湘省某HRB工业机器人应用技术样题13页word资料.docx
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湘省某HRB工业机器人应用技术样题13页word资料
湖南省职业院校技能大赛
我国古代的读书人,从上学之日起,就日诵不辍,一般在几年内就能识记几千个汉字,熟记几百篇文章,写出的诗文也是字斟句酌,琅琅上口,成为满腹经纶的文人。
为什么在现代化教学的今天,我们念了十几年书的高中毕业生甚至大学生,竟提起作文就头疼,写不出像样的文章呢?
吕叔湘先生早在1978年就尖锐地提出:
“中小学语文教学效果差,中学语文毕业生语文水平低,……十几年上课总时数是9160课时,语文是2749课时,恰好是30%,十年的时间,二千七百多课时,用来学本国语文,却是大多数不过关,岂非咄咄怪事!
”寻根究底,其主要原因就是腹中无物。
特别是写议论文,初中水平以上的学生都知道议论文的“三要素”是论点、论据、论证,也通晓议论文的基本结构:
提出问题――分析问题――解决问题,但真正动起笔来就犯难了。
知道“是这样”,就是讲不出“为什么”。
根本原因还是无“米”下“锅”。
于是便翻开作文集锦之类的书大段抄起来,抄人家的名言警句,抄人家的事例,不参考作文书就很难写出像样的文章。
所以,词汇贫乏、内容空洞、千篇一律便成了中学生作文的通病。
要解决这个问题,不能单在布局谋篇等写作技方面下功夫,必须认识到“死记硬背”的重要性,让学生积累足够的“米”。
工业机器人技术应用赛项
一般说来，“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。
杨士勋（唐初学者，四门博士）《春秋谷梁传疏》曰：
“师者教人以不及，故谓师为师资也”。
这儿的“师资”，其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。
《韩非子》也有云：
“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。
这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形，但仍说不上是名副其实的“教师”，因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。
竞赛任务书
观察内容的选择，我本着先静后动，由近及远的原则，有目的、有计划的先安排与幼儿生活接近的，能理解的观察内容。
随机观察也是不可少的，是相当有趣的，如蜻蜓、蚯蚓、毛毛虫等，孩子一边观察，一边提问，兴趣很浓。
我提供的观察对象，注意形象逼真，色彩鲜明，大小适中，引导幼儿多角度多层面地进行观察，保证每个幼儿看得到，看得清。
看得清才能说得正确。
在观察过程中指导。
我注意帮助幼儿学习正确的观察方法，即按顺序观察和抓住事物的不同特征重点观察，观察与说话相结合，在观察中积累词汇，理解词汇，如一次我抓住时机，引导幼儿观察雷雨，雷雨前天空急剧变化，乌云密布，我问幼儿乌云是什么样子的，有的孩子说：
乌云像大海的波浪。
有的孩子说“乌云跑得飞快。
”我加以肯定说“这是乌云滚滚。
”当幼儿看到闪电时，我告诉他“这叫电光闪闪。
”接着幼儿听到雷声惊叫起来，我抓住时机说：
“这就是雷声隆隆。
”一会儿下起了大雨，我问：
“雨下得怎样?
”幼儿说大极了，我就舀一盆水往下一倒，作比较观察，让幼儿掌握“倾盆大雨”这个词。
雨后，我又带幼儿观察晴朗的天空，朗诵自编的一首儿歌：
“蓝天高，白云飘，鸟儿飞，树儿摇，太阳公公咪咪笑。
”这样抓住特征见景生情，幼儿不仅印象深刻，对雷雨前后气象变化的词语学得快，记得牢，而且会应用。
我还在观察的基础上，引导幼儿联想，让他们与以往学的词语、生活经验联系起来，在发展想象力中发展语言。
如啄木鸟的嘴是长长的，尖尖的，硬硬的，像医生用的手术刀―样，给大树开刀治病。
通过联想，幼儿能够生动形象地描述观察对象。
选手须知：
1.任务书共19页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。
2.竞赛任务完成过程配有两台编程计算机，参考资料放置在“D:
\参考资料”文件夹下。
3.参赛团队应在4.5小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程序文件必须存储到“D:
\技能竞赛\工位号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。
5.由于错误接线、操作不当等原因引起机器人控制器及I/O组件、智能视觉系统、PLC、变频器、AGV机器人的损坏，将依据扣分表进行处理。
6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
场次：
工位：
日期：
竞赛设备描述：
“工业机器人技术应用”竞赛在“HB-RCPS-C10型工业机器人技术应用实训平台”上进行，该设备由工业机器人、AGV机器人、托盘流水线、工件盒生产线、视觉系统和码垛机立体仓库等六大系统组成，如图1所示。
图1竞赛平台结构图
系统的主要工作目标是码垛机从立体仓库中取出工件放置于AGV机器人上部输送线，通过AGV机器人输送至托盘流水线上，通过视觉系统对工件进行识别，然后由工业机器人进行装箱。
图2为需要分拣的工件。
默认从左至右、从上到下工件编号为1-8号。
1234
5678
图2需要分拣的工件
托盘结构以及托盘放置工件的状态如图3所示，托盘两侧设计有档条，两条档条中间为工件放置区。
图3分拣工件放置于托盘中的状态
系统中托盘流水线和工件盒生产线工位分布如图4所示。
图4托盘流水线和工件盒生产线工位分布
系统中主要模块的IP地址分配如下表1所示。
表1主要功能模块IP地址分配表
序号
名称
IP地址分配
备注
1
工业机器人
192.168.8.103
预设
2
智能相机
192.168.8.3
预设
3
HMI触摸屏
192.168.8.11
预设
4
主控系统PLC
192.168.8.111
预设
5
编程计算机1
192.168.8.21
预设
6
编程计算机2
192.168.8.22
预设
任务一：
硬件安装
（一）传感器的安装
（1）安装并调试托盘流水线传感器。
安装托盘流水线上的入口光电开关、拍照工位光电开关以及抓取工位光电开关于托盘流水线正确位置，使后续编程时能够实现：
1）当托盘进入托盘流水线时，能够通过入口光电开关进行托盘计数；
2）当托盘通过拍照工位光电开关时，拍照工位阻挡气缸能够阻挡，当托盘稳定后对该托盘进行拍照，对托盘中工件进行识别；
3）当托盘经过并离开抓取工位光电开关时，抓取阻挡工位气缸能够对后续托盘进行阻挡。
托盘流水线传感器安装完毕后，效果如图1-1所示。
图1-1托盘流水线传感器布置
（2）安装安全护栏传感器
将安全护栏传感器安装在安全护栏门的正确位置，并且按照主控柜内电路图（图1-3），连接安全护栏传感器接线端子，使后续编程时能够实现：
当安全门打开时，机器人停止运动。
安全护栏中安装完安全护栏传感器，效果如图1-2所示。
图1-2安全护栏传感器位置
图1-3主控柜柜内接线端子图
完成任务一中
（一）
（1）和
（2）后，举手示意裁判进行评判！
（二）工业机器人外部工装安装
完成工业机器人末端气动手爪以及部分气路连接（其结构如图1-4所示）：
1．吸盘与吸盘支架的安装；
2．气管接头与吸盘支架的安装;
3．吸盘支架与连接杆的安装；
4．连接杆与法兰的安装；
5．吸盘手爪法兰与机械手本体固连（连接法兰圆端面与机械手本体J6关节输出轴末端法兰）；
6．气管与气管接头的连接。
表1气爪吸盘相关变量地址分配表
输出
机器人地址
输入
机器人地址
电磁阀YV1
24（模块4DO0）
压力表1
24（模块4DI0）
电磁阀YV2
25（模块4DO1）
压力表2
25（模块4DI1）
图1-4工业机器人手爪结构
气动手爪安装连接完成后，效果如图1-5所示。
图1-5气动手爪连接后的效果
完成任务一中
（二）后，举手示意裁判进行评判！
（三）视觉系统的连接
连接相机、编程计算机：
1）安装连接相机的电源线、通信线于正确位置；
2）参照图1-6连接编程计算机网线到交换机（交换机位于主控柜中），使编程计算机能够访问相机。
图1-6相机和编程计算机的连接示意图
相机连接完成后，效果图如图1-7所示。
图1-7相机连接完成的效果
完成任务一中（三）后，举手示意裁判进行评判！
（四）AGV机器人上部输送线安装与调试
完成AGV上部输送线部分部件的安装（AGV机器人上部输送线结构图及爆炸图如图1-8和1-9所示）：
1．平皮带张紧度的调节；
2．AGB小车传感器装调。
注意事项：
现场三个张紧轮处同步带已安装。
图1-8AGV机器人上部输送线结构爆炸图
图1-9AGV机器人上部输送线结构图
AGV机器人上部输送线安装完成后，效果图如图1-10所示。
图1-10AGV机器人上部输送线安装完成效果图
