2024年广西职业院校技能大赛高职组《机器人系统集成应用技术》赛项规程

2024年广西职业院校技能大赛

赛项规程

赛项序号：76

赛项组别：高职组

赛项名称：机器人系统集成应用技术

专业大类：装备制造

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一、竞赛目的

通过本项目竞赛，使高职学生能熟练应用智能制造技术完成

机器人系统的改造与集成。本赛项主要考核选手PLC应用技术、

工业机器人技术、数控打磨加工技术、视觉检测技术、物联网技

术等核心技术技能和复杂机电设备系统联调的自动化能力,兼顾

考核选手在工业网络及数据归档处理的信息化能力，充分考验选

手面对复杂任务要求的分析处理以及解决方案的制定实施能力，

展现选手的综合职业素质和创新水平。

促进高职院校智能制造类相关专业的人才培养质量、专业建

设与专业教学改革，实现“赛教融合、赛训融合”，全面提升教

学质量；推进高职学校与相关企业的合作，更好地实现工学结合

的人才培养模式，为装备制造业、智能制造业培养高素质的技能

型人才。

二、竞赛内容

在规定时间内完成以下竞赛任务。具体内容如下：

模块一：机器人系统方案设计和仿真调试（30%）

任务1系统方案设计和仿真调试（20%）

1.1系统方案设计。根据竞赛任务，设计工业机器人及周边

设备整体方案。

2

1.2系统仿真搭建。根据整体方案，在虚拟仿真系统中搭建

由工业机器人、数控、工具、仓储、分拣、检测等组成的机器

人集成应用系统。

1.3虚拟调试。编写实物PLC程序及虚拟HMI程序，驱动虚拟

仿真系统中工业机器人、数控机床以及配套外围设备，实现虚拟

调试，验证设备布局方案和工艺流程的合理性。

任务2系统搭建及连接（10%）

2.1硬件搭建。根据布局方案及仿真结果，将所选的功能单

元进行硬件搭建。

2.2电气及网络连接。根据功能要求，完成电路连接、气动

连接、网络连接及测试。

2.3故障分析与排除。根据电气故障现象，分析故障原因并

排除故障。

模块二机器人及周边系统单元调试（35%）

任务3数控单元集成应用（5%）

3.1数控PLC编程调试。完成数控机床内部的PLC程序编写，

实现控制数控气动门、动力夹具控制，远程启动、暂停等逻辑控

制。

3.2刀具安装和对刀。对数控系统进行刀具安装和对刀调

试。

3.3数控加工。根据竞赛任务，编写或调用加工程序，完成

工件加工。

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任务4视觉单元集成应用（5%）

4.1视觉安装。根据现场提供的相机支架零部件，完成相机

安装，调试视觉系统，在视觉软件中能显示清晰的画面.

4.2视觉标定。通过对视觉单元的操作与调试，完成视觉系

统参数标定。

4.3视觉检测。编写视觉调试程序，实现视觉检测典型功能

应用，如工件外观特征识别及定位、缺陷检测、尺寸测量、字符

检测等。

任务5机器人系统与周边设备集成调试（25%）

5.1机器人编程调试。根据竞赛任务，对照虚拟调试场景，

对工业机器人进行编程调试。

5.2机器人与数控机床集成调试。编写工业机器人和数控设

备的集成调试程序，实现机器人上下料作业流程交互。

5.3机器人与视觉系统集成调试。编写工业机器人和视觉系

统的集成调试程序，进行视觉处理结果通信交互调试，实现基于

视觉处理结果的工业机器人智能作业。

5.4机器人与其它外围设备集成调试。设计人机交互界面，

编写PLC程序实现机器人与其他外围配套设备（如仓储单元、分

拣单元、打磨单元等）的集成调试。

模块三机器人系统集成联调（30%）

任务6机器人系统功能优化与综合调试（20%）

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6.1机器人及周边单元功能优化。根据任务要求，完成仓储、

