第46屆世界技能大賽“機器人系統(tǒng)集成項目”河南省選拔賽樣題

機器人系統(tǒng)集成工作任務(wù)書（競賽樣題）工作任務(wù)：任務(wù)1：工業(yè)機器人機械單元模型設(shè)計、工作臺面整體布局設(shè)計；機械安裝、電氣及氣動系統(tǒng)連接現(xiàn)公司新進(jìn)一套智能機械加工、打磨、裝配及檢測分揀入庫工作站設(shè)備，由于設(shè)備運輸、生產(chǎn)線調(diào)整等原因，部分機械模塊及電氣部件需要現(xiàn)場安裝和調(diào)整，作為現(xiàn)場工程人員的您需根據(jù)比賽任務(wù)和設(shè)備使用要求，進(jìn)行機械模塊的建模、布局與安裝、電氣線路以及氣動回路的安裝。任務(wù)名稱任務(wù)內(nèi)容任務(wù)要求提交成果任務(wù)1-1機械設(shè)計、安裝原料托盤、配料托盤、合格品托盤、次品托盤3D模型設(shè)計1.使用工具對工件等進(jìn)行精確測量；2.使用軟件根據(jù)測量數(shù)據(jù)按照機械設(shè)計規(guī)范設(shè)計工件3D模型；1.完成所要求產(chǎn)品的3D模型圖，同時另存為STL格式。2.完成三視圖、軸測圖及尺寸標(biāo)注工件及配件3D模型設(shè)計1.使用工具對工件配件進(jìn)行精確測量；2.使用軟件根據(jù)測量數(shù)據(jù)按照機械設(shè)計規(guī)范設(shè)計工件3D模型1.完成所要求產(chǎn)品的3D模型圖，同時另存為STL格式。；1.完成三視圖、軸測圖及尺寸標(biāo)注組件導(dǎo)入、組件和托盤布局設(shè)計與安裝1.將給定的加工組件、打磨組件、檢測組件等的3D模型導(dǎo)入到設(shè)計軟件中；2.根據(jù)給定布局圖，完成整個任務(wù)的組件和托盤的布局圖的整體設(shè)計；3.根據(jù)布局圖尺寸安裝托盤位置，要求所有工件均滿足機器人抓取要求；4.裝配工藝完整1.在設(shè)計軟件中可看到導(dǎo)入的組件模型；2.導(dǎo)入的組件模型正確；3.完成三維數(shù)字化裝配布局；4.完成二維裝配布局圖，并合理標(biāo)注尺寸；5.零部件實際安裝尺寸與布局圖標(biāo)準(zhǔn)尺寸完全一致；工業(yè)機器人末端夾具安裝1.根據(jù)現(xiàn)場安排的抓手單元，依據(jù)裝配圖完成組裝；2.裝配完成后整體運行流暢，零件不能有松動；3.調(diào)節(jié)節(jié)流閥氣流速度，氣缸完成抓取動作控制在1-3秒1.按照要求，組裝好抓手，實現(xiàn)運動。2.零件安裝松緊得當(dāng)；3.抓取動作順暢，時間滿足要求任務(wù)1-2電氣設(shè)計、連接電氣控制線路設(shè)計、連接1.根據(jù)任務(wù)要求，完成電氣原理圖的繪制；2.根據(jù)電氣原理圖，完成電路和氣路的連接；3.電路和氣路連接應(yīng)布局合理，無虛接、干涉現(xiàn)象，且綁扎工藝工整美觀，符合電氣相關(guān)規(guī)范。1.繪制完成電氣原理圖；2.正確完成電路和氣路的連接。安全光柵安裝按照圖紙尺寸安裝安全光柵安全光柵接線正確；安全光柵接線符合安全操作規(guī)程。1.安全光柵安裝布局與圖紙要求完全一致。2.安全光柵安裝無松動現(xiàn)象；3.可實現(xiàn)正常的工作流程運行，起到安全防護(hù)作用。電氣安全檢測1.上電前，必須征得裁判和技術(shù)人員同意，方可為設(shè)備上電；2.設(shè)備上電后，使用電工工具對設(shè)備外殼進(jìn)行漏電檢測，確認(rèn)無漏電故障；3.檢查急停與安全光柵、安全鎖等功能是否正常。