机器人竞赛规程

“2012年全国职业院校技能大赛”高职组机器人技术应用赛项规程一、竞赛名称机器人技术应用主题：智能工厂二、竞赛目的设计本方案的目的，寄希望于通过技能大赛，加快工学结合人才培养模式和课程改革与创新的步伐，探索培养企业需要的机器人使用、维护维修的高素质技能型人才新途径、新方法。本方案通过信息技术创新手段，以智能机器人为载体，运用物联网技术在一定程度实现的智慧工厂模式，提炼竞赛内容；按照技术应用要求和策略选择（反映动手能力和体现创新意识）的实际过程编排竞赛过程；检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养；引导高职院校关注行业在“机器人技术应用”、“物联网技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用；物化竞赛结果，提高竞赛成绩评定的客观性，增强观赏性和扩大宣传效应。促进智能机器人技术（尤其是自主识别、自主决策技术）及物联网射频识别技术的普及。三、竞赛方式与内容（一）竞赛方式采取团体比赛形式，每个参赛队由3名选手（设场上队长1名）和1-2名指导教师组成。模拟智能工厂的工作过程，由2台机器人相互配合实现比赛任务。（二）竞赛内容1.比赛场地关键点2关键点11号货架装配台A第1组交通灯3号货架装配台D关键点4关键点3图1 场地立体效果图图2 场地俯视图本场地模拟了一个智能工厂的布局。（1）尺寸：大小为8米*6米。其中外围档板高10cm，材质为木工板，上面贴有30mm宽的白色引导条。（2）货架：分为单面货架1个（3号货架，上下2层，可以存放6个工件）；双面货架2个（1号和2号货架，上下2层，分别可以存放12个工件）；1号货架存放位置编号A1-A6、B1-B6，2号货架存放位置编号C1-C6、D1-D6，3号货架存放位置编号E1-E6。货架的定义编号如图3所示图3 货架的定义编号（3）出发区：机器人正式启动前所停泊的区域，大小为1000mm*1000mm。（4）交通灯：3组交通灯，每一组交通灯有红绿2盏交通灯。比赛时，2组亮红灯，1组亮绿灯，机器人必须从绿灯下的道路通过。比赛开始后，安装在框架上的交通灯控制器将3组交通灯亮灯情况以无线通讯方式发送给机器人。（5）装配台：共有4个装配台，编号从0A-0D，在场地上按照顺时针摆放，机器人在此处将携带的工件根据任务中规定的要求进行堆放。每个装配台周围有一个500mm*500mm的装配区。每个装配台有2个工件摆放位置，下部位置为A2、B2、C2、D2；上部位置为A1、B1、C1、D1。（6）工件：使用尼龙，30个工件，每个工件均贴有RFID标签，RFID标签符合ISO18000-6C标准，内储存该工件的编号及工件名称、重量、基本尺寸等信息。工件分为4种，形状均如图3所示，直径有80mm和60mm两种，每一种分为红蓝两色，具体为红色大直径工件9个（编号1-9）、红色小直径工件9个（编号10-18）、蓝色大直径工件6个（编号19-24）、蓝色小直径工件6个（编号25-30）。每个工件底部均开有圆孔，小直径工件可以叠加在大直径工件上。图4 工件（7）仓库门：场地上有2扇仓库门，机器人必须通过仓库门进入或者离开仓库。（8）关键点：在场地上共有4个关键位置，前3个关键点代号分别是55、81、189，关键点4选取绿灯亮者所在点（即1组绿灯亮，关键点代号96；2组绿灯亮，关键点代号95；3组绿灯亮，关键点代号94），如图1中标注红色圆点处（注意：实际场地上并没有红点），当机器人运行经过这些关键点时，需要将位置信息上传给场边电脑。所有比赛道具的图纸另外发布，各参赛学校可以根据图纸自行制作，也可以向大赛合作企业购买。