噶米湘省某HRB工业机器人应用技术样题

1、湖南省职业院校技能大赛工业机器人技术应用赛项竞赛任务书选手须知：1. 任务书共二9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“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“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、PLG变频器、AGV机器人的损坏，将依据扣分表进行处理。

2、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-C1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。立体仓库码垛机AGV机器人托盘流水线视觉系统工业机器人工件盒生产线图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。1

3、2345678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3HMI触摸屏192.168.8.11预设4主控系统PLC192.168.8.111预设5编程计算机1192.168.8.21预设6编程计算机2192.168.8.22预设任务一：硬件安

4、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。0光栩快J工位光电开关锂虹位光掰幻图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

5、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1345Ta9W廿IS13141£H.17Hw203122Z3TnU1112丄MPE山TlVBTOCXIriPE022OS'SnAtA-B+B-PE安全护栏舊!S器摟线豪子1¥34s4-T910113194SIjfl廿1921却！上S252S293031X04X05wCHICONggY4fiTITYMT45130IS JI133PB女叹叹MVJffi机n机止牧通讯AGV

6、 光a A 对畚 A 使其DI11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YV124 （模块 4 DO0压力表124 （模块 4 DI0 ）电磁阀YV225 （模块 4 DO1

7、）压力表225 （模块 4 DI1 ）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。交换机（位于主控电柜内）网线相机图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）AG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

8、装（AG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、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1-8 AGV机器人上部输送线结构爆炸图托鑫导向板图1-9 AGV机器人上部输送线结构图已安装好AGM器人上部输送线安装完成后，效果图如图1-10所示图1-10 AGV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

9、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-SIGHT STUDIO!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

10、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个信息为工件位置丫坐标，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

11、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：1号.3号固 4号7号q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11: 1DOU： X 坐痣100?: ¥坐标1004；角 S2： 1006： X 坐标 3： 1012： X 坐标 1008： ¥坐标1014： Y坐标1010

12、； 角度1016： 角度21: 1010: 坐标1020： ¥坐标1022：角度2： 1024： X 坐标 3： 1030： X 坐标 1026； ¥坐标1的2： ¥坐标1028；角度1034；角度31： 1036： X 坐肓1038； Y坐标1040； 角度2： 1042： X 坐标 3： 104B： X 坐标1044： Y坐标120： ¥坐标1046i 角度1052： 肃度411）54： X 坐标1056s Y坐标1058： 角度2： 1060： X 坐标 3： 1066： X 坐标 1062： ¥坐标1068： ¥坐标1064：

13、角度1070；角度511： 1072： X 坐标 in?4： 丫空标 1D76：角度2： 1078： X 坐标 3： 1084： X 坐标 1080： Y坐标1086： ¥坐标1082=角度10881 角度61: L090： X 坐标1092： /坐标1094：希度无1096：K坐标3:1102:K坐标1098：Y坐标1104：Y坐标1100：角度1106：角度71: 1108： X 坐标1110: Y坐怖1112：角雯2: 1114； K 坐标 3: 1120: X 坐标 1116； ¥坐标1122： Y坐标1118：角度1124=角度1： 1126； % 坐标1178：

14、 Y坐标1130；毎 42： 1132： X 坐标 3： 1138： 1134： ¥ 坐标1140：X坐标¥坐标角度1136 角度1142: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=90°）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

15、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，

16、 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8号工位8号工位中间位置工件盒61靠近机器人侧靠近机器人侧图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，基础库放置于参考资料工业机器人赛项平台程序。编写主控PLC及智

17、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PLC3.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

18、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。8号工位靠近机器人侧图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

19、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!9- HR Fra状査文卒Chinkills11:13:49I工斗食线未h峠贞！ UiH如dnal11:1U49 ZUlS/6y2 I二之停止故両！ EhticieneySt却 I回団口酉 EHDDDQiDDDQBIDU码放模式匸口报警壅操柞界面IH

20、业机器人I生产线|工件数步| 报警界面|图4-1王控制界面生产线ChinaSkills托盘生产线生产线启动 牛产线停止拍照位吒缸点动 抓取位气缸点动 AGV对接光电点动遠度设定匚+80审托盘数量L+0-J 1相机系数报警复雹操作界面| T业机器片|生产线11工件数据11报警询图4-2生产线调试界面工业机器人ChinaSkills机器人状态PLC状态工具编号)E相机拍照托盘数据清除机器人启动 机器人鬲匸抓取点实际坐标A 1 + 0.0 IXYZ放置点实际坐标A l+o.o |XYZ礼品数据清除机器人暫停 机器人归位抓取点坐标偏移A 1+0.0 I放置点坐标偏移A +0.0 |_Z1 + 0,6|

21、jM+50?0 |十0. 0 I I Ro. 0i+0”0 I 卜0”0 I|邂贅蔓位操作界眄工业机軽刀|生产线工件数抿1害丽f图4-3工业机器人监控界面托盘和工件盒数据y :工件数据清除物休高度调整耳+0+ 0+0to_+0+ 0.0+0.0+0. 0+0.0to. ojm o+0. 0m O'+0-0+0-0 i+0= 0+0. 0m 0<+0 0+0.0 I+-0I +0.0 |+ 0,0+tT 0+or OTo+ 0+ 0丄010.0+0. 0*0.0+0.0i o. 0+0.0+0.0+0.0+ 0.0+C. o1+0- 0+0. 0+0-0+0.0+0. c+0- 0

22、l+o.o+0-0'+0,0+0-0 1 0+0 0 0+ 010= 0+0. 0+0=0 0. 0+0L 0 |+0B o+0T 0+0.0+Q” 0+0.0 I+0B 01+oT o+mo+tT 0+0. o I+ 0.0+0.0+0. 0+00to. 0 1报警复位操作界面I:业机器人生产线相机拍照«工件盒3角X ¥ Z工件盒1 工件益23E3Ro+0+0+0+0+0+0+0+0+0Vg5tQ+0775卞型+0+0竺数莹石'"类型丄件数据I丨报饕界面图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

23、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AGM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