一、賽事簡(jiǎn)介
全國(guó)大學(xué)生智能精密裝配大賽（以下簡(jiǎn)稱“裝配大賽”）由中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)主辦，是中國(guó)大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽8項(xiàng)專業(yè)賽事之一，旨在搭建智能裝配技術(shù)交流平臺(tái)，推動(dòng)智能裝配先進(jìn)理念及技術(shù)應(yīng)用，培養(yǎng)智能裝配人才創(chuàng)新及實(shí)踐能力，激發(fā)廣大機(jī)械工程及其相關(guān)交叉領(lǐng)域大學(xué)生興趣和潛能，助推智能精密裝配技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的飛躍。
二、競(jìng)賽內(nèi)容
2023年中國(guó)大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽智能精密裝配大賽，本賽事針對(duì)學(xué)科和專業(yè)領(lǐng)域特點(diǎn)，設(shè)置裝配過程精確數(shù)字孿生建模、圖像識(shí)別與精確對(duì)準(zhǔn)技術(shù)、精密柔性抓取技術(shù)和精密螺紋連接技術(shù)等智能裝配關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)賽項(xiàng)，并且以解決軍民用裝配關(guān)聯(lián)短板技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，綜合考察裝配技術(shù)研究領(lǐng)域大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。
選題背景：隨著人工智能的發(fā)展，在機(jī)械領(lǐng)域充斥了大量的智能化設(shè)備，在各類智能精密工程實(shí)踐中，對(duì)于如何提高精確性，提高智能性，仍然存在著一些難以攻克的問題，極大地影響工程進(jìn)度和質(zhì)量。亟需有針對(duì)性地設(shè)計(jì)在各種特殊工況下使用的各類特種機(jī)械，或機(jī)器人，作為特種輔助工具又快又好又精確地完成預(yù)定工作任務(wù)。
內(nèi)容說明：通過調(diào)研，針對(duì)某類工程的特點(diǎn)自行提出設(shè)計(jì)需求，明確設(shè)計(jì)功能目標(biāo)，完成一種特殊工況下使用的特種機(jī)械或機(jī)器人設(shè)計(jì)。
本科賽項(xiàng)設(shè)手動(dòng)組和自動(dòng)組二個(gè)類別。兩組設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足以下要求a-d 項(xiàng)
內(nèi) 容 | 要 求 |
a專用屬性 | 面向某種工程實(shí)際存在的機(jī)械裝置與作業(yè)對(duì)象的對(duì)接不暢問題，設(shè)計(jì)針對(duì)其中完成某特定任務(wù)的機(jī)械或機(jī)器人。 |
b功能實(shí)現(xiàn) | （1）完成某特定任務(wù)的機(jī)械或機(jī)器人能夠進(jìn)入工作環(huán)境、接近工作對(duì)象、完成工作任務(wù)。 （2）“準(zhǔn)確、可靠、無損害”原則——要求定位準(zhǔn)確，完成預(yù)定任務(wù)可靠，且不對(duì)工作對(duì)象造成損害。 （3）功能齊全、動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠，具有較高的工作效率。 |
c機(jī)器類型 | （1）限于小型設(shè)備。 （2）可以是整體式設(shè)備，具有行走、機(jī)架固定、各軸移動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）、各類任務(wù)功能。設(shè)備在工作場(chǎng)景內(nèi)穿行時(shí)，須滿足安全條件（含：人員安全、不損壞工作對(duì)象等）。 （3）可以是整臺(tái)設(shè)備中的主體部件（機(jī)械或機(jī)器人）。 |