1.上電前技術(shù)人員確認(rèn)；2.上電后，進(jìn)行漏電檢測；3.檢查安全光柵功能。任務(wù)1-3用戶文檔編寫技術(shù)文檔編寫根據(jù)設(shè)備情況和任務(wù)工作流程，編寫用戶手冊文檔完成用戶手冊文檔（一）原料托盤、配料托盤、合格品托盤、次品托盤3D模型設(shè)計根據(jù)任務(wù)書提供的原料托盤、配料托盤、合格品托盤、次品托盤實物進(jìn)行測量，使用3D模型設(shè)計軟件，設(shè)計這幾個托盤的3D模型，繪制軸測圖以及三視圖。滿足后續(xù)工作條件，不得再做修正。要求：1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到圖紙繪制準(zhǔn)確、精度盡可能??；2、所出圖紙滿足機械設(shè)計規(guī)范，滿足后續(xù)加工工藝要求。（二）工件和配件3D模型設(shè)計根據(jù)任務(wù)書提供的工件和配件實物，使用3D模型設(shè)計軟件，設(shè)計工件和配件的3D模型，繪制軸測圖以及三視圖。滿足后續(xù)工作條件，不得再做修正。要求：1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到圖紙繪制準(zhǔn)確、精度盡可能??；2、所出圖紙滿足機械設(shè)計規(guī)范，滿足后續(xù)加工工藝要求。（三）組件導(dǎo)入、組件及托盤布局設(shè)計與安裝在任務(wù)書提供的臺架圖中，將機加工組件、打磨組件、檢測組件模型文件，導(dǎo)入并形成布局設(shè)計圖；按照工作任務(wù)及自主設(shè)計的流程和工藝，將這些組件和托盤在平臺上進(jìn)行布局設(shè)計，繪出布局裝配圖。設(shè)計完成后，按照布局圖紙的設(shè)計，進(jìn)行安裝與調(diào)整。滿足后續(xù)工作條件，不得再做修正。要求：1、將給定的組件模型文件，正確導(dǎo)入到布局設(shè)計圖中；2、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到布局合理、工藝標(biāo)準(zhǔn)，凸顯工匠文化；2、選手在競賽平臺上按照任務(wù)書提供的圖紙和產(chǎn)品裝配工藝實施相關(guān)工作；3、保持平臺以及周圍環(huán)境衛(wèi)生、整潔。注：以上安裝模塊任務(wù)，根據(jù)選手自己設(shè)計的安裝圖進(jìn)行裝配，已安裝好的模塊，其位置和結(jié)構(gòu)等不得擅自改動。（下圖為樣例，正式題目中需選手自行繪制）（四）工業(yè)機器人末端夾具的安裝與布局選手根據(jù)任務(wù)書提供的裝配圖，需完成工裝夾具的組合裝配。1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到布局合理、工藝標(biāo)準(zhǔn)，凸顯工匠文化；2、選手在競賽平臺上按照任務(wù)書提供的圖紙和產(chǎn)品裝配工藝實施相關(guān)工作；3、保持平臺以及周圍環(huán)境衛(wèi)生。實際競賽抓手樣式根據(jù)最終現(xiàn)場樣式為準(zhǔn)（參考樣例）（五）安全光柵的安裝與布局根據(jù)任務(wù)書提供的配圖，將安全門鎖、安全光柵在任務(wù)平臺上進(jìn)行安裝與調(diào)整。滿足后續(xù)工作條件，不得再做修正。要求：1、選手須嚴(yán)格按照技術(shù)方案中公布的技術(shù)規(guī)范操作，做到布局合理、工藝標(biāo)準(zhǔn)，凸顯工匠文化；2、選手在競賽平臺上按照任務(wù)書提供的圖紙和產(chǎn)品裝配工藝實施相關(guān)工作；3、保持平臺以及周圍環(huán)境衛(wèi)生。