完成任务一中（四）后，举手示意裁判进行评判！
任务二：
视觉系统调试
智能相机的默认IP地址为：
192.168.8.3。
计算机的IP地址与智能相机IP地址在同一个网段内。
在完成任务一中视觉系统连接的基础上（如果参赛队没有完成任务一（三），由裁判通知技术人员完成，参赛队任务一（三）不得分），完成如下工作：
（一）视觉软件设定
打开安装在编程计算机上的X-SIGHTSTUDIO信捷智能相机软件，连接相机，配置并调整相机，在软件中能够实时查看现场放置于相机下方托盘中的工件图像。
实现后的界面效果如图2-1所示。
图2-1实现后的界面效果示例
完成任务二中
（一）后，举手示意裁判进行评判！
（二）智能相机的调试
（1）调整相机镜头焦距及亮度，使智能相机稳定、清晰地摄取图像信号；
（2）设置视觉控制器触发方式、Modbus参数，调试视觉控制器与主控PLC的通信；
（3）图像的标定以及样本学习任务，要求如下：
1）对图像进行标定，实现相机中出现的尺寸和实际的物理尺寸一致；
2）对托盘内的单一工件进行拍照，获取该工件的形状和位置、角度偏差，利用视觉工具，编写相机视觉程序对8种工件进行学习（8种工件赛场提供，参考表2-1）。
规定相机镜头中心为位置零点，智能相机学习的物品角度为零度；
3）编写8种工件脚本文件，使相机能够通过网络传输将视觉检测结果信息提供给主控PLC，各类工件的信息及对应地址见表2-1所示，规定每个工件占用三组地址空间，每组地址空间的第1个信息为工件位置X坐标，第2个信息为工件位置Y坐标，第3个信息为角度偏差。
4）识别图2-2所示的工件，验证相机学习的正确性。
依次手动放置安装有图2-2中的工件的托盘（每一个托盘放置1个工件）于拍照区域，在软件中能够得到和显示该编号工件的位置，角度和形状编号。
识别工件如下：
图2-2识别工件
完成任务二中
（二）后，举手示意裁判进行评判！
注意事项：
在编写相机视觉脚本程序时，由于工业机器人赛项任务提供的基础库中相机模块已经按照表2-1智能相机工件信息及对应通信地址构建，相机程序中对应工件的通信地址一定要按照表2-1进行编写。
表2-1智能相机工件信息及对应通信地址
类型
工件
Modbus通信地址
1
2
3
4
5
6
7
8
任务三：
工业机器人设置与编程调试
工业机器人控制器作为服务器端，设备号为1,其IP地址为192.168.8.103，使用ModbusTCP协议方式和主控PLC进行通讯。
（一）工业机器人系统设定
（1）工业机器人工具坐标系设定
1）设定单吸盘手爪工具坐标;
2）通过给定数据（x=0，y=161.42,z=158.28,a=-900,b=1400,c=900）确定双吸盘手爪的工具坐标。
（2）托盘流水线和工件盒生产线位置调整
打开工业机器人手爪上的激光笔，通过工业机器人示教操作，使工业机器人分别沿X轴、Y轴运动，调整托盘流水线和工件盒生产线的空间位置，使托盘流水线和工件盒生产线与工业机器人相对位置正确。
（二）工业机器人示教编程
参赛选手完成任务如下：
（1）把空托盘放置于托盘流水线1号工位，并在工件盒生产线的中间位置放置一个工件盒，如图3-1、3-2所示。
然后依次将任务二
（二）中的4种工件（图2-2）放入托盘中心位置（如图3-3所示），每次放一种工件进行工业机器人示教、编程操作：
1）用单吸盘工具坐标，将工件分别放置于中间位置工件盒（如图3-2所示）指定的四个小格中，标号：
1，2，7，8；
2）每抓取完1个工件后，用双吸盘工具坐标，将空托盘放置于托盘收集处。
（2）示教结束，重新手动依次放置4个托盘（每一个托盘中的工件位置和示教一致，且每一个托盘装有1个工件）及工件盒，工业机器人程序再现时，应能沿以上示教轨迹重复4个工件的抓取及4个空托盘收集动作。
完成任务三中
（一）、
（二）后，举手示意裁判进行评判！
图3-1托盘流水线
图3-2工件盒生产线的中间位置工位和指定四个小格示意图
图3-3示教工件摆放位置示意
（三）工业机器人系统联机测试
基于大赛提供的基础库，基础库放置于D:
\参考资料\工业机器人赛项平台程序。
编写主控PLC及智能相机程序，与工业机器人进行通信，进行联机测试。
每一个托盘中放置1个工件，一共四个托盘4种工件，工件和任务二
（二）的4种工件一致。
任务要求如下：
1．启动托盘流水线，在托盘流水线入口处参赛选手依次手动缓慢的放入4个托盘，每个托盘1个工件，工件位置随机放置，但不能放置于托盘中间位置；
2．相机在相机拍照工位对托盘上的工件进行识别，把识别结果传输给主控PLC；
