2018金磚+大賽之首屆“移動機器人”賽項技術規程（精簡版）

2019-03-03 21:07 閱讀收藏

一、競賽項目

賽項編號：JZ004
賽項名稱：移動機器人
賽項組別：中職組、高校組、教師組
賽項歸屬產業：智能制造、機器人產業、新興技術產業
賽項類型：國際級競賽

二、競賽目的

以“中國制造2025”為背景，針對裝備制造業轉型升級對崗位技能提升的要求，面向全國中等職業學校和高等院校機器人工程、工業機器人技術、機器人應用與維護、機電一體化和自動化技術等專業，圍繞真實工作過程、任務和要求設計競賽內容，重點考察選手的實際動手能力、規范操作和創新創意水平，檢驗參賽選手的綜合職業能力。通過技能競賽促進中等職業學校和高等院校機器人相關專業發展、課程建設和人才培養質量，為世界技能大賽移動機器人賽項助力，解決機器人產業迅猛增長與專業人才嚴重短缺的矛盾，提升機器人技能型人才水平和數量，服務智能制造領域，為探索申請世界技能大賽開設金磚板塊積累成果和經驗。

三、競賽內容

（一）競賽方式
競賽為團體賽，每隊由2名選手組成。整個競賽過程包括：第一階段“實操競賽”和第二階段“答辯展示”兩個方面內容。學生組實操競賽與答辯展示在總成績中權重分別為90%和10%，教師組實操競賽與答辯展示在總成績中權重分別占70%和30%。
每所院校每個組別限報1支參賽隊，參賽選手為同一學校，不允許跨校組隊；決賽時中職組、高校組、教師組參賽隊伍，每組均不超過40支隊伍。
天津博諾機器人技術有限公司將針對競賽內容分批組織培訓，每次培訓結束，由賽項組委會根據專家組命題題庫，抽取試題和邀請第三方裁判，對培訓學員進行考試選撥，根據每批次考試結果，由賽項組委會通知公示晉級決賽的隊伍名單。
（二）實操競賽內容
參賽選手在270分鐘內，根據賽場提供的任務書和有關資料，完成競賽任務。
1．移動機器人整體裝調任務。
2．移動機器人運動控制調試任務。
3．場地遙控運行任務。
4．移動機器人系統自動運行任務。
（三）答辯展示內容
學生組（含中職組與高校組）答辯展示環節，要求參賽選手（選1名代表）圍繞“移動機器人技術應用”這一主題，在10分鐘時間內進行技術文件展示及答辯匯報，主要考察選手在執行工作任務過程中的功能和結構、使用價值、節約成本、人性化設計、團隊合作、事故預防、環保性、創新性等八個方面的職業能力。
教師組（選1名代表）答辯展示采用說課形式，時間為15分鐘，內容與移動機器人相關即可，說課內容包含但不限于：課程教學目標和定位，學習情境，學習目標、教學內容、教學方法、教學過程、教學媒體、資源和環境選擇以及教學評價。該項目旨在考察教師對教學設計、課件制作、師范素養等師范技能的掌握程度。
所有參賽選手的技術文件（PPT、視頻等）由各參賽隊在賽前提前制作完成。

四、競賽方式

本賽項為團體賽，不計選手個人成績，統計參賽隊總成績進行排序。每支參賽隊由2名選手組成，指定1人為隊長，學生組競賽可以設置不超過2名指導教師，每隊設置領隊1名。
競賽采取多場次進行，由賽項組委會按照競賽流程組織各領隊參加公開抽簽，確定各隊參賽場次。參賽隊按照抽簽確定的參賽時段分批次進入競賽場地參賽。

五、技術規范

1．競賽標準
根據教育部中等職業學校和高等院校加工制造專業類教學指導方案，參照工業機器人裝調維修工、工業機器人操作調整工、工業機器人安全規范等國家職業技術標準要求實施，如表3所示。
表3 技術標準

序號	標準號	名稱
1	JX04-24-01	工業機器人裝調維修工
2	JX04-24-02	工業機器人操作調整工
3	GBT 26154-2010	裝配機器人通用技術條件標準
4	GB 11291-1997	工業機器人安全規范
5	SJ/T 10533-94	電子設備制造防靜電技術要求
6	JY 0001-2003	教學儀器設備產品一般質量要求
7	LD/T81.1-2006	職業技能實訓和鑒定設備通用技術規范
8	6-05-02-03	數控機床裝調維修工國家職業標準
9	6-08-04-02	電子設備裝接工國家職業標準

2．職業道德
（1）敬業愛崗，忠于職守，嚴于律已；
（2）刻苦學習，鉆研業務，善于觀察，勤于思考；
（3）認真負責，吃苦耐勞；
（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。
3．相關知識與技能
（1）小型機器人的工作原理；
（2）小型機器人機械結構、安裝、檢測、調試；
（3）小型機器人控制系統原理、裝配、調試和故障排除；
（4）小型機器人應用程序編寫；
（5）小型機器人整機調試。

六、技術平臺

本次大賽的競賽平臺采用基于第44屆世界技能大賽研制的BNRT-MOB-44型移動機器人，競賽器材由組委會統一提供。每套設備由上百種零件組成。采用模塊化設計，具備通用型接口，可以根據需求組成不同結構形式，能激發學生創新思維，同時能夠滿足技能競賽要求。
移動機器人設備如圖1所示。