（六）電氣控制線路設(shè)計、連接根據(jù)競賽現(xiàn)場的供料狀況和任務(wù)書的工作目標(biāo)要求，工業(yè)機器人各工作單元在工作臺面上布局如競賽現(xiàn)場所示，各工作單元的機械部件已安裝到工作臺面上。要求如下：已經(jīng)按設(shè)計、連接的電氣設(shè)計不得更改；根據(jù)功能要求，規(guī)劃剩余的電氣設(shè)計，完成這個系統(tǒng)的電氣原理圖，并安裝設(shè)計完成線路連接，確保機器人的輸入和輸出信號（包括安全信號）符合要求，功能完整、正常實現(xiàn)，無沖突。3、各工作單元的氣路控制互不干擾。4、電路連接應(yīng)布局合理，綁扎工藝工整美觀。注：電氣控制線路安裝任務(wù)，根據(jù)下圖電氣原理圖進(jìn)行連接（七）電氣安全檢測設(shè)備上電后，使用電工工具對設(shè)備外殼進(jìn)行漏電檢測，確認(rèn)無漏電故障，并檢查急停與安全光柵、安全鎖等功能是否正常。（八）用戶文檔編制為了使用戶更好地使用本套設(shè)備，編寫用戶使用手冊。任務(wù)2：工業(yè)機器人自動化編程與調(diào)試智能加工、打磨、裝配及檢測分揀放置工作站設(shè)備由工業(yè)機器人本體、供料單元、數(shù)控加工單元、去毛刺處理單元、裝配單元、成品庫單元、檢測模塊、上料機構(gòu)，等八個工作單元組成，各單元均為獨立模塊。一臺PLC承擔(dān)除工業(yè)機器人外其他各工作單元的控制任務(wù)，與工業(yè)機器人控制器構(gòu)主從式的控制系統(tǒng)。1-原料托盤模塊2-配料單元模塊3-電氣接線模塊4-數(shù)控加工單元5-去毛刺單元6-視覺檢測模塊7-次品托盤模塊8-正品托盤模塊9-三色指示燈10-材質(zhì)檢測模塊11-立體倉庫12-上料傳輸模塊系統(tǒng)運行時，其主令工作信號由連接到系統(tǒng)主站PLC的按鈕提供，主站與從站之間通過IO連接以及網(wǎng)絡(luò)連接交換信息。整個系統(tǒng)的主要工作狀態(tài)除了在人機界面或工業(yè)機器人示教器上顯示外，還由安裝在競賽平臺行架的警示燈顯示啟動、停止、報警等狀態(tài)。生產(chǎn)線的原料托盤模塊提供一批原料。供料托盤智能加工、打磨、裝配及檢測分揀放置工作站設(shè)備工作目標(biāo)是：把原料（塑料圓柱體）從原料托盤拾取直接送到數(shù)控加工單元完成加工，然后轉(zhuǎn)移到去毛刺單元完成去毛刺工藝成為零件，接著轉(zhuǎn)移到配料單元模塊完成圓環(huán)的裝配成為裝配部件，完成裝配后再送到檢測模塊（或通過相機）完成質(zhì)量檢測，合格的裝配部件放到合格品托盤模塊，不合格的裝配部件放到次品托盤模塊；裝配不合格，開始加工下一個零件；裝配合格，放入合格品托盤模塊，完成整個裝配過程。任務(wù)編號任務(wù)內(nèi)容任務(wù)要求提交成果任務(wù)2工業(yè)機器人自動化編程與調(diào)試模塊一：機器人零點校對1.將機器人各關(guān)節(jié)調(diào)到零點位；2.進(jìn)行零點校對記錄工作；3.檢測機器人零點是否正確。1.機器人零點校對正確；2.運行特定的零點校對檢驗程序，機器人走位正確模塊二：電氣設(shè)備安全編程1.通電設(shè)備功能測試；2.安全系統(tǒng)開關(guān)等功能均正常響應(yīng)；3.確保電氣控制線路均正常1.開關(guān)正常；2.信號正常；3.基本控制均正常；模塊三：編寫程序，示教，調(diào)試工藝流程，手動、自動運行1.