2016年江苏省高等职业院校技能大赛工业机器人技术应用赛项竞赛规程

工业机器人技术应用赛项竞赛规程

一、赛项名称

工业机器人技术应用

二、竞赛目的

通过技能大赛,展示参赛选手维护、调试、操控机器人的技能，检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养；引导职业学校关注行业在“工业机器人技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用；促进工学结合人才培养和课程的改革与创新；促进智能机器人技术（机器人设备安装、调试、维护、使用）的普及；提升高职学院专业教师的指导水平。

三、竞赛方式

竞赛为团体赛。每支参赛队最多由6人组成，其中领队1人（可由指导教师兼任），参赛选手3人（其中队长1名），指导教师2人。

四、竞赛内容

参赛选手在规定时间（4小时30分）内，以现场操作的方式，根据赛场提供的有关资料和赛项任务书，完成基本赛项任务及综合赛项任务：

基本赛项任务：

1.六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试。

2.生产线空间位置调整、传感器安装调试及基本功能调试。

3.六关节机器人基础设定、标定、现场示教编程及与PLC通信链路的建立及测试。

4.AGV机器人磁导条安装及定位。

5.视觉系统设定、赛场提供包装盒工件库建立及坐标变换。

6.六关节机器人安全工作区间建立。

7.PLC、HMI、六关节机器人联调测试。

综合赛项任务：

1.参赛选手将放置小包装食品的托盘手动放置在磁导AGV上，磁导AGV每次可以携带3个托盘，参赛选手手动启动AGV。

2.磁导AGV沿着地上铺设的磁导线运动对接到托盘流水线，将托盘放入托盘流水线上。

3.托盘流水线上设置了视觉检测系统，通过对托盘上的各种食品进行图案或外形识别，区分出不同的小包装食品。

4.参赛选手通过工业网络程序操控多关节机器人抓取托盘上不同规格的小包装食品，根据赛项任务书的要求，放入位于礼品盒流水线上的礼品盒中指定格子完成分类包装。每个礼品盒分为多个小格，每小格从下往上可以叠加放置2-4个同类食品；不同小格放置的食品种类是不同的（同一小格叠加放置的食品是同一种类的），具体在赛项任务书中有明确规定。比赛共需要完成3个礼品盒的包装。

五、竞赛试题

（一）采取提前公开竞赛样题的方式进行比赛，赛前一个月公布样题。

（二）备有10套以上竞赛用试题，每场次比赛试卷由赛点裁判组现场随机抽取。

六、成绩评定及公布

1.组织分工

在大赛组委会的领导下成立由检录组、裁判组、监督组和仲裁组组成的成绩管理组织机构。具体要求与分工如下：（1）检录工作人员负责对参赛队伍（选手）进行点名登记、身份核对等工作。检录工作由赛项承办院校工作人员承担。

（2）裁判组实行“裁判长负责制”，设裁判长1名，全面负责赛项的裁判管理工作并处理比赛中出现的争议问题，以及足够数量的裁判员。

（3）裁判员根据比赛需要分为加密裁判、现场裁判和评分裁判。

加密裁判：负责组织参赛队伍（选手）抽签，对参赛队信息、抽签代码等进行加密；加密裁判不得参与评分工作。

现场裁判：按规定做好赛场记录，维护赛场纪律，评定参赛队的现场得分；

评分裁判：负责对参赛队伍（选手）的比赛任务完成、比赛表现按赛项评分标准进行评定。

（4）监督组对裁判组的工作进行全程监督，并对竞赛成绩抽检复核。

（5）仲裁组负责接受由参赛队领队提出的对裁判结果的申诉，组织复议并及时反馈复议结果。

2.成绩管理程序

参赛队伍的成绩评定与管理按照严密的程序进行，见成绩管理流程图。

检录、抽签

确定上场次序

或赛位

参赛队赛位登记

监督组监督赛位信息

保密室保存

加密封存

3.成绩评分

（1）现场评分

现场裁判依据现场打分表，对参赛队的操作规范、现场表现等进行评分。评分结果由参赛选手、裁判员、裁判长签字确认。

（2）过程评分

根据参赛选手在分步操作过程中的规范性、合理性以及完成质量等，评分裁判依据评分标准按步给分。

（3）抽检复核

为保障成绩统计的准确性，监督组对赛项总成绩排名前30%的所有参赛队伍的成绩进行复核；对其余成绩进行抽检复核，抽检覆盖率不得低于15%。监督组将复检中发现的错误通过书面方式及时告知裁判长，由裁判长更正成绩并签字确认。错误率超过5%的，则认定为非小概率事件，裁判组需对所有成绩进行复核。