2.比赛机器人大赛的机器人设备由机器人平台、机器人上部机构、RFID读写器、ZIGBEE无线模块、监控软件组成，其中机器人上部机构需要参赛队自行开发。每个参赛队使用2台机器人，每队机器人总重不超过50公斤。（1）机器人平台：使用北京中科远洋科技有限公司的A200型机器人平台，组成如图5所示，参加过2011年全国技能大赛机器人项目的学校可以继续使用原来的A200平台。机器人平台在使用中必须遵守以下几点平台使用规范： 指定的机器人平台除了铝板可以拆卸外，其余所有部件需要更换时必须使用同型号、同规格的产品。 机器人平台的电池、巡线传感器信号处理板、主控制板、电机驱动板、巡线传感器可根据上部机械机构及整体设计需求改变安装位置，平台的车轮、万向轮安装位置可以前后移动。 机器人的供电全部来自于指定的三块电池，不能使用另外的供电方式。 机器人的行走必须使用所提供的主控制器控制。 机器人的运行必须依靠平台所提供的巡线传感器。图5 A200机器人平台组成每个参赛队必须使用大赛组委会指定的机器人平台，否则不得参加比赛，在此基础上自行设计机器人参加比赛，对指定的机器人平台所做的改动必须符合“机器人平台使用规范”的要求，否则不得参加比赛，成绩以0分计。（2）机器人上部机构: 由参赛队根据比赛任务自行设计制作。 （3）RFID读写器：读写器通过RS232与机器人平台主控制板通讯，必须符合ISO 18000-6C标准。大赛使用北京中科远洋科技有限公司的ZKR6806M型嵌入式超高频读写模块。 （4）ZIGBEE无线通讯模块：用于机器人与场边电脑以及机器人之间的相互通讯。大赛使用北京中科远洋科技有限公司的ZKM101型。 （5）监控软件：监控软件采用北京中科远洋科技有限公司开发的ZK3D-RObotCAD1.0版机器人状态实时监控软件，软件安装在场边电脑上，由裁判操作，采集并显示机器人发来的信息，软件使用VS2008.NET开发平台，参赛队需要将机器人运行的信息上传给场边电脑，机器人与场边电脑监控软件之间的通讯程序由参赛队根据公布的通讯协议编写，机器人与场边电脑监控软件之间的通讯协议见附件。监控软件拥有功能：比赛开始时，由裁判下发抓取工件任务（需要抓取的工件编号，每一台机器人指定4个工件）、下发工件装配任务（工件在装配台上安放位置）、下发交通灯控制命令、下发机器人启动命令。接受机器人上传的信息，显示当前车载工件数量、实时更新货架情况、实时更新装配区工件情况。接受机器人上传的信息，在场地图上实时显示机器人关键点位置信息。四、竞赛规则（一）任务要求1.裁判使用场边电脑向机器人发出启动指令，并下发任务。2.机器人出发后，通过入库门进入仓库；3.仓库中的货架上共有30个工件，每个工件上贴有RFID标签，型号：ZKRI1066D，具有唯一的信息，每个队从30个工件中，抓取8个指定编号的工件，由2台机器人共同完成，工件放在机器人上；同时，机器人将采集到的工件信息以及在货架上的位置信息发送给场边电脑。每个队2台机器人，1号机器人指定抓取2个红色大直径工件和2个蓝色小直径工件，2号机器人指定抓取2个蓝色大直径工件和2个红色小直径工件。工件在货架中的摆放原则：（1）货架A、B、C、D、E中每个货架至少有1个指定抓取的工件；（2）每个机器人指定抓取的4个工件分布在货架A、B、C、D、E中4个货架；4.机器人通过出库门离开仓库。5.在仓库与装配区之间有3条道路，机器人接受红绿灯信息，从亮着绿灯的道路上通过，前往装配区。6.在装配区，机器人按照指定的工件装配要求，将工件放置在装配台上，并将放置信息发送给场边电脑。装配时，每个装配台放置2个工件，要求：（1）同一种颜色的工件装配在一起，大直径工件在下，小直径工件在上；（2）每个装配台所需要放置的工件颜色在比赛开始时，通过场边电脑下发给机器人；（3）相同颜色的装配台成对角分布。