對任務(wù)進(jìn)行軟件虛擬仿真；2.對任務(wù)過程進(jìn)行編程，示教，完成工藝流程的調(diào)試；3.對程序和點位進(jìn)行示教，調(diào)整；4.調(diào)試程序；5.手動運行程序；6.自動運行程序；1.工作流程完整，無遺漏；2.將工作流程仿真以視頻格式進(jìn)行保存；3.動作連貫流暢；4.無干涉，無碰撞；5.能通過示教器手動運行程序；6.能通過啟動按鈕自動運行程序；模塊四：機器人系統(tǒng)備份1.將提供的U盤插入機器人示教器的U盤接口；2.將機器人系統(tǒng)文件和編制的程序文件備份到U盤中1.U盤中正確的系統(tǒng)備份文件；2.可使用U盤備份來恢復(fù)機器人系統(tǒng)文件和程序（一）機器人零點校對1、將機器人各個關(guān)節(jié)運行到零點位置。2、記錄機器人零點校對工作，完成機器人的零點校對工作。3、檢驗機器人零點校對正確。4、檢驗完成，應(yīng)給裁判示意已經(jīng)做過零點校對工作，并讓裁判看到每個關(guān)節(jié)處在零點位置的狀態(tài)。（二）電氣設(shè)備安全編程1、智能加工、打磨、裝配及視覺檢測分揀放置工作站設(shè)備的電氣電路接線已經(jīng)完成。請根據(jù)實際接線完成機器人系統(tǒng)中I/O配置，檢查和核實確定各工作單元PLC/控制器的I/O分配（包括提供的和自行設(shè)計的兩部分），作為程序編制的依據(jù)。2、PLC/控制器編程需滿足以下要求：（1）電氣安全檢測：系統(tǒng)上電啟動時，系統(tǒng)警示燈亮綠燈；當(dāng)按下急停按鈕時，系統(tǒng)警示燈亮紅燈；當(dāng)急停按鈕松開，按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)警示燈亮綠燈。安全門和光柵動作時，打磨停止，警示燈亮紅燈。（2）功能要求：控制器如果是PLC，要求PLC的Q0.0到Q0.7與機器人的DO[101]到DO[108]做對應(yīng)。（三）工業(yè)機器人編程、示教與調(diào)試1、創(chuàng)建程序創(chuàng)建程序文件，將機器人程序命名為“PNS0015”。2、示教編程及調(diào)試使用工業(yè)機器人示教器，編寫編程和子程序，完成工作任務(wù)。實現(xiàn)如下工作流程：（1）啟動傳輸皮帶，兩秒后，使用上料氣缸推出料杯，傳輸帶運輸至皮帶末端；（2）原料（塑料圓柱體）的數(shù)控加工：工業(yè)機器人從供料托盤拾取原料（塑料圓柱體）后插入數(shù)控加工單元卡盤，卡盤定位并夾緊，等待5秒加工時間。要求原料插入深度為15毫米（偏差少于1毫米），圓柱與卡盤保持垂直，卡爪夾緊原料不松動。（3）零件的去毛刺處理：工業(yè)機器人將數(shù)控加工完成后的零件轉(zhuǎn)移到去毛刺加工區(qū)域，去毛刺工具啟動，零件圍繞去毛刺工具360°旋轉(zhuǎn)，從而將零件上遠(yuǎn)離工業(yè)機器人末端夾具的圓柱體端面完成模擬去毛刺工藝。完成整個圓周打磨時間控制在3秒-5秒之間。（4）零件裝配：檢測系統(tǒng)對裝配工位自動進(jìn)行檢測是否有不銹鋼環(huán)，工業(yè)機器人將去毛刺處理后的零件轉(zhuǎn)移動裝配單元區(qū)域的有不銹鋼環(huán)工位，通過工業(yè)機器人自動將不銹鋼環(huán)套入零件（塑料圓柱體）后成為組件。裝配件與零件之間無卡死現(xiàn)象。（5）組件檢測：工業(yè)機器人將裝有不銹鋼環(huán)的組件轉(zhuǎn)移到檢測模塊下合適區(qū)域，使用視覺識別技術(shù)，對組件進(jìn)行檢測，不銹鋼環(huán)沒有安