3．主控PLC传输视觉识别的数据给工业机器人，工业机器人根据相机采集的数据和识别的结果，在1号工位抓取识别后托盘上的工件；
4．抓取工件后，按规定放置于工件盒生产线的对应位置（工件盒放置于工件盒生产线的中间位置，如图4中的8号工位），4种工件放置入工件盒，如图3-4所示位置。
5.托盘为空时，工业机器人把空托盘放入空托盘收集处。
图3-4工件摆放位置
6．联机测试程序应该具有暂停功能：
在工业机器人运行过程中，安全护栏操作门打开，工业机器人暂停运行。
安全护栏操作门关闭后，按下主控柜启动按钮，工业机器人继续运行。
完成任务三中（三）后，举手示意裁判进行评判！
任务四：
系统综合编程调试
（一）触摸屏与PLC变量对接
如图4-1、4-2、4-3、4-4四个触摸屏界已经提供，编写PLC程序及触摸屏程序，按照要求完成部分变量对接。
对接变量表在D:
\参考资料\HMI与PLC对接变量表.xlsx。
完成：
1）对图4-2生产线调试界面中的变量进行对接；
对接变量HMI名称如下，请填写PLC变量。
序号
HMI名称
PLC变量
备注
1
寻原点
2
点动正转
3
点动反转
4
生产线启动
5
生产线停止
6
拍照位气缸点动
7
抓取位气缸点动
2）对图4-3工业机器人监控界面的变量进行对接。
对接变量HMI名称如下，请填写PLC变量。
序号
HMI名称
PLC变量
备注
1
机器人停止
2
机器人暂停
3
机器人归位
完成任务四中
（一）后，举手示意裁判进行评判！
图4-1主控制界面
图4-2生产线调试界面
图4-3工业机器人监控界面
图4-4生产线工件数据监控界面
（二）系统程序开发与运行
人机界面切换到运行界面后，主控PLC程序应首先检查网络通信是否正常，各外围系统是否处于初始状态。
必须保证：
1）工业机器人、变频器、视觉系统以及主控PLC无报警；
2）PLC、机器人、视觉系统之间通信正常；
2）人工检验工业机器人是否处于工作原点；
3）启动AGV机器人运行至码垛机对接位置；
4）工件盒生产线回零完毕；
5）人工检验托盘流水线上没有托盘。
1.系统调试
结合HMI，编写程序实现：
生产线调试界面（图4-2）中，工件盒生产线的点动正转、点动反转和寻原点功能，托盘流水线启动和生产线停止功能。
2．系统综合编程调试
设定系统参数，编制工业机器人、PLC、触摸屏等程序，并进行调试，综合工作任务主要步骤如图4-5所示。
图4-5综合工作任务主要步骤
任务准备：
1）托盘合计8个，工件有四种，分别为任务二中的4种工件，每种工件为4个，工件总数为16个。
参赛选手人工把赛场提供的16个工件放入8个托盘，要求：
每个托盘中工件数量可以为0-3个，单个托盘中工件种类最大为3个，允许托盘为空托盘，放置的工件必须放置到托盘两条档条中间（如图3所示）。
2）参赛选手按照1）放置完工件后，把8个装有16个工件的托盘放入立体仓库。
根据现场提供的编程环境及函数库编写PLC程序，控制工件盒生产线、工业机器人等设备，完成工件的识别、空托盘的回收、不同工件的分类。
综合编程任务：
1）人工从立体库中取出装有工件的托盘，依次放入AGV机器人上部输送线，AGV机器人初始位置在立体仓库端。
2）放满三个托盘后，AGV将自动运行至托盘流水线位置进行对接，自动对接完成后AGV上的托盘将被输送至托盘流水线上。
托盘输送完毕，AGV自动返至立体仓库端，人工继续放托盘，如此循环直至8个装有16个工件的托盘输送完毕。
注意事项：
托盘输送完毕，如果AGV机器人没有自动返回，人工按AGV机器人触摸屏上的“立库方向”按钮，使AGV返回置立体仓库端；
当托盘数不足3个时，需使用人工按钮启动运输。
人工按钮为AGV机器人触摸屏上的“线体方向”按钮。
3）工件的摆放要求如图4-6所示，并且把8个空托盘机器人放入托盘收集处。
4）托盘进入托盘流水线的智能相机位置处，识别托盘中工件的种类、位置、角度等信息，并传送给PLC。
5）工业机器人抓取托盘流水线上的工件，并按照图4-6要求进行摆放，B工件盒同一小格叠放两层，且两层工件类型一样，A工件盒号和B工件盒单层摆放。
注意事项：
工件的抓取采用单吸盘，空托盘的抓取采用双吸盘。
6）工业机器人摆放工件时，对应摆放工件的工件盒必须输送至工件盒生产线的8号工位。
完成任务四中
（二）后，举手示意裁判进行评判！
图4-6工件的摆放要求
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