告。

在檢查過程中，要求：

1）選手不能操作機器人；

2）選手不能操作電腦；

3）選手不能點擊觸摸屏；

4）選手可以閱讀賽程二的任務書。

檢查過程共持續(xù)30分鐘，在選手檢查設備各單元并確認無誤后，在確

認表上簽寫賽位號以確認。（不能簽寫學校、姓名等真實信息）

任務二：總控單元功能調(diào)試

完成總控單元各模塊（托盤流水線、裝配流水線）的控制功能調(diào)試。

裝配流水線的板鏈上已安裝了裝配工位、備件庫和成品庫底板，為防

止裝配流水線移動時可能導致的設備損壞，發(fā)生嚴重機械碰撞事故。

企操作時應注意：

1.裝配流水線移動時，不要超出運動邊界（建議左右最大位移不超

260mm）；

2.尋原點操作時，請注意裝配流水線的運動方向，并在可運動范圍內(nèi)

完成尋原點操作。

3

（一）托盤流水線編程調(diào)試

設置變頻器地址、功率、使能信號等參數(shù)。編寫PLC控制程序和觸摸

屏控制界面，實現(xiàn)倍速鏈正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制，及相應狀態(tài)指示。編寫

PLC程序和觸摸屏界面，實現(xiàn)托盤在流水線上的正常流轉(zhuǎn)，調(diào)試界面參考示

例如圖2-所示，不要求界面設計風格與示例界面一致，要求顯示的信息與

示例界面一致，要求控制按鈕功能與示例界面一致。

測試要求如下：

1）手動點擊觸摸屏按鈕，控制倍速鏈正反向運動、停止運動。

2）手動點擊觸摸屏按鈕，控制各工位氣檔升降。

3）手動將托盤放置到托盤流水線入口處，入口光電開關檢測到信號,

倍速鏈啟動正轉(zhuǎn)；

4）當拍照工位光電開關檢測到托盤，拍照工位氣擋升起，延時3s拍

照工位氣擋下降；

5）當抓取工位光電開關檢測到托盤，抓取工位氣擋升起，延時3s后

倍速鏈停止運行。

托盤流水線

運行速度設，：|000。I

AGV離開■正轉(zhuǎn)啟動■拍照上位氣缸點動

入口光電：?AGV到達流水線?

拍照工位光電：?拍照工位氣缸輸出點：?

抓取工位光電：—抓取工位氣缸輸出點：—

圖2-1觸摸屏控制界面示意圖

（二）裝配流水線編程調(diào)試

設置驅(qū)動器參數(shù)，編寫PLC及觸摸屏程序，實現(xiàn)裝配流水線手動正轉(zhuǎn)、

反轉(zhuǎn)運動。調(diào)試界面參考示例如圖2-所示，不要求界面設計風格與示例界

面一致，要求顯示的信息與示例界面一致，要求控制按鈕功能與示例界面

4

一致。

測試要求如下：

1)通過觸摸屏控制裝配流水線，實現(xiàn)尋原點操作運行及狀態(tài)顯示；

2)通過觸摸屏控制裝配流水線，分別運行到G7、G8、G9工位，并顯

示相應運行數(shù)據(jù)。

裝配流水線

尋原點完成：?

尋原點■位置A位置A:+000nun

位置B:1000mm

位置C:iOOOmm

當前位置:+000nun

當前速度:+000nnn/s

圖2-2裝配流水線運行界面

完成任務二中(-)-(^)后,舉手示意裁判進行評判!

任務三：自主導航AGV機器人調(diào)試

(-)建立環(huán)境地圖

利用自主導航AGV地圖建模軟件控制其在競賽單元場地運動，結(jié)合其

自帶的智能傳感器，構(gòu)建環(huán)境地圖。在環(huán)境地圖中設置導航點，完成AGV自

主導航與移動。

具體的任務要求：

(1)利用AGV地圖建模軟件，控制其在競賽單元場地運動，構(gòu)建環(huán)境

地圖。

(2)在環(huán)境地圖中設置導航點，設置合理的“起始點”，在“立體倉

庫”附近設置合理的導航點；在“托盤流水線”的上料區(qū)一側(cè)，設置合理

的導航點；在“裝配流水線”的工位附近，設置合理的導航點；以及中間

過渡導航點。

5

（3）測試移動機器人的自主導航功能，控制移動機器人，使其自主地

從立體倉庫”附近導航點移動至“裝配流水線”的工位附近導航點。

測試要求：

（1）要求選手在裁判評判時，展示環(huán)境地圖的構(gòu)建結(jié)果。

（2）要求選手在裁判評判時，按要求啟動上述任務要求中第（3）點所

述的自動化任務流程。

（-）工業(yè)機器人與自主導航AGV的協(xié)同作業(yè)

