2022年山東省職業(yè)院校技能大賽工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用賽項(xiàng)（樣題）

圖1-6所示。圖1-6背光源關(guān)閉和打開(kāi)狀態(tài)下圖像界面顯示效果示例（二）智能相機(jī)的調(diào)試和編程在視覺(jué)編程軟件上進(jìn)行設(shè)置和程序，完成圖像的標(biāo)定、樣本學(xué)習(xí)任務(wù)。要求如下：1）對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)相機(jī)中出現(xiàn)的尺寸和實(shí)際的物理尺寸一致；2）對(duì)托盤(pán)內(nèi)的單一工件進(jìn)行拍照，利用視覺(jué)工具，編寫(xiě)相機(jī)視覺(jué)程序?qū)ぜM(jìn)行學(xué)習(xí)，獲取該工件的外觀顏色信息；3）對(duì)托盤(pán)內(nèi)的單一工件進(jìn)行拍照，獲取該工件的形狀和位置、角度偏差，利用視覺(jué)工具，編寫(xiě)相機(jī)視覺(jué)程序?qū)ぜM(jìn)行學(xué)習(xí)。規(guī)定相機(jī)鏡頭中心為位置零點(diǎn)，智能相機(jī)學(xué)習(xí)的工件角度為零度；4）編寫(xiě)8種工件及缺陷件識(shí)別程序，規(guī)定每個(gè)工件地址空間的第1個(gè)信息為工件位置X坐標(biāo)，第2個(gè)信息為工件位置Y坐標(biāo)，第3個(gè)信息為角度偏差。測(cè)試要求如下：選手依次手動(dòng)將擺放有1~8號(hào)工件以及缺陷工件的托盤(pán)（每一個(gè)托盤(pán)放置1個(gè)工件）放置于拍照區(qū)域，在軟件中能夠得到和正確顯示8種工件及2種缺陷件的位置、角度數(shù)據(jù)。完成任務(wù)五中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)六：工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)編程調(diào)試（一）工業(yè)機(jī)器人設(shè)定1.工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)系設(shè)定1）設(shè)定手爪1雙吸盤(pán)的工具坐標(biāo)系；2）設(shè)定手爪2三爪卡盤(pán)的工具坐標(biāo)系，參考值為(0，-144.8，165.7，90，140，-90)。2.托盤(pán)流水線(xiàn)和裝配流水線(xiàn)位置調(diào)整利用工業(yè)機(jī)器人手爪上的激光筆，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人示教操作，使工業(yè)機(jī)器人分別沿X軸、Y軸運(yùn)動(dòng)，調(diào)整托盤(pán)流水線(xiàn)和裝配流水線(xiàn)的空間位置，使托盤(pán)流水線(xiàn)和裝配流水線(xiàn)與工業(yè)機(jī)器人相對(duì)位置正確。（二）工業(yè)機(jī)器人示教編程1.通過(guò)工業(yè)機(jī)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(pán)流水線(xiàn)工位G1的托盤(pán)中心位置，搬運(yùn)到裝配流水線(xiàn)G7、G8、G9指定的位置中。測(cè)試要求如下：1）將工件依次擺放于托盤(pán)中心位置，每次放一種工件，用末端工具對(duì)工件進(jìn)行取放操作。如表1-1所示，工件取放在裝配工位G8的對(duì)應(yīng)定位工位中，工件放到位置后，控制氣缸夾緊工件，進(jìn)行二次定位。然后，用雙吸盤(pán)將空托盤(pán)放置于托盤(pán)收集處。表1-1工件擺放說(shuō)明工件代號(hào)ABCD工件的擺放位置G8-1G8-4G8-3G8-22）將擺放完成的工件取放在如表1-2所示的成品庫(kù)G7和備件庫(kù)G9中。表1-2工件擺放說(shuō)明工件代號(hào)ABCD工件的擺放位置G7-3G9-1G9-3G9-6（三）工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)虛擬調(diào)試在數(shù)字孿生軟件中，已構(gòu)建的機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型包括工業(yè)機(jī)器人、成品庫(kù)工位G7、備品庫(kù)工位G9、裝配工位G8和工件等數(shù)字孿生模型?；趯?shí)物機(jī)器人系統(tǒng)的布局和位置，在已構(gòu)建的機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型的基礎(chǔ)上標(biāo)定模型位置，實(shí)現(xiàn)實(shí)物機(jī)器人系統(tǒng)與其數(shù)字孿生模型位置的1:1布局?；趯?shí)物機(jī)器人系統(tǒng)，在數(shù)字孿生軟件中創(chuàng)建軟件在環(huán)機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)?