数控、视觉、分拣等单元的功能优化。

6.2机器人系统综合调试。根据任务要求，启动工业机器人

系统，完成视觉检测、RFID读写、数控加工、仓储、分拣等工

作流程。

任务7MES系统应用（10%）

7.1MES系统设置。根据竞赛任务要求，设置MES系统参

数。

7.2MES系统业务流程制定。根据竞赛任务要求，制定MES

系统业务流程，编写PLC交互程序，下发任务订单。

7.3数据采集与可视化。利用MES系统，采集竞赛任务相

关数据，并进行可视化展示。

模块四职业素养（5%）

在竞赛过程中，对参赛选手的技术应用合理性、工具操作规

范性、机械电气工艺规范性、耗材使用环保性、功耗控制节能性

以及赛场纪律、安全和文明生产等进行综合评价。

三、竞赛时间

本赛项比赛时间为300分钟，组与组之间间隔180分钟。在竞

赛前0.5小时，选手进行抽签，确定技能竞赛的工位号。

详见表1。（参考样表）

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表1竞赛时间安排表（以正式公布的赛项指南为准）

时间安排

项目日期场次竞赛地点

检录时间竞赛时间

报到报到当天领队、选手预备会前提交

第1场07:30-12:30

技能比赛比赛当天07:30

第2场15:30-20:30广西工业职业

技术学院

比赛总结比赛次日09:00-10:30

四、竞赛试题

本赛项不设理论考试，对操作技能进行综合考核，技能竞赛

题为公开试题，具体内容见本赛项规程的竞赛内容。

五、竞赛规则

（一）参赛资格。

参见2024年广西职业院校技能大赛高职组《机器人系统集成

应用技术》赛项实施方案。

（二）遵循准则。

1.学生必须持本人身份证和参赛证参加比赛。

2.参赛选手出场顺序、位置由抽签决定，不得擅自变更、调

整。

3.参赛选手提前15分钟进入赛场，并按照指定位号参加比

赛。迟到15分钟者，取消比赛资格；比赛开始15分钟后，选手方

可离开赛场。

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4.选手在比赛过程中不得擅自离开赛场，如有特殊情况，需

经裁判同意。选手若需休息、饮水或去洗手间等，耗用时间计算

在比赛时间内。

5.比赛结束时，参赛选手应立即停止操作，不得以任何理由

拖延比赛时间。选手操作完成后，在《实际操作现场记录表》上

签名确认，方可离开赛场。

六、竞赛环境

（一）竞赛环境安静、整洁。须设立紧急疏散通道，医疗服

务站。

（二）比赛场地可容纳11组队时比赛，且满足赛项比赛所需

的设备设施。

（三）比赛场地不开放，不可观摩参赛选手比赛。保证公开、

透明。

（四）赛场有志愿服务人员、配备医护人员、医疗室，同时

有治安人员维护比赛现场秩序与卫生。

七、技术规范

《机器人系统集成应用技术》赛项是以教育部颁布的职业学

校（或院校）相关专业教学指导方案和国家职业标准《机械设备

安装工国家职业标准》《电气设备安装工国家职业标准》《可编

程序控制系统设计师国家职业标准》《计算机程序设计员国家职

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业标准》《工业机器人系统运维员国家职业技能标准》（中级）