對由AGV、工業(yè)機器人進行對接聯(lián)合調(diào)試，首先控制自主導航AGV從指

定位置向“裝配”導航點自主移動，然后工業(yè)機器人抓取成品套件，放置于

自主導航AGV的上部輸送帶上，最后自主導航AGV運動至“立體倉庫”導

航點。

具體的任務要求：

（1）編寫程序，完成如下自動化任務流程：

a）自主導航AGV自主地從起始點導航點移動至“裝配”導航點；

b）工業(yè)機器人將成品套件放置于自主導航AGV的上部輸送帶上；

c）移動機器人自主移動至“立體倉庫”導航點；

測試要求：

（1）要求選手在裁判評判時，啟動上述任務要求中第（2）點所述的自

動化任務流程。

完成任務三中（-）~《二）后,舉手示意裁判進行評判!

任務四：立體倉庫碼垛機調(diào)試

（一）碼垛機單軸功能調(diào)試

根據(jù)實際控制需要，設置碼垛機X/Y/Z軸變頻器相關參數(shù)（電機參數(shù)、

使能、報警等）。編寫碼垛機立體倉庫系統(tǒng)調(diào)試程序，能夠?qū)崿F(xiàn)手動控制碼

垛機各軸運動。碼垛機立體倉庫的調(diào)試界面參考示例如下圖2-3所示，不

6

要求界面設計風格與示例界面一致，要求顯示的信息與示例界面一致，要

求控制按鈕功能與示例界面一致。

X軸前進限位?Z軸前伸限位

X軸后退限位?Z軸后伸網(wǎng)位注:④

Y軸上升限位?Z軸原點開關11、Z在中間位置時.

原點開關彳J效。

軸下降限位?軸原點開關2、Z箱在中間位置時,

YZ2X軸才可以運動.

圖2-3碼垛機立體倉庫的調(diào)試界面

測試要求如下：

1）正確設置變頻器相關參數(shù)，使PLC能夠正?？刂聘鬏S運動和顯示狀

態(tài)信息；

2）正確手動控制碼垛機X軸、Y軸和Z軸的正反向運動，到達各軸對

應方向的限位時，自動停止運動。

（二）碼垛機出庫功能調(diào)試

編寫碼垛機立體倉庫系統(tǒng)調(diào)試程序，能夠?qū)崿F(xiàn)碼垛機立體倉庫的基本

運動和狀態(tài)顯示，如圖2-4所示，不要求界面設計風格與示例界面一致，

要求顯示的信息與示例界面一致，要求控制按鈕功能與示例界面一致：包

括碼垛機的復位功能，碼垛機停止功能，顯示碼垛機各個軸的運行狀態(tài)、

限位、定位和原點傳感器狀態(tài)，顯示立體倉庫中有無托盤信息。

7

碼垛機與立體倉庫

當前行：I+0I起點行：I+0I終點行：I+0I

當前列：|+0I起點列：|+01起點列：|+01

圖24倉庫界面示例

測試要求如下:

1）控制碼垛機運動，觀察界面上數(shù)據(jù)變化。

2）正確實現(xiàn)碼垛機的復位和停止。

3）根據(jù)評判要求參賽選手手動放置2個托盤于立體倉庫，在調(diào)試界面

顯示倉位信息，碼垛機正確從立體庫取托盤，并運動至出庫位置。

完成任務四中（-）-U）后,舉手示意裁判進行評判!