4.成绩公布

赛后公布比赛成绩。

七、竞赛环境 参赛队比赛

评分裁判 评分成绩 竞赛作品 评分成绩 成绩汇总 加密信息解密 成绩公布

监督组抽查

2.赛场主通道宽3m，符合紧急疏散要求。

3.赛场提供稳定的水、电、气源和供电应急设备，并有保安、、消防、设备维修和电力抢险人员待命，以防突发事件。

4.根据赛项特点，用挡板隔离成竞赛区域构成竞赛单元，赛位面积在32㎡左右。

5.赛场布置5个赛位，备用赛位1个。基本配置为6个赛位。各单元均提供三相五线制交流380V、单相交流220V电源供电设备及0.8Mpa压缩空气气源，并为每位参赛选手提供一套防护用品。

6.赛场设维修服务、医疗、生活补给站等公共服务区，为选手和赛场人员提供服务；设有指导教师参观的专门通道；设有安全通道，大赛观摩、采访人员在安全通道内活动，保证大赛安全有序进行。

7.赛事单元相对，确保选手开展比赛，不受外界影响；赛区内包括厕所、医疗点、维修服务站、生活补给站、垃圾分类收集点等都在警戒线范围内，确保大赛在相对安全的环境内进行。

八、技术规范

（一）相关知识与技能

1.机电技术应用

2.机电设备安装与维修

3.链传动、带传动、齿轮传动等典型机械传动技术、气动控制技术

4.变频调速、步进驱动系统、交流伺服驱动系统原理与应用

5.PLC自动控制技术

6.运动控制技术及精确定位控制技术

7.视觉识别技术

8.机器人控制技术

（二）相关职业标准

校企结合，嵌入相关职业资格标准要求。

1.维修电工国家职业标准（职业编码6-07-06-05）

2.工具钳工国家职业标准（职业编码6-05-02-02）

3.装配钳工国家职业标准（职业编码6-05-02-01）

4.机械设备安装工国家职业标准（职业编码6-23-10-01）

5.可编程控制系统设计师国家职业标准（职业编码X2-02-13-10）

九、技术平台

大赛设备指定供应厂商为：南京埃斯顿自动化股份有限公司、江苏汇博机器人技术有限公司和长春合心机械制造有限公司。

技术平台组成如图1所示：

图1 比赛设备组成 标准控制柜 立体仓库

码垛机 AGV 磁性导引轨道 AGV 运料系统 托盘流水线 礼品盒流水线 多关节机器人

（一）主要技术参数

项目参数数值电源规格AC380V / 50Hz / 8KW

气源规格进气管φ 1 2； 0.5-0.8Mpa

环境温度－5℃～+45℃

相对湿度≤96%

系统整体场地尺寸（长×宽）mm：8000×4000

码垛机——立库系统仓位数28个

仓位容积（长×高×深）mm：320X267X256 仓位承重>5kg

X轴行程1372mm

Y轴行程920mm

Z轴行程827mm

X轴移动速度（最大）227mm/s

Y轴移动速度（最大）680mm/s

Z轴移动速度（最大）552mm/s

AGV运料系统行走速度最大720 mm/s 输送带速度最大554mm/s 电源电压48V

托盘流水线输送速度最大554mm/s

礼品盒流水线输送速度最大554mm/s

安全防护网外形尺寸（长×宽×高）mm：3000×3000×1300

（二）结构组成与功能

1.立体仓库

立体仓库用万能角钢组装而成。仓库总长约2800mm，高度约1900mm，共有4层7列28个仓位，最下层仓位距地面高度约781mm。仓位入口尺寸长为320mm，高为235mm，仓位深度为300mm。每个仓位内都有定位装置，保证托盘在货架内准确就位。

2.码垛机

码垛机在地轨上运行，并用滚轮侧面导向。码垛机沿铁轨运行（X 轴)距离为1372mm，货叉水平运行（Y轴）距离为920mm，货叉垂直运行（Z轴）距离为827mm。X轴方向的运动采用高精度蜗轮减速装置，使机器具有一定的自锁性。Y轴方向的运动采用齿轮——双齿条行程倍增机构，并采用滚动导轨支承，结构紧凑，定位精度好。Z方向的运动采用链条提升机构并采用直线轴承导向。X、Z轴方向配有工业级条码定位系统，定位精度极高。机器具有较高的安全防护要求，X轴、Z轴驱动电机均带有刹车装置，保证机器断电后立即停车。同时X轴和Y轴运动都带有防撞装置。码垛机X轴、Z轴采用激光条码识别器绝对值定位，定位精度1mm。激光条码识别器采用485通信方式由PLC统一控制。