规定的技能要求为标准。

八、技术平台

大赛用的设备：北京华航唯实机器人科技股份有限公司提供

的智能制造单元系统集成应用平台（CHL-DS-11型）。大赛所用

专用工具达到国家标准。赛项设备及工具清单见表2。

表2《机器人系统集成应用技术》赛项设备及工具清单

序号名称规格数量备注

1.工业机器人×1

1)六自由度串联关节桌面型工业机器人；

2)工作范围580mm；

3)有效荷重3kg，手臂荷重0.3kg；

4)手腕设有10路集成信号源，4路集成气源；

5)重复定位精度0.01mm；

6)防护等级IP30；

2.工业机器人扩展IO模块×1

1)支持DeviceNet总线通讯；

2)支持适配IO模块数量最多32个；

3)传输距离最大5000米，总线速率最大500kbps；

4)附带数字量输入模块2个，数字量输出模块4个，模

拟量输出模块1个

3.工具快换模块法兰端×1

1执行1)针对多关节机器人设计，使气管、信号确认线一次性1台

单元自动装卸；

2)超硬铝材质，安装位置为机器手侧；

3)自重125g，可搬重量3kg；

4)锁紧力123N，张开力63N；

5)支持9路电信号（2A，DC24V）、6路气路连接。

4.平移滑台×1

有效工作行程700mm，有效负载重量50kg，额定运行速

度15mm/s；

2)驱动方式为伺服电机经减速机减速后，通过同步带带

动滚珠丝杠实现旋转运动变换到直线运动，由滚珠导轨

导向滑动；

3)伺服电机额定输出400W，额定转矩1.3Nm，额定转速

3000r/min，增量式17bit编码器，配套同品牌伺服放大

器，输出额定电压三相AC170V/额定电流2.8A，电源输

入电压三相或单相AC200V~240V/额定电流2.6A，控制方

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序号名称规格数量备注

式为正弦波PWM控制/电流控制方式，配套精密减速机，

减速比1:3；

4）直线导轨安装有防护罩，保护导轨和丝杠等零件，确

保运行安全，配有拖链系统方便工业机器人线缆及其他

连接线布线，外侧安装有长度标尺，可指示滑台当前位

置。

5.PLC控制器×1：

工作存储器75KB，装载存储器2MB，保持性存储器10KB；

2)本体集成I/O，数字量8点输入/6点输出，模拟量2

路输入；

3)过程映像大小为1024字节输入（I）和1024字节输

出（Q）；

4)位存储器为4096字节（M）；

5)具备1个以太网通信端口，支持PROFINET通信；

6.远程IO模块×1

1)支持ProfiNet总线通讯；

2)支持适配IO模块数量最多32个；

3)传输距离最大100米（站站距离），总线速率最大

100Mbps；

1.轮辐夹爪×1

2.轮毂夹爪×1

3.轮辋内圈夹爪×1

4.吸盘工具×1

2工具5.吸盘夹爪×11台

单元6.端面打磨工具×1

7.侧面打磨工具×1

8.工具支架×1

9.示教器支架×1

1.立体仓库×1

1)双层共6仓位，采用铝型材作为结构支撑；

2)每个仓位可存储1个轮毂零件；

3)仓位托盘可由气动推杆驱动推出缩回；

4)仓位托盘底部设置有传感器可检测当前仓位是否存

有零件；

5)每个仓位具有红绿指示灯表明当前仓位仓储状态，并

有明确标识仓位编号；

2.远程IO模块×1

1)支持ProfiNet总线通讯；

3仓储2)支持适配IO模块数量最多32个；1台

单元3)传输距离最大100米（站站距离），总线速率最大

100Mbps；

3.轮毂零件×6

1)铝合金材质，五幅轮毂缩比零件；

2)轮辋直径102mm，最大外圈直径114mm，轮辋内圈直

径88mm，轮毂直径28mm，整体厚度45mm，轮辐厚度16mm；

3)正面设计有可更换的数控加工耗材安装板，直径

37mm，厚度8mm，塑料材质；

4)零件正面、反面均设计有定位槽、视觉检测区域、打

磨加工区域和二维码标签位置。

5）轮毂正反两面均安装RFID芯片

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序号名称规格数量备注

1.数控机床×1

1)典型三轴立式铣床结构，加工台面不动，主轴可实现

X\Y\Z三轴加工运动；

2）夹具采用气动驱动夹紧，缸径32mm，夹具可有气动驱

动前后两端定位，方便上下料；

3)数控机床配有安全护栏，铝合金框架透明隔断，正面、

背面均配有安全门，由气动驱动实现开启关闭