d創(chuàng)新要素 | （1）與同類原理機(jī)械的比較，在運(yùn)動(dòng)原理、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有創(chuàng)新； （2）與同類原理機(jī)械的比較，在材料選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有創(chuàng)新。 |
零件自動(dòng)識(shí)別與安裝任務(wù)書
考察內(nèi)容：裝配基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)器人操作基礎(chǔ)知識(shí)、單目視覺、機(jī)械臂位姿控制、人機(jī)協(xié)作、機(jī)械臂抓取
三、任務(wù)概述
參賽者需要設(shè)計(jì)算法，編制程序，控制機(jī)器人自動(dòng)完成零件識(shí)別與安裝。機(jī)器人需要利用單目相機(jī)，識(shí)別出安裝區(qū)給定標(biāo)志物的形狀，并在零件區(qū)自動(dòng)識(shí)別相應(yīng)零件，識(shí)別出零件位置后抓取零件，將其安裝到安裝區(qū)指定位置。機(jī)器人與安裝區(qū)、零件區(qū)的相對(duì)位置如圖所示：
圖1 比賽設(shè)備相對(duì)位置示意圖
四、任務(wù)細(xì)則
比賽的實(shí)際運(yùn)行場(chǎng)地在隔振光學(xué)平臺(tái)上，協(xié)作機(jī)器人（掛載單目相機(jī)與機(jī)械夾爪）與設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)多孔板安裝在光學(xué)平臺(tái)上（其中：機(jī)器人的位置標(biāo)定、相機(jī)標(biāo)定參數(shù)以及多孔板的安裝位置會(huì)在賽前給出），標(biāo)準(zhǔn)多孔板設(shè)計(jì)有五個(gè)孔，孔的上方可隨機(jī)放置不同形狀的標(biāo)志物，如圖2所示。
圖2 多孔板與標(biāo)志物
四種形狀的零件隨機(jī)放置在零件區(qū)且存在不同程度的傾斜。參賽者需要編制程序，使得機(jī)器人能夠識(shí)別出安裝區(qū)標(biāo)志物的形狀，并在零件區(qū)（圖3）找出對(duì)應(yīng)形狀的零件，依次抓取并安裝至安裝區(qū)標(biāo)志物對(duì)應(yīng)的孔中，由準(zhǔn)確識(shí)別與安裝零件數(shù)量、安裝完成時(shí)間來進(jìn)行參賽者的打分。
圖3 零件區(qū)
五、初賽比賽流程
5.1賽前準(zhǔn)備
（1）參賽各隊(duì)參加機(jī)器人的使用培訓(xùn)，掌握機(jī)器人的操作方法，掌握單目視覺相機(jī)相關(guān)知識(shí)，及機(jī)器人仿真軟件。
（2）能夠自主編制路徑規(guī)劃，識(shí)別抓取等程序。
5.2提交材料
（1）技術(shù)方案報(bào)告，評(píng)分要點(diǎn)如下：
序 號(hào) | 評(píng) 分 要 點(diǎn) |
1 | 零件識(shí)別與安裝的思路及操作過程 |
2 | 零件與安裝孔的圖像識(shí)別計(jì)算流程與結(jié)果 |
3 | 機(jī)器人控制流程與程序，軌跡規(guī)劃思路 |
4 | 安裝過程的可行性，創(chuàng)新性，合理性 |
5 | 文檔邏輯清晰，排版美觀 |
（2）答辯PPT，評(píng)分要點(diǎn)如下：
序 號(hào) | 評(píng) 分 要 點(diǎn) |
1 | 零件識(shí)別與安裝思路的講解 |
2 | 圖像處理算法講解 |
3 | 視覺驅(qū)動(dòng)機(jī)器人控制與軌跡規(guī)劃思路的講解 |
4 | 安裝過程的可行性，創(chuàng)新性，合理性 |
5 | PPT邏輯清晰，排版美觀 |
（3）仿真軟件視頻，評(píng)分要點(diǎn)如下：
序 號(hào) | 評(píng) 分 要 點(diǎn) |
1 | 機(jī)器人模擬運(yùn)動(dòng)仿真 |
2 | 運(yùn)動(dòng)仿真軟件與視覺軟件的信息交互 |
3 | 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真與圖像處理算法的講解 |
4 | 安裝過程的可行性，創(chuàng)新性，合理性 |
5 | 講解思路清晰，語言通順 |
六、初賽相關(guān)事宜說明