基础底板由型材和钢板组成，码垛机和货架都直接安装在底板上，码垛机、货架和底板组成了一个相对的整体。底板用8个避震脚支撑在地面上，地板上还安装有对射式传感器，用于AGV与码垛机之间的通讯。

3.AGV运料系统

AGV运料系统的外形尺寸为：长820mm，宽480mm，高774mm，总质量约70kg，载重为200N，采用磁导式循线方式，行走电机采用两台带电磁抱闸装置的步进电机，实现差速控制，最高速度为0.72m/s，定位精度为±5mm，AGV前后均有碰撞保护装置，实现碰撞后立即断电停车。

AGV上部为平带输送装置，采用步进电机驱动，实现与流水线及码垛机对接以运送货物，上有3个货位(一次最多运送３个货物)，每个货位均有传感器以检查货物装载状态。皮带离地面高度为774mm，输送带前端有电磁铁控制的阻挡机构。

AGV安装有用于操作及显示使用的７吋触摸屏以及一个三色塔灯（AGV工作警示灯），其控制采用PLC控制系统，可与托盘流水线及码垛机进行实时通讯，保证相互之间信息交流及工作对接。

AGV主要参数规格如下：

外形尺寸：（长×宽×高）720mm×480mm×610mm

直线运行速度：18m/min 弯道运行速度：10～15m/min

纵向地标定位精度：±3mm 横向地标定位精度：±3mm

最小转弯半径：650mm

额定载重：30Kg最大载重：50Kg

自动导引传感器：专用磁导循迹传感器

电源：磷酸铁锂电池组DC48V 24AH

充电方式：外置充电器

最大噪音：≤70db

4.托盘流水线系统

该单元下部为铝型材框架，其上面安装的对射式传感器，用于AGV运料系统与托盘流水线系统之间的通讯。上部输送装置采用交流电机驱动的倍速链传动，并在第2、4工位前端下方放置止动气缸，1、2、4、6工位放置电感式接近开关（最前方为第1工位），传动平稳且定位精度高。输送带总长1200mm，宽度622mm，离地面高度774mm，最多可容纳6个托盘。托盘流水线的入口处成喇叭形状且加装流利条导向。系统侧面还有1个托盘回收装置。如图2所示。

图2 托盘流水线示意图

图2 托盘流水线示意图

托盘采用透明形式，在4#工位下部安装有LED照明灯，4#工位上部安装有视觉识别系统。因此4号工位为物料识别工位。托盘经过视觉识别后，排队进入1、2、3工位，其中1#工位为机器人分类抓取工位，待1#工位托盘物料全部抓取完毕后，机器人将空托盘抓取放入托盘搜集处，可以进入下一托盘物料的分类抓取。

5.礼品盒流水线系统

如图3所示，下方为铝型材框架，上方采用板链输送。板链上方有定位元件，3个礼品盒固定在板链上不会滑动。采用步进电机驱动，运动精度高，可以进行双向运动。板链输送带上安装有原点、极限行程开关，配合步进电机的运动，可以精确定位礼品盒具体位置。输送带上方还可安装对射式传感器，用于检测礼品盒位置。输送带长度为2000mm，宽度为600mm，离地面高度774mm。礼品盒流水线从左到右设为1-5工位，当前礼品盒处于2 3 4工位，定义为礼品盒A、B、C，机械手装载3号工位的礼品盒，即B礼品盒。若礼品盒内某一规定品种的格子已经装满，可以通过礼品盒的正反向双向运动更换工作礼品盒。

6.多关节机器人

多关节机器人，6个自由度，最大负荷>=16KG，臂展>1.5m。机器人第六轴安装有气动真空吸盘的工作爪。PLC通过通信方式控制机器人抓取托盘内的物料放置在礼品盒中规定的格子内，并将空托盘放置入托盘搜集处。如图4所示