注意：若選手未全部完成第二賽程的調(diào)試任務，則在第三賽程不能繼續(xù)對

第二賽程的任務進行評判。

8

ChinaSkills

2022年全國職業(yè)院校技能大賽

工業(yè)機器人技術應用賽項（高職組）

競賽任務書（樣題）

第三賽程

選手須知：

1.任務書共13頁,如出現(xiàn)任務書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判

申請更換任務書。

2.競賽過程配有兩臺編程計算機，參考資料（機器人、PLC、變頻器的產(chǎn)品

手冊，設備的I。變量表）以.pdf格式放置在“D:\第一賽程'參考資料”

文件夾下。

3.參賽團隊應在3.5小時內(nèi)完成任務書規(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:\第一賽程'賽位號”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.選手提交的試卷不得出現(xiàn)學校、姓名等與身份有關的信息，否則成績無

效。

5.由于錯誤接線、操作不當?shù)仍蛞饳C器人控制器及I/O組件、智能相

機、PLC、變頻器、AGV的損壞以及發(fā)生機械碰撞等情況，將依據(jù)扣分表

進行處理。

6.每一個任務的初始狀態(tài)和具體測試要求根據(jù)評判要求在開賽時、任務評

分前或任務評分時給定。

7.工件在裝配工位、備品庫、成品庫不允許堆疊，一個工件擺放位同時只

能擺放一個工件。

8.在完成任務過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。

場次：工位號：日期：

2

任務一：檢查賽程二任務準確性

賽程三正式開始后，參賽選手需要通過目測、手動觸摸等手段，完成如

下操作：

1）檢查視覺系統(tǒng)程序，如有異常，請向裁判報告；

2）檢查工業(yè)機器人程序，重點檢查末端執(zhí)行器，如有異常，請向裁判

報告；

3）檢查托盤流水線程序，如有異常，請向裁判報告；

4）檢查裝配流水線程序，如有異常，請向裁判報告。

在檢查過程中，要求：

1）選手不能編寫機器人程序；

2）選手不能在電腦上進行編程操作；

3）選手可以點擊觸摸屏，測試第二賽程已完成的任務；

4）選手可以查看賽程三的任務書。

檢查過程共持續(xù)30分鐘，在選手檢查設備各單元并確認無誤后，在確

認表上簽寫賽位號以確認。（不能簽寫學校、姓名等真實信息）

任務二：單元聯(lián)機功能驗證

（一）智能2D視覺系統(tǒng)與主控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

編寫視覺識別程序和主控PLC中視覺系統(tǒng)調(diào)試模塊程序，使相機能夠

自動識別托盤中的工件，并將工件信息包括位置、角度和工件編號等顯示

在人機界面中。

編寫視覺調(diào)試界面，參考示例如下圖3-1所示，不要求界面設計風格

與示例界面一致，要求顯示的信息與示例界面一致，要求控制按鈕功能與

示例界面一致。

3

圖3-1視覺調(diào)試界面參考示例

測試要求如下：

1）選手人工放置裝有工件的托盤于相機識別工位。

2）在主控PLC人機界面啟動相機拍照后，在人機界面上正確顯示識別

工件信息包括位置、角度和工件編號。當放置缺陷工件時要求對應托盤TYPE

一欄顯示缺陷件序號，用來指示缺陷工件類型。

3）測試工件為B、F號工件以及P號缺陷件。3種工件人工隨機放置于

3個托盤內(nèi)，1個托盤裝有1個工件。

（二）智能2D視覺系統(tǒng)引導工業(yè)機器人抓取聯(lián)調(diào)

編寫主控PLC中工業(yè)機器人程序系統(tǒng)調(diào)試模塊任務，能夠自動實現(xiàn)對

托盤流水線上托盤中的工件進行識別、分選、放置于指定位置，并且能夠

把空托盤放置于托盤庫中，并且包含如下功能：

1）能夠?qū)崿F(xiàn)相機坐標系到機器人坐標系的轉(zhuǎn)換，要求人機界面上顯示

在機器人坐標系中的抓取相對坐標值。

2）具有機器人啟動、停止、暫停以及歸位等功能。在工業(yè)機器人運行

過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)安全護欄操作門打開，工業(yè)機器人暫停運行的功能。

