益阳市职业技能竞赛组织委员会

2021年 8月

益阳市第一届职业技能大赛

工业机器人技术应用项目技术文件

一、竞赛名称

2021年益阳市第一届职业技能大赛—工业机器人技术应用

二、竞赛组织机构

为确保益阳市第一届职业技能大赛取得圆满成功，成立益阳市职业技能竞赛组织委员会,统一领导大赛的全面工作。组委会下设办公室,技术评判委员会、公平竞赛委员会。办公室设市人力资源和社会保障局，具体负责大赛的组织安排和日常管理工作;技术评判委员会设市人力资源和社会保障局职业技能鉴定中心,负责评判和赛务工作;公平竞赛委员会设市总工会办公室,负责监督和仲裁工作。

三、大赛内容、形式和成绩计算

（一）竞赛内容

本次竞赛全部为实际操作，解决生产实际问题。

（二）竞赛形式及名额

本次竞赛为个人赛，不分组别。

（三）参赛对象

凡是16周岁以上，法定退休年龄以内的我市居民（含我市行政区划内的户籍居民和目前正在我市居住、工作或学习且满1年的外市户籍居民）均可报名参赛。

（四）报名条件

1.思想品德优秀；

2.具备较高的工业机器人技术应用技能水平；

3.学习能力较强，身体素质好；

4.具备较好的心理素质和较强的应变能力；

（五）成绩计算

竞赛满分为100分。

四、比赛命题原则

按照计算机及外部设备装配调试员国家职业技能标准(国家职业资格标准三级/高级工）要求，在工业机器人的集成应用等基本技能考核的基础上重点突出企业所需专业技能及新技术应用，体现现代制造技术与生产实际相结合的原则，突出职业能力考核及工匠精神要求。

五、大赛范围、赛题类型和其他

实际操作竞赛以考核工业机器人系统应用技能为主,包括仪器仪表使用及安全文明生产在实际操作竞赛过程中的考查。

（一）竞赛范围与内容

本赛项以工业机器人为核心应用单元，融合了工具快换、可编程逻辑控制器（PLC）、气动驱动、传感器、智能视觉检测、人机交互终端（HMI）等先进应用技术，将工业机器人应用编程一体化创新实训平台作为竞赛平台，参赛选手需要完成以下任务：

工业机器人系统中的配套设备机械、电气、气路系统的安装调试、智能视觉系统调试、工业机器人系统编程和调试等基本工作任务，并通过对系统的人机界面开发及控制程序设计等完成工业机器人系统的联机运行和特定流程等综合任务。

（二）比赛时间

实操比赛时间为240分钟，选手在连续不间断的240分钟内，完成工业机器人应用系统配置、编程、调试及优化任务。

（三）命题方式

由大赛组委会组织专家组统一命题。

六、比赛场地与设施

(一）比赛场地

1. 大赛工位:每个工位占地16~25m2，标明工位号，并配备大赛平台1套、电脑桌椅1套、计算机1台。

2．赛场每工位提供独立控制并带有漏电保护装置的 220V单相三线交流电源和压力0.6~0.8MPa的气源，计算机电源单独供电，供电和供气系统有必要的安全保护措施。

(二）比赛设施

1.赛项平台介绍

华中数控生产的工业机器人应用编程一体化创新实训平台，其中配置的机器人为HSR-JR603-C30型机器人。

主要设备介绍

图1 华数工业机器人应用编程一体化创新实训平台HSC型效果图

华数工业机器人应用编程一体化创新实训平台HSC型以桌面型6轴工业机器人系统HSR-JR603-C30为核心操作设备，采用夹具快速切换装置，配置多种机器人末端工具，实现设备的多种功能快速自动切换；外部设施配置有无需信息交互的斜面搬运、码垛、平面曲面绘图、简易装配等机器人工作对象，可重点进行机器人独立的应用编程训练和考核；同时配置了基于外部PLC控制的数字化仓库、垂直和旋转供料装置、皮带线输送装置、重量检测装置和工件信息读取写入的RFID装置；支撑了常用的PLC应用编程及调试的练习和考核；系统配置的变位机、机器人外部行走轴、视觉检测装置等，覆盖多种通讯方式，支撑了工业互联网技术应用的实践；另外配置的工业机器人离线编程软件对工业机器人复杂工艺编程的支持，可有效扩展工业机器人应用编程的边界，充分发挥想象力实现任何可能的机器人操作任务。