7.机器人在场上运行时，经过场上关键点时，将机器人位置信息发送给场边电脑。（二）竞赛时长：任务完成15分钟。（三）机器人要求1.每台机器人由队员启动后必须是自主运动。2.比赛开始后，由裁判给机器人下达启动指令，所有自动机器人可以依次启动，但是必须在50秒以内全部启动完毕，超过50秒后，没有启动的机器人再次启动必须申请重试。3.所有机器人在出发区放置完毕后，操作机器人的队员必须立即退出赛地，站在木质围栏外。4.一旦机器人启动，参赛队员不得接触机器人。5.启动前，所有自动机器人在启动区内必须纳入1000mm长、1000mm宽、1500mm高的空间范围，机器人所有部件在水平投影的任何方向上都不能超出启动区。6.启动后，自动机器人的尺寸和形状可以改变，但高度限制在2000mm以内，任意时刻瞬时宽度不能超过1500mm。（在水平投影的任何方向上测量都应符合此要求）7.比赛一旦开始，自动机器人不允许分离。机器人在场上发生故障时，为保护机器人，参赛队员可以向裁判申请关闭机器人电源，但是关闭电源后，机器人在场上的位置不允许改变。（四）机器人的重试1.每场比赛每队允许多次“重试”。2.“重试”的申请被裁判允许后，参赛队员必须把机器人搬回到机器人启动区，并尽快启动（允许人工启动），允许重试的机器人必须符合上述机器人的规定。3.“重试”时，机器人的任何部件均不能更换，机器人的能源也不能补充或增加，机器人已经抓取的工件可以继续放在机器人上。4.当“重试”违反规则时，由裁判做出裁决，包括“重试”是否有效。5.重试的时间是30秒钟，从队员入场接触到任何一台要重试的机器人开始计时。30秒内没有启动的机器人将被留在启动区。（五）能源1.比赛期间各队应为自己的所有机器人准备能源。2.允许使用的电源电压不得超过24VDC。3.压缩空气的压强应小于0.8MPa，每台机器人所用气瓶的总容积不应超过1.5L。4.不允许使用组委会认为危险和不适当的能源。（六）重量所有机器人包括能源和机器人其他部件都必须在赛前称重，每个队用于整个比赛的所用的机器人总重不得超过50.00kg，否则，不得参加比赛，成绩以0分计。五、评分方式与奖项设定（一）评分方式参赛队的成绩由上部机构设计分（占总分5%）、职业素养分（占总分5%）、和任务得分（占总分90%）组成。1.上部机构设计分评分方法（1）上部机构设计分满分为5分。（2）上部机构设计分由该场比赛裁判按照机构设计的自创性、先进性、合理性、稳定性和经济环保、可拓展性等因素进行评定。2.职业素养分评分方法（1）职业素养分满分为5分。（2）职业素养分由该场比赛裁判按照参赛队以下方面表现进行评定： 公平竞赛，遵守赛场纪律。 遵守操作规程，安全、文明参赛。 冷静、高效，分工合作，一丝不苟。 着装规范整洁，爱护设备，保持竞赛环境清洁有序。 抗工作环境干扰能力强、善于与裁判沟通。3.任务得分（1）任务得分满分为90分。（2）机器人接受场边电脑指令后启动，得1分/机器人。（3）机器人从仓库入口进入仓库，得1分/机器人。（4）每个参赛队需要从比赛场地上的货架上鉴别并抓取8个指定的工件，放在机器人上，3.5分/工件；向电脑上传工件信息正确，1分/工件；上传工件在货架中位置信息正确，0.5分/工件。（5）机器人从仓库出口离开仓库，得2分/机器人。（6）机器人前往装配区时，正确感知途中路线情况，从绿灯处通过，得3分/机器人。（7）机器人进入装配区，按照正确顺序将工件放置在装配台上，得3.5分/工件；若安装顺序不正确，得1分/个；若没有放置在装配台上，但是工件的投影面全部进入了装配区，得0.5分/个；向电脑上传