2.模拟刀库

1)模拟刀库采用虚拟化设计，由显示屏显示当前使用刀

具信息和刀库工作状态；

2)显示屏尺寸9英寸，TFT真彩液晶屏，64K色，分辨

率800×480，背光平均无故障时间20000小时，可用内

存10MB，支持ProfiNet通讯；

3)侧面配装有数控机床工作指示灯，可指示当前工作状

态。

加工3.数控系统×1

4单元1)数控系统性能稳定；1台

2)10.4英寸TFT彩色显示屏；

3)PLC控制基于SIMATICS7-200；

4)最大加工通道/方式组数为1，CNC用户内存3MB；

5)具备铣削工艺；

6)进给轴具备进给平滑控制、力矩前馈控制功能；支持

各轴自动优化和轨迹插补功能；

7)插补轴数最大4轴，支持直线插补、圆弧插补、螺旋

线插补、精优曲面功能、高速高精设定、程序段预读功

能、压缩器功能；

8)具备刀具管理功能，刀具数最大256，刀刃数最大

256，支持刀具质量、刀具寿命检测功能，带替换刀具管

理功能；

9)具备OPCUA通讯接口，可将数控系统中的运行数据

传输到MES软件中；

10)提供手轮对各轴手动操作

1.视觉系统×1

1)采用30W像素CCD相机，彩色，有效像素640×480，

像素尺寸7.4μm×7.4μm，电子快门；

2)控制器为箱型；

3)动作模式包括标准模式、倍速多通道输入、不间断调

整；

4)支持128场景数；

5)利用流程编辑功能制作处理流程；

6)支持Ethernet通信，采用无协议（TCP/UDP）；

5检测7)在工作台台面上布置有网络通信接口，方便接线。1台

单元2.配套光源及显示器×1

1)配套漫反射环形光源，白色，明亮度可调节；

2)光源配有保护支架，可有效防止零件掉落损坏光源；

3)配套视觉系统显示器和操作用鼠标

3.RFID检测模块×1

1)感应头通过无线电讯号与标签之间进行非接触式的

数据通信，读取或写入标签数据；

2)读写头与上位机采用Modbus-TCP通讯；

3)标签最多可存储112字节数据；

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序号名称规格数量备注

4)感应头固定在可以调节位置的支架上；

4.车标库×1

车标库支架材料为铝合金，具有6个车标位置；

2）配置12个车标；

1.传送带×1；

2.分拣机构×3

3.分拣工位×3

6分拣4.远程IO模块×11台

单元1)支持ProfiNet总线通讯；

2)支持适配IO模块数量最多32个；

3)传输距离最大100米（站站距离），总线速率最大

100Mbps；

1.打磨工位×1

2.旋转工位×1

3.翻转工装×1

4.吹屑工位×1

7打磨5.远程IO模块×11台

单元1)支持ProfiNet总线通讯；

2)支持适配IO模块数量最多32个；

3)传输距离最大100米（站站距离），总线速率最大

100Mbps；

1.PLC控制器×2

2.交换机×1

3.无线路由器×1

8总控4.监控×11台

单元5.操作面板×1

6.电源模块×1

7.气源模块×1

8.工业网关×1

1.自动化编程软件×1

1）正版软件，中文界面，可提供持续的中文技术支持服

务，软件可使用所有功能模块，授权无时间限制；

2）与总控单元的PLC控制器同品牌，用于对PLC及其IO

模块进行组态配置和编程编译；

3）面向任务和用户的系统；

4）所有的程序编辑器都具有统一的外观，优化后的工作

区域画面布局工位灵活便捷；

5）网络与设备图形化的组合方式。

2.HMI的组态平台×1：

配套1）正版软件，中文界面，可提供持续的中文技术支持服

9软件务，软件可使用所有功能模块，授权无时间限制；1台

2）与总控单元的PLC控制器同品牌，用于对HMI人机界

面进行组态配置和编程编译；

3）通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案；

4）内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；

5）可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；

6）支持工业以太网通讯，方便大数据实时传输；

7）基于最新软件技术的创新组态界面、适用于用户定义

对象和面板的全面库设计，实现图形化组态和批量数据

处理的智能工具。

3.管控一体化MES系统×1：

