工业机器人技术应用

1、2015年全国职业院校技能大赛工业机器人技术应用赛项（高职组）竞赛任务书（样题）选手须知：1. 任务书共 16 页，另有电路图附件一份，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。2. 竞赛任务完成过程配有两台笔记本计算机，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. 选手提交的试卷用赛位号标识，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

2、I/O组件、智能视觉系统、PLC、变频器、AGV机器人的损坏，将取消选手竞赛资格。6. 在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。批次： 日期： 赛位号： 竞赛设备描述：“工业机器人技术应用”竞赛在“HBHX-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、托盘生产线、工件盒生产线、视觉和立库等六大系统组成，如图1所示。图1 竞赛平台结构图系统的主要工作目标是将从立体仓库上取出的工件，通过AGV机器人，搬运到托盘生产线上，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是需要分拣的工件。 1 2 3 4 5 6 7 8图2 需要分拣的工件图2中

3、默认从左至右、从上到下工件编号为1-8号。 图3 分拣工件放置于托盘中的状态托盘结构如图3所示，两侧设计有档条，两条档条中间为工件放置区。以下为本次竞赛的各项任务，请选手根据竞赛任务书，在4.5个小时内，完成竞赛设备部分硬件安装、智能相机系统调试、工业机器人示教编程、人机界面开发、控制程序编写及系统调试等任务。任务一：硬件安装（一）传感器的安装安装并调试传感器（含线体传感器、AGV对接传感器、安全护栏传感器）。图4 托盘生产线传感器布置 图5 AGV与托盘生产线信号对接位置图6 安全护栏传感器位置图7 主控柜柜内接线端子图图8 生产线转接盒接线端子图（二）工业机器人外部工装安装1. 吸盘与吸盘

4、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关节输出轴端面）；6气管与气管接头的连接。图9 工业机器人手爪结构图10 气动手爪连接后的效果（三）视觉系统的连接连接电源控制器、相机及编程计算机。（四）AGV机器人上部输送线安装与调试1主动轴的安装；2同步带传动机构的安装及调试；3从动轴的安装；4平皮带张紧度的调节；5托盘导向板的安装。图11 AGV机器人上部输送线结构爆炸图图12 AGV机器人上部输送线结构图任务二：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

5、需要与智能相机IP地址在同一个网段内。（一）视觉软件设定打开X-SIGHT STUDIO信捷智能相机软件，连接相机，配置并调整相机，可实时查看现场图像，使用软件工具箱设定作业方式，并输出监控数据，具体操作步骤及方法参考x-sight使用手册。（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MODBUS RTU端口与主控PLC的通信；3 图像的标定以及坐标摄取流程编辑，要求如下：1）智能相机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。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。

6、2）编写视觉程序，要求如下：识别1号工件，并编号，且记录该工件的位置，角度和形状。识别2号工件，并编号，且记录该工件的位置，角度和形状。 识别3号工件，并编号，且记录该工件的位置，角度和形状。识别4号工件，并编号，且记录该工件的位置，角度和形状。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，此处规定第一个信息为编号，第二个信息为工件位置信息，第三个信息为角度偏差，并把相关信息在触摸屏上显示出来。表2-1 智能相机工件信息及对应通信地址类型工件Modbus通讯地址1 2 3 4 5 6 7 8 图13软件操作示意任务三：工业机器人设置与编程调试工业机器人

7、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modbus TCP/IP协议方式。（一）工业机器人系统的设定及示教编程1打开工业机器人手爪上的激光笔，通过示教操作，使工业机器人分别沿X轴、Y轴运动，调整工件盒生产线的空间位置，使工件生产线与工业机器人相对位置正确；2在托盘中放置一种工件，置于托盘生产线1号工位，在工件盒生产线的中间位置放置一个工件盒，如图14所示。利用示教器进行工业机器人示教操作，将托盘中的工件分别放置在工件盒指定的四个小格中（标号：1，2，7，8）；图14 托盘生产线和工件盒生产线的工位3通过示教，记录该工件的位置信息，将空托盘放置在托盘收集处；

8、4示教结束，更换托盘及工件盒，工业机器人程序再现时，应能沿以上示教轨迹重复4种工件的抓取及空托盘收集动作。（此环节每完成一个工件任务需要举手示意裁判）（二）工业机器人工具坐标系建立设定单吸盘手爪工具坐标;通过给定数据（x=0，y=161.42,z=158.28,a=-900,b=1400,c=900）计算确定双吸盘手爪的工具坐标。（三）工业机器人系统联机测试编写PLC、触摸屏及智能相机程序，与工业机器人进行通信，通过操作触摸屏测试界面进行联机测试。要求如下：1 启动托盘生产线，在托盘生产线入口处放入装有一个工件的托盘；2 利用相机对工件进行识别，并在触摸屏上显示种类、坐标、角度等信息；3示教工

9、业机器人程序，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，按规定放置于工件盒生产线的对应位置；4在工件盒生产线1号工位，按规定角度将4种工件放置入工件盒的4个小格中，如图15所示，即1、2、7、8位置。 图15 工件摆放位置5暂停功能测试：在工业机器人运行过程中，按下托盘生产线上的停止按钮或安全护栏操作门打开，工业机器人暂停运行，同时触摸屏上相应指示灯闪烁。按下主控柜启动按钮，工业机器人继续运行。（此环节工作任务完成需要举手示意裁判）任务四：系统综合编程调试（一）触摸屏与PLC变量对接 以下四个触摸屏界面现场已经提供，编写PLC程序及触摸屏程序，完成变量对接

10、。图16 主控制界面示例图17 生产线调试界面示例图18 工业机器人监控界面示例图19生产线工件数据监控界面示例（二）系统程序开发与运行1系统初始状态检查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。初始状态是指：1）工业机器人、视觉系统、变频器、PLC通信正常；2）工业机器人处于工作原点；3）托盘生产线上没有托盘。启动AGV机器人，进行与码垛机器人、托盘生产线的对接。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，工作任务主要步骤如图20所示。 图20 工作任务主要步骤1）托盘和工件已经位于立体仓库中。在立体

11、仓库触摸屏操作界面随机选取20个有托盘的仓位准备出库，如图21所示。按下码垛机器人运行按钮，码垛机器人将根据选手选择的仓位顺序依次将托盘取出并送入AGV机器人上部输送线。图21 触摸屏上选择需要自动出货的货位2）AGV机器人运送工件：三个托盘装满后，AGV将自动运行至托盘生产线位置进行对接，自动对接完成后AGV上的托盘将被输送至托盘生产线。托盘输送完毕，AGV自动返至立体仓库继续取工件，如此循环直至所有工件输送完毕。3）运送托盘合计20个，工件有四种（在8种工件中任选），总数在（2430）之间。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种。4）托盘进入托盘生产线的智能相机位置处，利用相机识别托盘中工件的种类、位置、角度等信息，并传送给PLC。图22-1 工件的摆放（1）图22-2 工件的摆放（2）5）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（注：空托盘回收台最大容量为11个托盘，当达到最大容量时应自动暂停运行，待人工取走所有空托盘后可继续运行）