(1)、标准工作台

标准工作台以更加适合操作员操作习惯的位姿，固定了机器人及其外部设备设施的安装高度，同时为工业机器人控制柜、机器人外部设施电气控制元件提供安装孔间，并能够容纳空气压缩机等，标准工作台采用标准工业铝型材搭建，工业机器人及其外围设备设施均采用标准型材配件连接，拆卸和部署方便快捷。

图2 工作台效果图

(2)、工业机器人

工业机器人系统采用华数HSR-JR603-C30系统，包含了机器人本体，机器人控制柜、示教器、机器人连接电缆。HSR-JR603型工业机器人臂展571.5mm，负载能力为3KG，末端最大运行速度为3m/s。

图3 华数HSR-JR603效果图

(3)、夹具模块

夹具模块配置多种机器人末端工具，主要包括直手爪工具、弧形手爪工具、机器人标定尖端工具、吸盘工具。另有可自主更换安装的焊接工具、涂胶工具、打磨和雕刻工具。

图4 夹具模块效果图

(4)、变位机模块

变位机模块采用了机器人外部轴控制，其电机驱动接收机器人控制器命令，通过示教器对其进行编程和操作。变位机采用绝对式编码器，模块侧面板有零位刻线，可通过示教器校准变位机零位，运动范围通过机械限位设置为±45°。变位机减速机速比为1：50。

图5 变位机模块效果图

(5)、井式供料模块

井式供料模块由圆柱形料筒和伸缩气缸组成，圆柱型料筒内径为50mm，可同时装入机器人关节的减速机和输出法兰两种圆形物料，圆柱料筒底部配置对射型传感器检测工件有无，气缸配置磁性开关检测动作是否执行，气缸动作及其传感器信号均由PLC控制。

图6 井式供料模块效果图

(6)、皮带输送模块

皮带输送模块主要由皮带线输送机、工件上料检测传感器、工件到位检测传感器组成。皮带线输送机采用0-3000rpm直流电机驱动，运动减速比为1：50，皮带线可通过PLC控制模拟量进行调速，可控制启停。

图7 皮带输送线效果图

(7)、装配模块

装配模块为机器人组装零部件提供准确的操作工位，主要由伸缩气缸和工件定位夹紧块组成。

图8 装配模块效果图

(8)、检测模块

检测模块有视觉检测和物料重量检测，视觉检测部分主要包含相机、光源、控制器、通讯软件和应用软件，重量检测模块包括力传感器、信号放大器和PLC的模拟量输入功能。

图9 视觉模块效果图

图10 称重模块效果图

(9)、仓储模块

仓储模块含4层*3个存储位，工件最大存储尺寸直径65mm*高度100mm；下面两层配置有共6个工件检测传感器，检测距离最大15mm，传感器信号集成于远程IO模块，与PLC控制器通过modbus_TCP进行信号交互。用于放置机器人关节装配的工件和成品，上面两层未配置传感器，可用于存放复杂工艺编程的工件。

输出法兰          减速机    电机盖板   电机转子    电机壳体      物料筒体

图11机器人关节装配工件

图12 复杂工艺编程工件

图13 数字化立体仓库

(10)、旋转供料模块

旋转供料模块具有6个工件放置位，沿圆盘圆周方向阵列。旋转供料装置采用步进电机驱动，由PLC控制其运动，配置1：80速比的谐波减速机，运动平稳，精度高。旋转供料平台配置零位校准传感器、工件状态检测传感器。