3）機器人任務狀態(tài)號傳輸?shù)街骺豍LC,并在人機界面顯示，機器人狀

態(tài)分為機器人處于待機、運行、抓取錯誤等狀態(tài)。

4

表3-1機器人運行狀態(tài)示例

序號機器人狀態(tài)號機器人狀態(tài)

1100待機

2200運行

3300抓取錯誤

測試要求如下:

1）點擊按鈕，啟動工業(yè)機器人，觀察界面上機器人位姿、坐標等數(shù)據(jù)

變化狀態(tài)。

2）啟動托盤流水線，在工件作業(yè)流水線入口處參賽選手依次手動放入

3個托盤，托盤中分別放置D、G號工件和N號缺陷件,工件位置隨機放置。

3）在相機拍照工位對托盤上的工件進行識別，把識別結(jié)果傳輸給主控

PLCo

4）主控PLC經(jīng)過處理，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)PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在工位G1抓取識別后托盤上的工件。

5）抓取合格工件后，放置于裝配作業(yè)流水線的裝配工位G8的任意位

置，并控制氣缸對合格工件進行二次定位。

6）抓取缺陷工件后，放置于裝配作業(yè)流水線的備件庫G9的配套位置。

7）托盤為空時，工業(yè)機器人把空托盤放入空托盤收集處。

（三）自主導航AGV機器人輸送托盤功能調(diào)試

分別在主控PLC、立體倉庫PLC、自主導航AGV上編寫程序，實現(xiàn)托盤

從立體倉庫輸送至托盤流水線的任務。

測試要求如下：

1）參賽選手手動放置3個托盤于立體倉庫，在調(diào)試界面顯示倉位信息,

碼垛機正確從立體庫取托盤放置到自主導航AGV機器人上部輸送線上；

2）自主導航AGV機器人記錄放入的托盤數(shù)量，每放入一個托盤計數(shù)加

1,依次放置托盤數(shù)量達到3個時，自主導航AGV機器人自動離開立體倉庫

端；

3）自主導航AGV機器人運動到托盤流水線端，自主導航AGV機器人上

5

部輸送帶將托盤輸送至托盤流水線上，每輸送一個托盤計數(shù)減1;

4）輸送完畢后，自主導航AGV機器人自動返回立體倉庫端。

完成任務二中（-）-（=）后,舉手示意裁判進行評判!

任務三：系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)

（如果參賽隊沒有完成碼垛機程序，可采用人工放置托盤到AGV小車

上，但必須報告裁判，參賽隊該項目中關于碼垛機和AGV的相關任務均不

得分）。

系統(tǒng)綜合工作任務如下：

（一）HMI交互功能設計

1.在HMI主控界面設計黃、綠、紅三種狀態(tài)信號燈：綠色狀態(tài)信號燈

指示初始狀態(tài)正常，紅色狀態(tài)信號燈指示初始狀態(tài)不正常，黃色狀態(tài)信號

燈指示任務完成。能夠在系統(tǒng)運行時，正確顯示當前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

2.能夠在主控系統(tǒng)HMI觸摸屏上，操控碼垛機完成啟動、停止、暫停

和復位功能。

（二）MES交互功能設計

根據(jù)綜合任務要求，由選手自行編寫與MES對接的PLC程序，要求滿

足以下基本功能：

1.能夠在MES系統(tǒng)倉庫管理界面中選擇指定庫位，控制碼垛機對選擇

位置的物料進行出庫操作（庫位工件信息按照）；

6

?CS?開始出庫

2.能夠在MES系統(tǒng)（如下圖所示）設備管理-＞總控操作頁面上實現(xiàn)系

統(tǒng)的復位、啟動、停止等功能:

W設為tm8??作

1）系統(tǒng)復位為系統(tǒng)中工業(yè)機器人、托盤流水線、裝配流水線以及碼

垛機立體倉庫處于初始歸零狀態(tài)；

2）系統(tǒng)啟動為系統(tǒng)自動按照綜合任務運行；

3）系統(tǒng)停止為停止系統(tǒng)運動，包括系統(tǒng)中的工業(yè)機器人、托盤流水

線、裝配流水線以及碼垛機立體倉庫等模塊。

7

系統(tǒng)的初始狀態(tài)是指：

1）工業(yè)機器人、視覺系統(tǒng)、變頻器、伺服驅(qū)動器、PLC處于聯(lián)機狀態(tài)；

2）工業(yè)機器人處于工作原點；

3）托盤流水線上沒有托盤；

4）碼垛機X軸、Y軸以及Z軸處于原點。

上述條件中任一條件不滿足，則紅色警示燈以1Hz的頻率閃爍，黃色

和綠色燈均熄滅，這時系統(tǒng)不能啟動。如果網(wǎng)絡正常且上述各工作站均處

于初始狀態(tài)，則綠色警示燈常亮。

3.能夠在MES系統(tǒng)中完成工作參數(shù)的配置，不同成品BOM的編制，看

板數(shù)據(jù)的對接及生產(chǎn)訂單的下發(fā)等功能。

1）配置MES系統(tǒng)中設置相關工作參數(shù)，讓MES系統(tǒng)能夠與PLC、機器

人等設備進行正常通訊；

2）根據(jù)任務書要求，在MES系統(tǒng)（如下圖所示）工藝設計->EBOM中完

成產(chǎn)品BOM表的編制，并配置配件相關信息；

伊號PBgW0號產(chǎn)品集中產(chǎn)3B8名零時闊■注

1以色工內(nèi)PR21H300002未知2021-11-301020:196SM

99配杵名的：EffSW?f?RS配件材股配杵種集Ett■建梅”

1PA21H3000141目物4016￡??□.??

2紅色關節(jié)底”1PA211I30001)1月制401S

3O6ttl出於TPA21113000121自制4014￡COHMC

4底色眼廂如PA211130001114013

3）在PLC側(cè)，按照附件表，完成與MES通訊數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建；

4）在MES系統(tǒng)中下發(fā)產(chǎn)品種類和對應數(shù)量等信息到主控PLC；

5）能夠利用MES系統(tǒng)，啟動整個產(chǎn)線的運行；

6）在系統(tǒng)運行過過程中，能夠在MES系統(tǒng)中實時查看裝配工位的工件

狀態(tài)信息和當前完成情況；

7）能夠在MES數(shù)據(jù)看板中，查看工業(yè)機器人和碼垛機的當前工作狀態(tài)

8

信息；

8）能夠調(diào)出MES數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析看板（設備利用率，產(chǎn)品完成統(tǒng)計等數(shù)

據(jù)）

（三）系統(tǒng)綜合任務實現(xiàn)

提供12個合格工件：可組裝成1套I型成品、1套n型成品和HI型成

品，以及2個不成套的工件；（I型成品、n型成品和HI型成品的組合類

型，參見競賽任務書（附件），但不得在請求任務評判前提供）

另外，提供2個缺陷工件。所有工件存放于立體倉庫和備件庫中，立體

倉庫中的每個托盤中放置一個工件。

任務要求：

1.工業(yè)機器人在裝配工位G8指定位置進行裝配；

2.工業(yè)機器人裝配過程中抓取的工件為缺陷工件時，紅色指示燈亮，

擺放完畢后紅色指示燈滅；

3.訂單系統(tǒng)根據(jù)I型成品、n型成品和in型成品套件的設置，規(guī)

劃裝配工藝；

4.所有待裝配工件必須經(jīng)氣缸二次定位后，才可進行裝配；

5.工業(yè)機器人擺放工件時，必須將該工位移動至裝配流水線規(guī)定的工

作工位位置（見競賽設備描述中裝配流水線的規(guī)定）;

6.所有生產(chǎn)任務完成后，裝配工位G8不能有工件、缺陷件以及成品，

并且綠色指示燈1Hz閃爍；

7.入庫時，需將所有的成品，放到立體倉庫指定的區(qū)域；

8.入庫時，工業(yè)機器人從托盤收集處每次取出一個托盤，將所有待入

庫物品依次放到流水線托盤，每個托盤只放一個物品；空托盤可以放置在

托盤收集處，也可以通過返庫流程運送到立體倉庫的待作業(yè)工件區(qū)；

9.入庫完成后，設備處于初始狀態(tài)，并且綠色指示燈0.5Hz閃爍；

10.在入庫過程中，托盤在從倍速鏈流向小車的過程中，可以人工輔助

工件順利運送到小車上，其它情況下