河北省2022年職業院校技能大賽

中職組機器人技術應用賽項規程

一、賽項名稱

賽項名稱：機器人技術應用

賽項組別：中職組

賽項歸屬：加工制造類

二、競賽目的

展示我省各中職院校機器人技術應用水平，推動該專業的發

展，并為全國大賽選拔人才。通過賽項平臺，可以促進職業院校

機電技術應用、傳感器、機電一體化技術、機械設備維修的探索

性改良，推動課程體系、教學內容和教學方法等教學資源的資源

轉化和質量提升。

通過本賽項平臺，可以促進職業院校與行業相關企業開展產

教研深入合作，真正響應教育部提倡的“專業與產業、職業崗位

對接；專業課程內容與職業標準對接；教學過程與生產過程對接”

的職業教育要求，解決機電技術應用、傳感器、機電一體化技術、

機械設備維修類專業人才培養路徑中的問題。

三、競賽內容及要求

賽項以工業機器人為核心單元，融合了工具快換、可編程邏輯控

制器（PLC）、氣動驅動、傳感器、智能視覺檢測、人機交互終端（HMI）

等先進應用技術，以工業機器人在計算機/通訊/消費類電子產品行業

（3C行業）中最典型的異形芯片插件工序為應用背景，涵蓋了工業

機器人系統的機械及電氣裝調、維護維修以及典型的涂膠、碼垛、分

揀、裝配等工作任務在內的考核內容，重點考察選手工業機器人系統

的安裝、編程、調試、維護、維修等專業能力和團隊協作、質量控制、

安全意識等職業素養，以及選手的綜合職業能力。

賽項采用學生組、教師組均采取團隊比賽方式進行，兩人一組，

根據競賽時發給的工作任務書，在4小時內協作完成如下競賽任務內

容。

任務一機械及電氣安裝調試

根據任務書要求，參考相應的圖紙及技術標準，完成工業機

器人本體、控制器和示教器的接線、安裝及測試，機器人工具快

換系統及4種工藝工具、異形芯片原料單元、異形芯片裝配單元

等部分的機械安裝和電氣安裝，并對部分組件的動作進行調試和

驗證。

任務二工業機器人維護及操作

根據任務書要求，對工業機器人本體1-6軸中某幾個軸的精

度標定數據的測量，并輸入控制系統，完成工業機器人本體各軸

精度標定。使用尖點工具完成TCP參數的標定操作，并通過控制

系統自動判定標定的平均誤差。

任務三外殼涂膠及產品碼垛

根據任務書要求及技術標準，利用離線編程軟件在三維環境

中對工業機器人完成涂膠、搬運碼垛的程序編制和動作仿真，機

器人可通過工具快換系統在涂膠工具和搬運工具間自由切換，優

化軌跡過程并碰撞檢查無誤后，利用競賽平臺驗證程序效果，完

成工藝任務。

任務四異形芯片分揀和安裝

根據任務書要求和技術標準，通過示教操作對工業機器人的

動作流程進行編程，可使工業機器人根據功能要求在吸盤工具和

鎖螺絲工具間快速更換，準確抓取異形芯片、在視覺檢測位置停

留等待結果、根據要求將芯片安裝到指定零件的指定位置、安裝

產品蓋板并完成螺絲固定等工業機器人的動作流程。

任務五PLC編程、視覺設置及系統聯調

根據任務書要求和技術標準，通過對工業機器人、PLC、視

覺檢測進行編程和聯調，實現對異形芯片的顏色特征參數的采集，

引導工業機器人完成精確裝配動作；通過PLC對裝配單元的控制

實現產品的功能檢測，判斷裝配是否正確并通知工業機器人對損

壞芯片進行更換；對工業機器人、PLC、視覺控制器進行通訊設

置和聯調，完成整體流程動作。

任務六職業素養

競賽過程中，對參賽選手的設備操作合理性、規范性，完成

工業機器人系統的安裝及調試過程中對耗材的合理使用，對專用

工具及量具的操作，安全生產和操作的認識程度等進行綜合評價。

四、競賽試題

(一)競賽樣題公布

根據賽項實施方案編制一份樣題，并于比賽前兩周公布。

(二)競賽試題確定

根據賽項實施方案要求和不同時間場次，競賽時從多份競賽

試題中隨機抽取一份作為競賽試題。

五、競賽規則

1．參賽選手必須持本人身份證、學生證并攜（佩）帶參賽

證，技能競賽提前30分鐘到達比賽現場檢錄，遲到超過15分鐘

的選手，不得入場進行比賽，開考30分鐘后方可交卷離場;