圖1 BNRT-MOB-44型移動機器人套件

1．配置工業級的鋁合金結構組件；
2．配置NImyRIO控制器、NI LabVIEW學生版軟件及工具包；
3．配置傳感器套件：智能相機、無線遙控手柄、USB-HUB、超聲波測距傳感器、陀螺儀、IR紅外傳感器、QTI傳感器、12V6800mAh的鋰電池和充電器、ON/OFF電源開關、電線和控制電路板；
4．配置帶編碼器的12V直流減速電機；
5．配置5V數字舵機。
6．配置4x60mm麥克納姆輪組件；
7．配置2x190mm的直線導軌和滑塊；
8．主控制器如圖2所示，直流供電范圍為6V~16V，易于上手使用、編程開發簡單，板載資源豐富：共有40條數字I/O線，支持SPI、PWM輸出、正交編碼器輸入、UART和I2C，以及8個單端模擬輸入，2個差分模擬輸入，4個單端模擬輸出和2個對地參考模擬輸出，方便通過編程控制連接各種傳感器及外圍設備；

圖2 主控制器實物圖

9．電機和傳感器控制板如圖3所示，包含直流減速電機控制模塊、電源模塊、光耦隔離模塊、6路電機驅動模塊、5路舵機驅動模塊、5路超聲波測距模塊、陀螺儀模塊、雙P34插針接口等方便控制和連接主控制器；

圖3 控制板實物圖

10．支架和結構組件
彈簧聯軸器（外徑19長25孔徑6-8），無油軸套（外徑10內徑8），滾珠絲杠（帶螺母）1204長270，淺茶色半透明有機玻璃板180×240×3，螺絲（M3×10mm），螺絲（M3×6mm），螺絲（M3×8mm），尼龍防松螺母M3，內六角扳手3mm，內六角扳手2.5mm，內六角扳手2mm，扳手5.5mm，3D打印固定件一組，電機固定支架4個，U型鋁型材車身底盤配件，機械手爪配件一套，手爪提升機構一套；
11．配套移動機器人教材和教學視頻，可滿足1.LabVIEW圖形化編程軟件的使用，2.myRIO功能IO基本使用，3.機械結構的搭建，4.直流電機閉環PID調速，5.myRIO控制器開發，6.ARM與FPGA的使用練習，7.移動機器人場地分揀，8.移動機器人視覺識別等實訓要求。

七、成績評定

采用過程評價與結果評價相結合、能力評價與職業素養評價相結合的方式。競賽項目滿分為100分，具體評分細則如表4所示。
表4 競賽項目配分表

項目			任務一	任務二	任務三	任務四	職業素養		答辯展示
學生組			20	20	20	20	10		10
教師組			15	15	15	15	10		30
任務一：移動機器人整體裝調
序號	裝調任務要求							分值
								學生			教師
1	移動平臺輪系正確安裝，螺釘緊固							2			2
2	傳感器支架安裝與調整							2			1
3	導軌安裝與調整							2			2
4	絲杠及其連接部分的安裝							2			1
5	提升電機單元安裝與絲杠調整							2			1
6	myRIO控制器支撐底板的安裝							2			1
7	舵機安裝							2			1
8	手爪安裝							2			2
9	電氣線路連接							2			2
10	網絡通信地址設置							2			2
合計								20			15
任務二：移動機器人運動控制調試
序號	在工作臺上的機器人性能要求							分值
								學生		教師
驅動電機性能要求
1	驅動電機方向控制：正向/反向旋轉							2		1
2	驅動電機速度控制：慢速/快速旋轉							2		1
3	機器人直線運動控制：前進/后退							2		1
4	機器人轉向運動控制：左轉/右轉							2		1
5	機器人平移運動控制：左平移/右平移							2		1
信息采集系統性能
6	超聲測距傳感器和紅外傳感器							2		2
7	手柄的調試界面與通信							2		2
8	視覺系統（圖像采集）							2		2
針對目標物體的性能
9	手爪張開/夾緊							2		2
10	手臂上升/下降							2		2
合計								20		15
任務三：移動機器人系統聯調
序號	評分項目							分值
								學生		教師
1	使移動機器人自動完成沿U型走廊行走，且不碰到走廊與前、后端墻壁							5		3
2	智能視覺系統完成對目標球的顏色識別與二維碼識別							5		4
3	移動機器人自動完成尋找固定位置放置臺球并抓取							5		4
4	移動機器人自動完成將臺球放置指定位置，并返回場地							5		4
合計								20		15
任務四：場地任務
序號	評分項目							分值
								學生			教師
1	遙控移動機器人完成任務							10			7
2	移動自動完成工作任務							10			8
合計								20			15
任務五：職業素養
序號		評分項目						分值
1		公平競賽，遵守賽場紀律						2
2		操作規范，無事故						2
3		著裝規范整潔，愛護設備，保持競賽環境清潔有序						2
4		團隊分工合理，冷靜、高效，一絲不茍						2
5		工具的使用符合工業安全						2
合計								10
任務六：答辯展示
序號		評分項目						分值
								學生		教師
1		功能和結構						1		3
2		使用價值						1		3
3		節約成本						1		3
4		人性化設計						1		3
5		團隊合作						1		3
6		事故預防						1		3
7		環保性						1		3
8		創造性						1		3
9		答辯展示效果						2		6
合計								10		30