；跈C(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)開(kāi)放的通信協(xié)議，在數(shù)字孿生軟件中配置通信和信號(hào)，將配置的通信信號(hào)與模型驅(qū)動(dòng)接口建立映射。采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型的方式，機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)軟件在環(huán)虛擬調(diào)試。在機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)中，操作虛擬示教器進(jìn)行示教、編程與虛擬調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)將裝配流水線(xiàn)工位G7和G9的A~H號(hào)工件搬運(yùn)到裝配工位G8指定位置進(jìn)行二次定位、工件裝配、放入成品庫(kù)和拆解，拆解后將工件擺放到裝配流水線(xiàn)的指定位置。任務(wù)要求如下：1.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型設(shè)置1）基于競(jìng)賽平臺(tái)的機(jī)器人系統(tǒng)，創(chuàng)建軟件在環(huán)機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)；2）基于機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)開(kāi)放的通信協(xié)議，在數(shù)字孿生軟件中配置對(duì)應(yīng)的通信方式，并根據(jù)通信協(xié)議創(chuàng)建相應(yīng)的外部信號(hào)；3）機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型的驅(qū)動(dòng)接口與外部通信信號(hào)建立一一映射，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型。2.裝配和拆解虛擬調(diào)試在數(shù)字孿生軟件中按照表1-3放置裝配流水線(xiàn)工位G7和工位G9的工件。然后，在機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)中操作虛擬示教器進(jìn)行機(jī)器人示教、編程與調(diào)試。測(cè)試要求如下：運(yùn)行調(diào)試完成的機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)字孿生模型，要求依次自動(dòng)執(zhí)行如下任務(wù)：1）A→B→C→D組合的裝配：機(jī)器人自動(dòng)抓取裝配流水線(xiàn)G7和G9工位中的工件，放置于G8工位進(jìn)行裝配。每放置一個(gè)工件，氣缸應(yīng)立即夾緊，進(jìn)行二次定位。定位完成后，機(jī)器人抓取工件，在G8的2號(hào)工位進(jìn)行A→B→C→D組合的裝配。裝配完成后，機(jī)器人將裝配的A→B→C→D組合套件放入成品庫(kù)G7的4號(hào)工位；2）E→F→G→H組合的裝配：機(jī)器人自動(dòng)抓取裝配流水線(xiàn)G7和G9工位中的工件，放置于G8工位進(jìn)行裝配。每放置一個(gè)工件，氣缸應(yīng)立即夾緊，進(jìn)行二次定位。定位完成后，機(jī)器人抓取工件，在G8的3號(hào)工位進(jìn)行E→F→G→H組合的裝配。裝配完成后，機(jī)器人將裝配的E→F→G→H組合套件放入成品庫(kù)G7的1號(hào)工位；3）模型拆解：機(jī)器人將A→B→C→D組合套件和E→F→G→H組合套件依次搬運(yùn)至在G8任一工位中，進(jìn)行自動(dòng)拆解，拆解后放置結(jié)果如表1-4所示。（注意：拆解后的工件放在G8工位時(shí)不進(jìn)行二次定位）表1-3工件裝配前人工擺放位置工件代號(hào)ABCDEFGH工件的擺放位置G7-3G9-1G9-3G9-6G7-2G9-2G9-4G9-5表1-4拆解后擺放位置工件代號(hào)ABCDEFGH工件的擺放位置G7-2G8-1G9-4G9-5G7-3G8-2G8-4G9-6完成任務(wù)六中（一）--（三）后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)七：總控單元功能調(diào)試完成總控單元各模塊（托盤(pán)流水線(xiàn)、裝配流水線(xiàn)）的控制功能調(diào)試。裝配流水線(xiàn)的板鏈上已安裝了裝配工位、備件庫(kù)和成品庫(kù)底板，為防止裝配流水線(xiàn)移動(dòng)時(shí)可能導(dǎo)致的設(shè)備損壞，發(fā)生嚴(yán)重機(jī)械碰撞事故。操作時(shí)應(yīng)注意：1．裝配流水線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，不要超出運(yùn)動(dòng)邊界（建議左右最大位移不超260mm）；2.