2．所有通訊、照相、攝像、U盤、移動硬盤等工具一律不

得帶入競賽現場，現場提供所有機械安裝、電氣連接、文具用品

等工具，參賽選手不需攜帶任何與比賽相關用品入場。競賽中參

賽選手不得自行相互借用工、量具等；

3．參賽選手應遵守賽場紀律，尊重裁判，服從指揮，愛護

競賽場地的設備和器材；

4．在競賽過程中，要嚴格按照安全規程進行操作，防止觸

電和損壞設備的事故發生；

5．在比賽過程中，如遇設備故障可向裁判員提出，經確認

后由裁判長決定是否更換設備或加時；

6．競賽結束前10分鐘，裁判當場口頭提示。競賽時間到，

參賽選手應立即停止技能操作，及時上交試卷或工件。不準將試

卷或工件帶離賽場。經裁判人員檢查許可后，參賽選手方可離開

競賽場地。如有上下場競賽上午場參賽選手提前結束需進行隔離；

7．競賽結束后，參賽選手在規定區域等候，成績評定時由

參賽選手現場展示功能和答辯，競賽成績根據安裝規范、調試功

能的實現等任務完成情況、職業與安全意識等方面綜合評價。

六、比賽方式

1.機器人技術應用賽項采取團體比賽形式。

2.不得跨校組隊，同一學校報名參賽隊不超過2支。

3.每個參賽隊由2名選手和1-2名指導教師組成。參賽選手

須為全日制在籍學生，選手年齡不超過23周歲；指導教師須為

本校專兼職教師。

4.2名選手在競賽現場按照競賽任務要求，相互配合完成比

賽任務。

5.比賽時長：4個小時。

七、技術規范

(一)職業道德

1.敬業愛崗，忠于職守，嚴于律已，刻苦鉆研。

2.勤于學習，善于思考，勇于探索，敏于創新。

3.認真負責，吃苦耐勞，團結協作，精益求精。

4.遵守操作規程，安全、文明生產。

5.著裝規范整潔，愛護設備，保持工作環境清潔有序。

(二)相關知識與技能

1.工業機器人技術

2.機械安裝鉗工

3.電氣維修調試

4.氣動控制技術

5.傳感器技術

6.PLC控制及應用

7.智能視覺檢測

8.結構化編程及虛擬仿真技術

9.通用機電設備安裝、調試、保養及維護

(三)參考相關職業標準和技術標準

1.工業機器人坐標系和運動命名原則GB/T16977-2005

2.工業機器人編程和操作圖形用戶接口GB/T19399-2003

3.工業機器人抓握型夾持器物體搬運詞匯和特性表示GB/T

19400-2003

4.工業機器人產品驗收實施規范JB/T10825-2008

5.工業機器人性能試驗實施規范GB/T20868-2007

6.工業機器人安全實施規范GB/T20867-2007

7.工業機器人用于機器人的中間代碼GB/Z20869-2007

8.電氣設備用圖形符號GB/T5465.2-1996

9.機械安全機械電氣設備第1部分GB5226.1-2002

10.維修電工國家職業標準(職業編碼6-07-06-05)

11.工具鉗工國家職業標準(職業編碼6-05-02-02)

12.裝配鉗工國家職業標準(職業編碼6-05-02-01)

13.機修鉗工國家職業標準(職業編碼6-06-01-01)

14.機械設備安裝工國家職業標準(職業編碼6-23-10-01)