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序号名称规格数量备注

1）系统需具备自主知识产权，正版软件，全中文操作界

面，可提供持续的中文技术支持服务。

2）系统应为B/S架构，支持大规模并发用户在线使用，

同时提供快速、优化的查询处理算法，保证系统的及时

响应。

3）系统应提供完整的软件安装手册、系统操作手册，提

供全面的用户指导与培训。

4.工厂虚拟调试仿真软件×2：

1）正版软件，可提供持续的中文技术支持服务，软件可

使用所有功能模块，界面没有试用版字样；

2）具备快速搭建智能制造产线、智能装配产线以及物流

产线的仿真模拟，进行工艺规划与工厂规划，逻辑与程

序验证，实现生产流程高效、可靠。

九、评分标准

（一）制订原则。

大赛裁判工作按照公平、公正、公开的原则进行。以教育部

颁布的职业学校相关专业教学指导方案和国家《机械设备安装工

国家职业标准》《电气设备安装工国家职业标准》《可编程序控

制系统设计师国家职业标准》《计算机程序设计员国家职业标准》

《工业机器人系统运维员国家职业技能标准》中级规定的应知、

应会的要求为评分原则，依据参赛选手整体表现综合评定，全面

评价参赛选手职业技能水平。

（二）评分方法。

1.裁判员选聘。按照职业院校技能大赛专家和裁判工作管理

办法相关制度建立2024年广西职业院校技能大赛赛项裁判库。

裁判长由大赛裁判委员会向大赛组委会推荐，由大赛组委会聘

任。裁判长组建裁判组，执行裁判长负责制。

2.裁判员人数。总人数为9人（其中裁判长1人，裁判员8

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人）。

3.成绩审核方法。

各项作品打分均由裁判员签字，现场工作人员对裁判员的成

绩进行核对无误后送至统分室进行成绩录入。成绩录入完毕后，

工作人员交换岗位进行核对，无误后，按照各项成绩所占比例统

计选手最终成绩，打印完毕交至裁判长审核签字。

4.成绩公布方法。

待每场作品评判完毕，成绩录入审核无误后，由裁判长在成

绩汇总表上签字并通过通告栏进行公布。

（三）评分标准。

评分标准具体见表3所示：

表3《机器人系统集成应用技术》赛项考核要点和评分标准

序考核

号内容考核要点分值评分标准

1.系统方案设计

系统方2.系统仿真建模

1案设计3.虚拟调试30详见样卷评分标准

和仿真4.硬件搭建

调试5.电气及网络连接

6.故障分析与排除

1.数控PLC编程调试

2.刀具安装和对刀

3.数控加工

机器人4.视觉安装

及周边5.视觉标定

2系统单6.视觉检测35详见样卷评分标准

元调试7.机器人编程调试

8.机器人与数控机床集成调试

9.机器人与视觉系统集成调试

10.机器人与其他外围设备集成调试

机器人1.机器人及周边单元功能优化

系统功2.机器人系统综合调试

3能优化3.MES系统设置30详见样卷评分标准

与综合4.MES系统业务流程制定

调试5.数据采集与可视化

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序考核

号内容考核要点分值评分标准

技术应用合理性、工具工艺规范性、

4职业素环保性、功耗控制节能性以及赛场纪5详见样卷评分标准

养律、安全和文明生产

合计分值100

十、奖项设定

参见2024年广西职业院校技能大赛高职组《机器人系统集

成应用技术》赛项实施方案。

十一、赛项安全管理

（一）赛场组织与管理员应制定安保须知、安全隐患规避方

法及突发事件预案，设立紧急疏散路线及通道等。确保比赛期间

所有进入赛点车辆、人员需凭证入内；严禁携带易燃易爆等危险

品及比赛严令禁止的物品进入场地；场地设备设施均可安全使

用。

（二）参赛选手在参赛过程中，必须服从场内裁判及工作人

员的指挥，严格按照制作规程进行操作，正确使用器具及设备。

（三）赛场设置警戒线，赛场24小时有人看管；比赛前两

天起，赛场实行全方位封闭，除工作人员外，选手和指导老师等

非工作人员不准进场。赛场设置联网的监控体系，可以对赛场进

行24小时监控。

（四）裁判员在比赛前，宣读安全注意事项，当现场出现突

发事件时，应及时给予处置。

（五）承办院校在赛前组织专人对比赛现场、住宿场所和交

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通保障进行考察，并对安全工作提出明确要求。赛场的布置，赛