图3 礼品盒流水线图4 六关节机器人工业机器人参数如表3所示：

表3 工业机器人参数

结构形式6-DOF串联关节

负载能力20KG

驱动方式全伺服电机驱动

重复定位精度±0.08mm

每轴最大运动范围关节1 ±180°

关节2 65°～-145°关节3 175°～-65°关节4 ±180°

关节5 ±135°

关节6 ±360°

每轴最大运动速度关节1 170°/S 关节2 165°/S 关节3 170°/S 关节4 360°/S 关节5 360°/S 关节6 600°/S

最大展开半径1722mm

通信方式MODBUS TCP/IP

本体重量220Kg（不含安装底座）

操作方式示教再现/编程

供电电源三相 380V、50Hz、5KW

7.安全防护网

金属防护网结构，长宽各3米，高1.3米，防护网上开有2个安全门，门打开时机器停止工作。

8.控制系统网络拓扑结构图

5

控

制系统网络拓扑图

（二）设备主要配置

竞赛设备和器材一览表

序号名称规格数

量

单

位

备注

1

机

械

系

统立

体

仓

库

仓库总高约1900mm，宽度约2800mm,每个

仓位容积约为320mmX235mmX300mm,共有

28个仓位。

1 台

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

2 码

垛

机

器

人

X行程2.4米，Y行程约1米，Z行程1.3

米（变频器控制）X轴方向的运动采用蜗

轮减速装置，具有一定的自锁性。同时，

X、Z轴方向配有工业级条码定位系统，X

轴、Z轴的驱动电机还带有刹车装置，保

证机器断电后立即停车。X轴和Y轴运动

都带有防撞装置。

1 台

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

3 基

础

底

板

基础底板由型材和钢板组成，共有2块基

础底板，其中1块底板用于安装仓库与码

垛机器人，另1块则安装在多关节机器人

下方。

2 块

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

4 AGV

机

AGV运料系统由下部车架和上部输送装置

组成。下部车架由电机、驱动轮、辅助轮、

1 台

长春合心机械制

造有限公司

器人电池和框架等零件组成。2个步进电机带

动驱动轮控制小车沿磁导运动，4个辅助

轮控制小车的平衡。上部输送装置采用皮

带传动，皮带离地面高度为774mm，输送

带前端有电磁铁控制的阻挡机构。机身上

装有7.5吋HMI一台。机器配有24A/H动

力车用锂电池一组，输出电压48v，机器

质量约50kg。

型号：WXR-480-Ⅱ。

江苏汇博机器人

技术有限公司

5 多

关

节

机

器

人

多关节机器人，6个自由度，最大负荷

20KG,臂展>1.5m（含控制柜）

HR20-1700-C10。

1 台

南京埃斯顿自动

化股份有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

6 托

盘

流

水

线

系

统

该系统下方用铝型材组成一个框架，上面

安装了对射式传感器，用于与AGV运料系

统通讯。上部输送装置采用倍速链，并用

步进电机驱动。输送带总长1200mm，宽度

622mm，离地面高度774mm，并在第2、4

工位前端下方放置止动气缸，1、2、4、6

工位放置光电开关（最前方为第1工位）。

托盘流水线的入口处成喇叭形状且加装

流利条导向。系统侧面还有1个托盘回收

装置。

1 台

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

7 安

全

防

护

网

长宽各3米，高1.3米，防护网上开有2

个安全门，门打开时机器停止工作。

1 组

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

8 礼

品

盒

流

水

线

系

统

该系统下方也是用铝型材组成一个框架，

上方采用板链输送。板链上方有定位元

件，保证礼品盒在板链上不会滑动。输送

带零位、工作位传感器，用于检测礼品盒

位置。输送带长度为2000mm，宽度为

600mm，离地面高度774mm。

1 台

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

9 控

制

系

统

机

器

人

控

制

1 只

南京埃斯顿自动

化股份有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司柜

10

系

统

控

制

柜

（

含

底

盘）

800mm*600mm*2000mm标准工业控制柜一

台或码垛控制柜一台、系统控制柜一台。

1 只

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

11 工

业

网

络

系

统

含MODBUS TCP/IP、CANOPEN、modbus RTU

等工业协议，8口工业交换机。

1 套

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

12

视

觉

系

统

（

含

控

制

器）

工业级相机、带通信口。附标准特征库。 1 套

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司

13

移

动

电

脑

台

用于放置计算机，下方装有万向轮，其中

两个带制动，尺寸：560mm×600mm×

1020mm。

2 张

长春合心机械制

造有限公司

江苏汇博机器人

技术有限公司十一、成绩评定

（一）评分标准

本赛项成绩满分为100分。参赛队的成绩由运行任务分（占总分

90%）和职业与安全意识分（占总分10%）组成。

1.运行任务分：90分（其中基本任务60分，综合任务30分）

（1）六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试。5分（2）生产线空间位置调整、传感器安装调试及基本功能调试。5分