15.世界技能大賽機電一體化項目專業技術規范

(四)機械及電氣安裝調試技術規范

參考世界技能大賽機電一體化項目專業技術規范制定

八、競賽環境及技術平臺

(一)競賽場地和環境標準

1.競賽場地平整、明亮、通風良好，每個競賽工位配備賽項平臺

1套，凳子2張，專用工具1套。

2.單個競賽工位面積不小于12m2(4m×3m)，標明競賽工位號碼，

有明顯區域劃分，每個競賽工位間距不小于1m。

3.每個競賽工位提供220V-5kW供電，包含獨立的電源保護裝置

和安全保護措施。有條件的情況下每個競賽工位提供穩定的氣源接口，

壓力不小于0.7MPa。

4.每個競賽工位提供編程用電腦一臺，配置要求CPU為INTELi5

同級別或以上，獨立顯卡，4GB內存及以上，500GB硬盤及以上。

5.賽場設置備用電源。

（二）競賽平臺功能概述

機器人技術應用賽項競賽平臺采用北京華航唯實機器人科技股

份有限公司提供的CHL-DS-01型工業機器人PCB異形插件工作站作

為競賽平臺，如圖1所示。

圖1競賽平臺

競賽平臺以工業機器人為核心，以3C行業最典型的異形芯片插

件工藝過程為任務主線，包含了涂膠、碼垛、分揀、裝配等生產流程，

實現對電子產品的芯片分揀、裝配過程，其中電子產品由PCB板、異

形芯片、蓋板組成。為提高產品復用性和操作趣味性，突出工業機器

人及周邊設備的操作過程，電子產品采用模擬化設計，PCB板為提供

多種芯片安裝位置的真實電路板，異形芯片由不同形狀、不同顏色的

料板代表類型，如圖2所示。競賽平臺源于工業應用現場的特征，使

其既適合作為職業技能競賽平臺，同時也滿足了職業院校工業機器人

系統操作和編程的教學需求。

圖2異形芯片插件工藝

競賽平臺選用桌面型小負載串聯關節六自由度工業機器人作為

核心設備，如圖3所示，小巧靈活特性使其廣泛應用于3C、電子、

食品等行業，同時較小的工作半徑和額定負載，在保證功能實現的前

提下，可確保教學和競賽安全，防止發生人員以外。

圖3桌面型小負載串聯關節六自由度工業機器人

快換工具根據所實現的工藝不同，分為涂膠工具、夾爪工具、吸

盤工具和鎖螺絲工具，通過工具快換系統實現工業機器人對不同應用

工具的快速更換，氣路信號可自動接通，同時保證工具更換后的位置

精度，如圖4所示。

工具快換系統涂膠工具夾爪工具吸盤工具鎖螺絲工具

圖4多種工藝工具

涂膠模塊是將工業機器人對產品裝配前的涂膠工藝進行功能抽

象化，工業機器人抓持涂膠工具沿面板上不同產品外輪廓軌跡模擬工

藝過程，如圖55所示，保證工藝真實性同時增加教學性和趣味性。

圖5涂膠模塊

碼垛模塊是將工業機器人對產品搬運碼垛工藝進行功能抽象化，

工業機器人抓持夾爪工具將已完成生產的方形產品由原料臺按照要

求搬運碼垛到指定位置，如圖6所示，教學和競賽時可對碼垛形式和

包裝盒的位置姿態都做出要求，且碼垛物料可在平臺A、B間互相轉

換。

圖6碼垛模塊

異形芯片原料單元用于存放異形芯片，異形芯片裝配單元提供多

個裝配工位，如圖7所示，可放置不同產品，對芯片種類、數量的要

求不一，需要工業機器人根據要求從異形芯片原料單元中選取所需的

芯片后放置到指定位置，在完成所有芯片的安裝后，為產品安放蓋板

并鎖緊固定螺絲。

圖7異形芯片原料單元及異形芯片裝配單元

視覺檢測組件可以對工業機器人所選取的芯片顏色、形狀、位置

等信息進行檢測和提取，如圖88所示，并將檢測結果傳輸給工業機

器人，使其完成后續分揀和裝配工作。

圖8視覺檢測組件

螺絲供料單元采用全自動設計，旋轉式分料設計節省了設備空間，

提高了螺絲供給速度，同時減少了機器震動，保證了穩定的螺絲供料

和取料效果，如圖9所示。

圖9螺絲供料單元

競賽平臺深度集成了離線編程技術，軟件不僅包含硬件平臺的三

維模型資源，還大大簡化了涂膠及搬運碼垛工藝實現的編程過程，提

高軌跡復現精度，避免發生碰撞干涉。離線編程軟件可同時支持多種

工業機器人的離線編程，如圖0所示，集成了計算機三維實體顯示、

系統仿真、智能軌跡優化、運動控制代碼生成等核心技術，可實現復

雜軌跡的高精度生成和復現，在計算機上完成軌跡設計、規劃、運動

仿真、碰撞檢查、姿態優化，最后直接生成工業機器人控制器所需的

執行運動代碼，縮短了工業機器人的編程調試時間。

圖10RobotArt工業機器人離線編程軟件競賽版

（三）競賽平臺主要設備參數

表1賽項推薦競賽平臺參數規格

序號名稱主要規格和功能數量備注

額定負載：3kg

手臂荷重：0.3kg