场内的器材、设备，符合国家有关安全规定。进行赛场仿真模拟

测试。承办院校赛前须按照赛项执委会要求排除安全隐患。赛项

承办校制定赛场人员疏导方案，并在赛场入口张贴安全出口逃生

路线示意图。赛场环境中存在人员密集、车流与人流交错的区域，

除了设置齐全的指示标志外，增加工作人员疏导交通。

（六）大赛期间，赛项承办院校在赛场设置火灾应急工作站

和医疗医护工作站。

（七）比赛所用器材、设备符合国家有关安全规定。通过完

善设计规避风险，采取有效防范措施保证选手备赛和比赛安全。

（八）比赛现场参照相关职业岗位的要求为选手提供必要的

劳动保护。在具有危险性的操作环节，裁判员严防选手出现错误

操作。

（九）选手在进行设备组装和调试时，工具和检测仪器、仪

表等应放置在规定的位置，不得摆放在设备平台上。工业机器人

示教器在不使用时必须放置到指定的安放支架上，不能直接放置

在斜面上或操作平台上，防止滑落损坏。

（十）连接电路时应断开电源，不允许带电连接电路；断开

电源开关后，必须用验电器进行验电，确认无电后方可连接电路。

当更改或调整电气线路时，必须断开电源和气源，方能进行操作。

（十一）在工业机器人处于自动运行状态时，操作人员不得

进入工业机器人的有效工作范围内。

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（十二）意外或者不正常情况下，应立即使用急停按钮，停

止设备运行。

十二、申诉与仲裁的程序

（一）参赛队对不符合赛项规程规定的仪器、设备、工装、

材料、物件、计算机软硬件、竞赛使用工具、用品；竞赛执裁、

赛场管理、竞赛成绩，以及工作人员的不规范行为等，可向赛项

裁判长及大赛仲裁委员会提出申诉。

（二）申诉主体为参赛队领队。

（三）申诉启动时，参赛队以该赛项领队亲笔签字同意的书

面报告递交材料。报告应对申诉事件的现象、发生时间、涉及人

员、申诉依据等进行充分、实事求是的叙述。非书面申诉不予受

理。

（四）提出申诉的时间应在比赛结束后（选手赛场比赛内容

全部完成）2小时内，超过时效不予受理。

（五）赛项裁判长在接到申诉报告后的2小时内组织复议，

并及时将复议结果以书面形式告知申诉方。申诉方对复议结果仍

有异议，可由该赛项领队代表参赛学校递交加盖学校公章的书面

报告向大赛仲裁委员会提出申诉。大赛仲裁委员会的仲裁结果为

最终结果。

（六）申诉方不得以任何理由拒绝接收仲裁结果；不得以任

何理由采取过激行为扰乱赛场秩序；仲裁结果由申诉人签收，不

能代收；如在约定时间和地点申诉人离开，视为自行放弃申诉。

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（七）申诉方可随时提出放弃申诉。

（八）申诉方必须提供真实的申诉信息并严格遵守申诉程

序，提出无理申诉或采取过激行为扰乱赛场秩序的应给予取消参

赛成绩等处罚。

十三、竞赛观摩

（一）观摩对象。

比赛期间将设学生技能作品展示区，邀请来自全区相关行业

职业教育院校代表、优秀教育工作者、专家学者、大型企业领导

者、业界精英、专业学生等观摩比赛。

（二）观摩方法及纪律要求。

参加观摩的代表须遵守大赛纪律，按照大赛组委会的组织有

序观摩。比赛期间，保持观摩室安静。凡观摩人员均不得进入赛

场内部进行拍照