图14 旋转供料模块效果图

(11)、RFID模块

RFID模块采用西门子RF读取器和通讯模块，与西门子PLC无缝集成，应用西门子电子标签管理软件，可快速编写物料追溯系统。

图15 RFID模块效果图

(12)、标定尖

标定尖用于标定机器人工具坐标，标定尖可安装在工作台任意机器人可达位置，便于机器人校准工具坐标。使用标定尖校准机器人工具坐标时，机器人末端使用尖端工具。

图25 标定尖

2.设备主要配置

表 1、工业机器人应用编程一体化创新实训平台（HSC型）配置清单

（三）.耗材及配套工具

1.耗材

根据大赛需要，赛场提供耗材见表2。

表2 赛场提供耗材

3.工具、仪器

比赛工具（选手自带）仪器见表3。

表3 工具、仪器

（四）.选手防护装备

参赛选手必须按照规定穿戴防护装备，且只允许选手现场使用表中所示防护用具，见表4，违规者不得参赛；

表4、选手必备的防护装备

注意：选手禁止携带电动工具以及易燃易爆、U盘、智能电子设备等与大赛无关的物品，违规者取消比赛资格。

七、比赛赛题

本赛项以工业机器人为核心应用单元，融合了工具快换、可编程逻辑控制器（PLC）、气动驱动、传感器、智能视觉检测、人机交互终端（HMI）等先进应用技术，将工业机器人应用编程一体化创新实训平台作为竞赛平台，参赛选手需在4个小时内完成以下任务：

工业机器人系统中的配套设备机械、电气、气路系统的安装调试、智能视觉系统调试、工业机器人系统编程和调试等基本工作任务，并通过对系统的人机界面开发及控制程序设计等完成工业机器人系统的联机运行和特定流程等综合任务。

八、比赛评分标准制定原则、评分方法、评分细则及技术规范

(一）评分标准制定原则

依据参赛选手完成的情况实施综合评定。评定依据工业机器人技术应用技能大赛技术方案中明确的技术规范,按照技能大赛技术裁判组制定的考核标准进行评分,全面评价参赛选手职业能力，本着“科学严谨、公正公平、可操作性强、突出工匠精神”的原则制定评分标准。

（二）评分方法

1．基本评定方法

裁判组在坚持“公平、公正、公开、科学、规范”的原则下，各负其责，按照制订的评分细则进行评分。

现场评分:裁判组在比赛过程中对参赛选手的安全文明生产以及系统安装调试情况进行观察和评价进行现场评分。

成绩汇总:实操比赛成绩经过加密裁判组解密后与选手理论成绩进行加权计算，确定最终比赛成绩，经总裁判长审核、仲裁组长复核后签字确认。

2．相同成绩处理

总成绩相同时，以实操总成绩得分高的名次在前;总成绩和实操比赛总成绩相同时，系统工作运行效率得分高的名次在前;总成绩、实操比赛总成绩和运行效率也相同时，完成工作任务所用时间少的名次在前;总成绩、实操比赛总成绩、运行效率和完成工作任务用时均相同时，工业机器人动作控制程序与PLC主控程序设计得分高的名次在前;总成绩、实操比赛总成绩、运行效率、完成工作任务用时、工业机器人动作控制程序与 PLC主控程序设计得分均相同时,职业素养与安全意识项成绩高的名次在前。

（三）评分细则(评分指标)

表5、评分细则

（四）评分方式

1．完全采用客观化评分，评分项内无主观分值;

2．按照客观的任务动作表现形式进行客观评分，无动作表现者均不得分。

九、选手须知

1.参赛选手必须持本人身份证和选拔赛组委会签发的参赛证参加竞赛。且按要求准备安全用品。

2.操作技能竞赛提前30分钟到赛场检录、抽取工位号。竞赛前20分钟进入赛场核对现场提供的设备、器件、材料等，整理工具；竞赛开始后方可进行操作。竞赛开始后迟到15分钟者不得参加竞赛。

3.各种与大赛相关的软件和相关资料统一由大赛组委会提供，参赛选手不得自带软件和相关资料。

4.实际操作竞赛按实际抽签进行。选手休息、饮食和如厕时间均计算在竞赛时间内，竞赛过程中严禁接受任何形式的场外指导。

5.竞赛期间参赛选手不得离场，不得携带手机等移动通信或上网设备、移动存储设备、纸质资料等与竞赛无关的物品。

6.竞赛过程中，参赛选手须严格遵守安全操作规程及劳动保护要求，接受裁判员、现场技术服务人员的监督和警示，确保设备及人身安全。

7.因突发情况导致选手中断竞赛，经确认后由裁判长视具体情况做出裁决。

8.参赛选手若提前结束竞赛，应向裁判员举手示意，竞赛终止时间由裁判员记录，参赛队结束竞赛后不得再进行任何操作。

9.参赛选手需按照竞赛任务书要求完成竞赛，并整理现场。