尋原點(diǎn)操作時(shí)，請(qǐng)注意裝配流水線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)方向，并在可運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)完成尋原點(diǎn)操作。（一）托盤(pán)流水線(xiàn)編程調(diào)試設(shè)置變頻器地址、功率、使能信號(hào)等參數(shù)。編寫(xiě)PLC控制程序和觸摸屏控制界面，實(shí)現(xiàn)倍速鏈正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制。測(cè)試要求如下：1）手動(dòng)點(diǎn)擊觸摸屏按鈕，控制倍速鏈正反向運(yùn)動(dòng)、停止運(yùn)動(dòng)；2）手動(dòng)點(diǎn)擊觸摸屏按鈕，控制各工位氣檔升降；3）手動(dòng)將托盤(pán)放置到托盤(pán)流水線(xiàn)入口處，入口光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到信號(hào)，倍速鏈啟動(dòng)正轉(zhuǎn)。（二）裝配流水線(xiàn)編程調(diào)試設(shè)置驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，編寫(xiě)PLC及觸摸屏程序，實(shí)現(xiàn)裝配流水線(xiàn)手動(dòng)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。測(cè)試要求如下：1）通過(guò)觸摸屏控制裝配流水線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)尋原點(diǎn)操作運(yùn)行；2）通過(guò)觸摸屏控制裝配流水線(xiàn)，分別運(yùn)行到G7、G8、G9工位。完成任務(wù)七中（一）--（二）后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)八：系統(tǒng)綜合任務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合工作任務(wù)如下：（一）人機(jī)交互功能設(shè)計(jì)根據(jù)綜合任務(wù)要求，由選手自行設(shè)計(jì)主控觸摸屏界面，滿(mǎn)足以下基本功能：1.主控PLC能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位、啟動(dòng)、暫停、停止等功能：1）系統(tǒng)復(fù)位為系統(tǒng)中工業(yè)機(jī)器人、托盤(pán)流水線(xiàn)、裝配流水線(xiàn)以及碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)處于初始?xì)w零狀態(tài)；2）系統(tǒng)啟動(dòng)為系統(tǒng)自動(dòng)按照綜合任務(wù)運(yùn)行；3）系統(tǒng)停止為系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)，包括系統(tǒng)中的工業(yè)機(jī)器人、托盤(pán)流水線(xiàn)、裝配流水線(xiàn)以及碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)等模塊。2．主控界面包含黃、綠、紅三種狀態(tài)信號(hào)燈：綠色狀態(tài)信號(hào)燈指示初始狀態(tài)正常，紅色狀態(tài)信號(hào)燈指示初始狀態(tài)不正常，黃色狀態(tài)信號(hào)燈指示任務(wù)完成。3．主控PLC能夠同步顯示碼垛機(jī)立庫(kù)倉(cāng)位信息（有無(wú)托盤(pán)），操控碼垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)位的選取、碼垛機(jī)啟動(dòng)、碼垛機(jī)停止、碼垛機(jī)復(fù)位等功能。系統(tǒng)的初始狀態(tài)是指：1）工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)系統(tǒng)、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、PLC處于聯(lián)機(jī)狀態(tài)；2）工業(yè)機(jī)器人處于工作原點(diǎn)；3）托盤(pán)流水線(xiàn)上沒(méi)有托盤(pán)；4）碼垛機(jī)X軸、Y軸以及Z軸處于原點(diǎn)。若上述條件中任一條件不滿(mǎn)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(shí)系統(tǒng)不能啟動(dòng)。如果網(wǎng)絡(luò)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。（二）系統(tǒng)綜合任務(wù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求：1.