工作范圍：580mm

重復定位精度：0.01mm

本體重量：25kg

工業機軸運動工作范圍最大速度1

1ABBIRB120

器人軸1旋轉+165o～-165250/S1套

軸2手臂+110o～-110250/S

軸3手臂+70o～-90o250/S

軸4手腕+160o～-160320/S

軸5彎曲+120o～-120320/S

軸6翻轉+400o～-400420/S

采用工具快換系統實現機器人無需

機器人人為可在干涉不同工具間的快速更換；1

2

工具工藝工具包含4個，分為涂膠工具、夾1套

爪工具、吸盤工具和鎖螺絲工具。

具有拱形面，涂膠軌跡包括不同形

涂膠模狀的產品外殼圖形，碼垛產品的指定位1

3

塊置圖形，以及不同位置、不同指向的基1套

準坐標系，軌跡貼紙共5張。

搬運碼提供多個產品物料和2個存放臺，1

4

垛模塊方形產片物料為塑料材質。1套

異形芯

用于存放異形芯片原料、蓋板等，1

5片原料

托盤為塑料材質，支撐為鋁合金型材。1套

單元

包含多個裝配工位，完成芯片裝配

異形芯

后可將產品推入檢測位進行測試，采用1

6片裝配

無桿氣缸驅動，含到位傳感器和檢測結1套

單元

果指示燈。

工業級OMRON智能視覺系統，可對

芯片的顏色、外形、尺寸等信息進行提

取，并通過工業以太網總線通信傳輸給

視覺檢控制器FH-L550

7工業機器人，攝像元件為全像素讀出方1套

測組件相機FZ-SC2M

式網線傳輸型CCD，彩色識別，有效像

素1600×1200，幀速30fps，控制器場

景數32，可存儲40張圖像。

采用西門子S7-200SMART系列PLC

實現集成控制，包含以太網接口，可進

S7-200SMART

總控行I/O模塊化擴展，提供RS485接口，1

8SR60

系統支持信號板擴展，支持MicroSD卡，共1套

EMDR08

包含不少于數字量36點輸入/32點輸

出。

可實現多個品牌多個型號的工業機

器人進行模型導入、軌跡規劃、運動仿

真和控制代碼輸出，實現離線編程。

采用通用3D技術，與CAD教學銜接，

支持prt(UG)、prt(ProE)、

離線編1RobotArt

9CATPart(CATIA)、

程軟件1套

sldpart(Solidworks)、ics(3D實體設

計)等3DCAD系統的模型文件導入，可

通過三維球功能對模型進行平移、旋轉

操作。

軌跡與CAD模型特征關聯，可根據

CAD模型的改變自動更新軌跡數據，即

CAD模型尺寸變大，軌跡可自動更新無

需編輯操作。

可實現將編程結果仿真運行過程并

輸出3D仿真，上傳云端自動生成二維

碼，通過瀏覽器可直接播放，并可以自

由切換觀看視角和放大縮小。

九、評分標準、評分方法、評分細則

（一）評分標準

本競賽采用滿分100分，競賽考核比例和標準見下表：

序號項目考核內容權重評判方式

工業機器人、機器人工具快換系

機械及電氣統及不同工藝工具、異形芯片原

130%結果評判

安裝調試料單元和裝配單元等設備的機

械及電氣安裝調試工作

工業機器人的基本維護能力，完

成精度參數標定和微校操作，通過程評判

工業機器人

2過對典型尖點工具的TCP標定參10%與結果評

維護與操作

數誤差分析判斷機器人微校精判相結合

度操作效果

利用離線編程軟件完成虛擬環

外殼涂膠及境搭建及運動軌跡編程，仿真運

310%結果評判

產品碼垛行過程并生成控制文件，在真機

進行功能驗證

工業機器人進行示教操作，完成

異形芯片分

4工業機器人所需的所有動作，并20%結果評判

揀和安裝

留有通信接口數據和動作時間，

與其他設備配合調試

完成PLC的程序編制和與工業機

PLC編程、視

器人通訊接口設置，視覺控制器

5覺設置及系25%結果評判

的模式識別及數據通信操作，進

統聯調

行整體工作流程聯調

現場操作遵守安全規范、文明參

賽；工具擺放、接線等符合職業

崗位要求；團隊分工合作合理；

職業素養和

6著裝規范整潔，愛護設備，保持5%過程評判

安全規范

競賽環境清潔有序；公平競賽，

遵守賽場紀律，抗工作環境干擾

能力強、善于與裁判溝通

評分方法如下：

1.操場作技能由評分裁判員根據評分標準統一閱卷、評分

與計分。

2.操作技能的成績由現場操作過程的規范和最終完成工作

任務的質量兩部分組成。其中操作規范成績根據現場實際操作表

現，按照現場操作規范評分標準，依據現場裁判員的賽場紀錄，

由現場裁判組集體評