（3）六关节机器人基础设定、标定、现场示教编程及与PLC通信链路的建立及测试。15分

（4）AGV机器人磁导条安装及定位。5分

（5）视觉系统设定、赛场提供包装盒工件库建立及坐标变换。10分

（6）六关节机器人安全工作区间建立。10分

（7）PLC、HMI、六关节机器人联调测试。10分

（8）AGV机器人将托盘运输到托盘流水线，每运输1个托盘，可以得分，此项总得分为8分；

（9）多关节机器人抓取托盘上的小包装食品，将各种小包装食品按照工作任务书要求放置在礼品盒的指定位置，每正确放置1个食品，可以得分，此项总得分为22分；

全部任务完成后，裁判记录参赛队所用的比赛时间。

2.职业素养分：10分

职业素养分由该场比赛裁判按照参赛队以下方面表现进行评定：（1）公平竞赛，遵守赛场纪律；

（2）遵守操作规程，安全、文明参赛；

（3）冷静、高效，分工合作，一丝不苟；

（4）着装规范整洁，爱护设备，保持竞赛环境清洁有序；

（5）抗工作环境干扰能力强、善于与裁判沟通。

3.违规扣分选手有下列情形，需从比赛成绩中扣分：

（1）在完成工作任务中，出现电路短路故障扣10分；

（2）在完成工作任务的过程中，因操作不当导致人身或设备安全事故，扣10～20分，情况严重者取消比赛资格；

（3）在完成工作任务的过程中违反操作规程或因操作不当，未造成设备损坏或影响其他选手比赛的，扣5～10分；造成设备损坏或影响他人比赛情节严重的报竞赛执委会批准，由裁判长宣布终止比赛，不计竞赛成绩；

（4）参赛选手有不服从裁判、扰乱赛场秩序等行为扣10分，情节严重的，取消参赛队竞赛成绩。有作弊行为的，取消参赛队参赛资格；

（5）违反赛场纪律，依据情节轻重，扣1～5分。情节特别严重，并产生不良后果的，则报大赛组委会批准，由裁判长宣布终止该选手的比赛；

（6）裁判宣布竞赛时间到，选手仍继续操作的，由现场裁判负责记录扣1～5分，情节严重，警告无效的，取消参赛资格。

4、成绩排名

参赛队的成绩为职业素养分和任务得分之和，比赛成绩按照总得分从高到低排列，若总得分相同，则按照任务得分排名，得分高的队伍排名在前；若任务得分相同，则按照完成比赛任务的时间排名，完成时间少的队伍排名在前；若完成任务的时间相同，则由裁判组综合评定。

（二）裁判方法

1.赛项裁判组负责赛项成绩评定工作，每2位裁判为一小组，负责1个赛位的现场执裁工作。

2.裁判评分方法：采用过程评分，对于各台机器人完成的每一个动作，由2名评分裁判对照评分表即时判分。

3.两名记分员在监督人员现场监督下，对参赛队的评分结果进行分步汇总，所有步骤成绩的汇总值作为该参赛队的最后任务得分，最终生成参赛队总成绩表，由裁判长签字确认后，将工作任务书、评分表等相关纸质文档进行封存签字，移交到执委会。

4.评分表中所有涂改处均需向裁判长说明并备案；在复查中发现的问题均需向裁判长说明并备案。

5.最终将比赛所有资料交大赛组委会汇总，所有裁判员未经组委会同意不得泄露比赛试题和比赛成绩，比赛结果由大赛组委会进行公

布。

十二、申诉与仲裁

（一）申诉

1.参赛队对不符合竞赛规定的设备、工具、软件，有失公正的评判、奖励，以及对工作人员的违规行为等，均可提出申诉。

2.申诉应在竞赛结束后1小时内提出，超过时效不予受理。申诉时，应按照规定的程序由参赛队领队向赛项仲裁工作组递交书面申诉报告。报告应对申诉事件的现象、发生的时间、涉及到的人员、申诉依据与理由等进行充分、实事求是的叙述。事实依据不充分、仅凭主观臆断的申诉将不予受理。申诉报告须有申诉的参赛选手、领队签名。

3.赛项仲裁工作组收到申诉报告后，应根据申诉事由进行审查，3小时内书面通知申诉方，告知申诉处理结果。

4.申诉人不得采取过激行为难、攻击工作人员，否则视为放弃申诉。

（二）仲裁

赛项设仲裁工作组接受由代表队领队提出的对裁判结果等方面问题的申诉。赛项仲裁工作组在接到申诉后的2小时内组织复议，并及时反馈复议结果。仲裁工作组的仲裁结果为最终结果。