1. 選手提交技術(shù)方案報(bào)告、PPT以及仿真演示視頻。技術(shù)方案報(bào)告、PPT與仿真演示視頻分值各占40%、20%、40%。
2. 組委會(huì)組織專家對(duì)參賽選手提交的技術(shù)方案報(bào)告與PPT進(jìn)行打分。
3. 參賽選手提交答辯PPT，時(shí)間要求5-8分鐘，初賽提交帶有講解旁白的MP4視頻文件。
4. 針對(duì)任務(wù)，通過大賽提供的仿真軟件完成零件自動(dòng)識(shí)別與安裝任務(wù)，并提交相關(guān)仿真視頻。
5. 對(duì)于仿真視頻，根據(jù)如下相關(guān)軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與視覺算法處理，并制作視頻。視頻需要帶有計(jì)時(shí)器，要求不超過十分鐘。
序號(hào) | 軟件名稱 | 軟件版本 | 備 注 |
1 | VMware Workstation | V14.0以上 | 機(jī)器人仿真軟件環(huán)境 |
2 | AUBOPE | V4.5 | 機(jī)器人仿真軟件 |
3 | MVS | V3.0 | 實(shí)體相機(jī)設(shè)置軟件（選配） |
4 | Vision Master | V4.0 | 視覺算法平臺(tái) |
（1）通過AUBOPE仿真軟件，對(duì)任務(wù)進(jìn)行機(jī)器程序邏輯編寫 ，機(jī)器人運(yùn)行點(diǎn)位示教，機(jī)器人和視覺進(jìn)行通訊，獲取位置變量，機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)動(dòng)作，軟件如圖4所示。
評(píng)分要點(diǎn)：3D虛擬機(jī)械臂能模擬任務(wù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，如識(shí)別過程、安裝過程等移動(dòng)動(dòng)作，可以顯示通訊獲取的視覺信息變量等，參賽選手通過對(duì)編寫邏輯和內(nèi)容進(jìn)行講解并錄制視頻，根據(jù)步驟進(jìn)行評(píng)分。
圖4 AUBOPE軟件界面
（2）通過Vision Master軟件，進(jìn)行視覺識(shí)別流程搭建，使用大賽官方提供的本地圖片，進(jìn)行手眼標(biāo)定的過程演示，標(biāo)志物、安裝孔以及零件的識(shí)別，位置信息的發(fā)送等過程。
評(píng)分要點(diǎn)：能夠進(jìn)行功能演示，模塊參數(shù)具體介紹，分步驟給分。
七、參賽條件與方式
1.參賽條件：以小組的方式，每個(gè)參賽隊(duì)學(xué)生人數(shù)不得多于5人，指導(dǎo)教師不多于3人。參賽隊(duì)由所在學(xué)校統(tǒng)一向組委會(huì)報(bào)名。
2.參賽方式：參賽隊(duì)學(xué)生自接到大賽通知后，即可按大賽主題和內(nèi)容的要求進(jìn)行準(zhǔn)備，并聯(lián)系指導(dǎo)教師報(bào)名參賽。
注意:報(bào)名截止日期為2023年5月31日！請(qǐng)有意向同學(xué)務(wù)必在截止日期（含5月31日）之前先將報(bào)名表發(fā)送給聯(lián)系老師郵箱，審核通過后請(qǐng)?jiān)谛?chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)（https://cxcy.lnpu.edu.cn）完成報(bào)名和提交比賽材料。
八、競(jìng)賽承辦單位及聯(lián)系人
承辦單位：機(jī)械工程學(xué)院
聯(lián)系人：劉長(zhǎng)福
競(jìng)賽QQ群：197344269
郵箱：[email protected]
附件1：2023年中國(guó)大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽機(jī)械創(chuàng)意賽道報(bào)名表
附件2：2023年中國(guó)大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽創(chuàng)意賽道校內(nèi)報(bào)名匯總表
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院
機(jī)械工程學(xué)院
2023年5月15號(hào)