合格工件10個(gè)：1套I型成品所包含的工件、1套II型成品所包含的工件、不成套的工件2個(gè)；以及缺陷工件2個(gè)；所有工件存放于立體倉(cāng)庫(kù)和備件庫(kù)中，立體倉(cāng)庫(kù)中的每個(gè)托盤(pán)中放置一個(gè)工件。2.工業(yè)機(jī)器人在裝配工位G8指定位置進(jìn)行裝配；3.工業(yè)機(jī)器人裝配過(guò)程中抓取的工件為缺陷工件時(shí)，紅色指示燈亮，擺放完畢后紅色指示燈滅；4.主控系統(tǒng)根據(jù)I型和II型成品套件的設(shè)置，規(guī)劃裝配工藝；5.所有待裝配工件必須經(jīng)氣缸二次定位后，才可進(jìn)行裝配。6.工業(yè)機(jī)器人擺放工件時(shí)，必須將該工位移動(dòng)至裝配流水線(xiàn)規(guī)定的工作工位位置（見(jiàn)競(jìng)賽設(shè)備描述中裝配流水線(xiàn)的規(guī)定）。7.所有生產(chǎn)任務(wù)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；8.入庫(kù)時(shí)，參賽選手可操作主控界面和AGV啟動(dòng)系統(tǒng)入庫(kù)流程；9.入庫(kù)時(shí)，需將所有的成品，放到立體倉(cāng)庫(kù)指定的區(qū)域；10.入庫(kù)時(shí)，工業(yè)機(jī)器人從托盤(pán)收集處每次取出一個(gè)托盤(pán)，將所有待入庫(kù)物品依次放到流水線(xiàn)托盤(pán)，每個(gè)托盤(pán)只放一個(gè)物品；空托盤(pán)可以放置在托盤(pán)收集處，也可以通過(guò)返庫(kù)流程運(yùn)送到立體倉(cāng)庫(kù)的待作業(yè)工件區(qū)。11.入庫(kù)完成后，設(shè)備處于初始狀態(tài)，并且綠色指示燈0.5Hz閃爍；12.在入庫(kù)過(guò)程中，托盤(pán)在從倍速鏈流向小車(chē)的過(guò)程中，可以人工輔助工件順利運(yùn)送到小車(chē)上，其它情況下不允許人工干預(yù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；13.安全門(mén)打開(kāi)時(shí)設(shè)備停止工作，安全門(mén)關(guān)上后，進(jìn)行復(fù)位后重新運(yùn)行設(shè)備，安全門(mén)打開(kāi)時(shí)紅色指示燈亮，關(guān)閉是紅色指示燈滅。編程實(shí)現(xiàn)任務(wù)流程：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的編程環(huán)境編寫(xiě)人機(jī)界面、主控、碼垛機(jī)以及機(jī)器人等程序；完成工件的出庫(kù)、識(shí)別、空托盤(pán)的回收、不同工件的分類(lèi)、缺陷檢測(cè)、搬運(yùn)、裝配以及入庫(kù)等任務(wù)。具體任務(wù)流程如下：（1）出庫(kù)和裝配流程1）從立體庫(kù)中按照“從第1列到第7列，每1列從第1行到第4行順序”取出裝有工件的托盤(pán)，碼垛機(jī)依次放入AGV機(jī)器人，AGV機(jī)器人初始位置在立體倉(cāng)庫(kù)端；2）AGV自動(dòng)運(yùn)行至托盤(pán)流水線(xiàn)位置進(jìn)行對(duì)接，自動(dòng)對(duì)接完成后AGV上的托盤(pán)將被輸送至工件作業(yè)流水線(xiàn)上。托盤(pán)輸送完畢，AGV自動(dòng)返至立體倉(cāng)庫(kù)端，繼續(xù)放托盤(pán)，如此循環(huán)直至所有托盤(pán)輸送完畢；3）在工件作業(yè)流水線(xiàn)上，利用相機(jī)對(duì)工件進(jìn)行識(shí)別，在抓取工位，機(jī)器人根據(jù)相機(jī)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行抓取，并根據(jù)任務(wù)要求放置相應(yīng)位置，工件放置完后，抓取并放置空托盤(pán)于托盤(pán)庫(kù)中；4）按照任務(wù)要求對(duì)整個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)進(jìn)行裝配，裝配完成后將成品擺放至成品庫(kù)；5）完成所有成套機(jī)器人關(guān)節(jié)裝配、不成套配件和缺陷工件擺放任務(wù)后，裝配流程結(jié)束。（2）入庫(kù)流程1）在主控界面和AGV界面設(shè)置入庫(kù)模式，啟動(dòng)入庫(kù)流程；2）反向入庫(kù)時(shí)倍速鏈反向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人從空托盤(pán)庫(kù)收集處取空托盤(pán)于倍速鏈G1工位上，從裝配流水線(xiàn)G7、G8或者G9上每次抓取一個(gè)物品放到空托盤(pán)中；3）當(dāng)托盤(pán)運(yùn)送到倍速鏈G6工位后，輸送至AGV傳送帶；4）AGV將托盤(pán)輸送至碼垛機(jī)端后自動(dòng)停止，碼垛機(jī)對(duì)該托盤(pán)進(jìn)行入庫(kù)操作，并放到立