一、賽事簡介
全國大學(xué)生智能精密裝配大賽（以下簡稱“裝配大賽”）由中國機械工程學(xué)會主辦，是中國大學(xué)生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽8項專業(yè)賽事之一，旨在搭建智能裝配技術(shù)交流平臺，推動智能裝配先進理念及技術(shù)應(yīng)用，培養(yǎng)智能裝配人才創(chuàng)新及實踐能力，激發(fā)廣大機械工程及其相關(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)展和進步，實現(xiàn)我國從制造大國向制造強國的飛躍。
二、競賽內(nèi)容
2023年中國大學(xué)生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽智能精密裝配大賽，本賽事針對學(xué)科和專業(yè)領(lǐng)域特點，設(shè)置裝配過程精確數(shù)字孿生建模、圖像識別與精確對準(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，并且以解決軍民用裝配關(guān)聯(lián)短板技術(shù)為出發(fā)點，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)計力和創(chuàng)新實踐能力。
選題背景：隨著人工智能的發(fā)展，在機械領(lǐng)域充斥了大量的智能化設(shè)備，在各類智能精密工程實踐中，對于如何提高精確性，提高智能性，仍然存在著一些難以攻克的問題，極大地影響工程進度和質(zhì)量。亟需有針對性地設(shè)計在各種特殊工況下使用的各類特種機械，或機器人，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，針對某類工程的特點自行提出設(shè)計需求，明確設(shè)計功能目標(biāo)，完成一種特殊工況下使用的特種機械或機器人設(shè)計。
本科賽項設(shè)手動組和自動組二個類別。兩組設(shè)計方案應(yīng)滿足以下要求a-d 項
內(nèi) 容 | 要 求 |
a專用屬性 | 面向某種工程實際存在的機械裝置與作業(yè)對象的對接不暢問題，設(shè)計針對其中完成某特定任務(wù)的機械或機器人。 |
b功能實現(xiàn) | （1）完成某特定任務(wù)的機械或機器人能夠進入工作環(huán)境、接近工作對象、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，且不對工作對象造成損害。 （3）功能齊全、動作準(zhǔn)確、可靠，具有較高的工作效率。 |
c機器類型 | （1）限于小型設(shè)備。 （2）可以是整體式設(shè)備，具有行走、機架固定、各軸移動（旋轉(zhuǎn)）、各類任務(wù)功能。設(shè)備在工作場景內(nèi)穿行時，須滿足安全條件（含：人員安全、不損壞工作對象等）。 （3）可以是整臺設(shè)備中的主體部件（機械或機器人）。 |
d創(chuàng)新要素 | （1）與同類原理機械的比較，在運動原理、機構(gòu)設(shè)計方面有創(chuàng)新； （2）與同類原理機械的比較，在材料選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計方面有創(chuàng)新。 |
零件自動識別與安裝任務(wù)書
考察內(nèi)容：裝配基礎(chǔ)知識、機器人操作基礎(chǔ)知識、單目視覺、機械臂位姿控制、人機協(xié)作、機械臂抓取
三、任務(wù)概述
參賽者需要設(shè)計算法，編制程序，控制機器人自動完成零件識別與安裝。機器人需要利用單目相機，識別出安裝區(qū)給定標(biāo)志物的形狀，并在零件區(qū)自動識別相應(yīng)零件，識別出零件位置后抓取零件，將其安裝到安裝區(qū)指定位置。機器人與安裝區(qū)、零件區(qū)的相對位置如圖所示：
圖1 比賽設(shè)備相對位置示意圖
四、任務(wù)細則
比賽的實際運行場地在隔振光學(xué)平臺上，協(xié)作機器人（掛載單目相機與機械夾爪）與設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)多孔板安裝在光學(xué)平臺上（其中：機器人的位置標(biāo)定、相機標(biāo)定參數(shù)以及多孔板的安裝位置會在賽前給出），標(biāo)準(zhǔn)多孔板設(shè)計有五個孔，孔的上方可隨機放置不同形狀的標(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，使得機器人能夠識別出安裝區(qū)標(biāo)志物的形狀，并在零件區(qū)（圖3）找出對應(yīng)形狀的零件，依次抓取并安裝至安裝區(qū)標(biāo)志物對應(yīng)的孔中，由準(zhǔn)確識別與安裝零件數(shù)量、安裝完成時間來進行參賽者的打分。
圖3 零件區(qū)
五、初賽比賽流程
5.1賽前準(zhǔn)備
（1）參賽各隊參加機器人的使用培訓(xùn)，掌握機器人的操作方法，掌握單目視覺相機相關(guān)知識，及機器人仿真軟件。
（2）能夠自主編制路徑規(guī)劃，識別抓取等程序。
5.2提交材料
（1）技術(shù)方案報告，評分要點如下：
序 號 | 評 分 要 點 |
1 | 零件識別與安裝的思路及操作過程 |
2 | 零件與安裝孔的圖像識別計算流程與結(jié)果 |
3 | 機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，評分要點如下：
序 號 | 評 分 要 點 |
1 | 零件識別與安裝思路的講解 |
2 | 圖像處理算法講解 |
3 | 視覺驅(qū)動機器人控制與軌跡規(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，評分要點如下：
序 號 | 評 分 要 點 |
1 | 機器人模擬運動仿真 |
2 | 運動仿真軟件與視覺軟件的信息交互 |
3 | 機器人運動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)方案報告、PPT以及仿真演示視頻。技術(shù)方案報告、PPT與仿真演示視頻分值各占40%、20%、40%。
2. 組委會組織專家對參賽選手提交的技術(shù)方案報告與PPT進行打分。
3. 參賽選手提交答辯PPT，時間要求5-8分鐘，初賽提交帶有講解旁白的MP4視頻文件。
4. 針對任務(wù)，通過大賽提供的仿真軟件完成零件自動識別與安裝任務(wù)，并提交相關(guān)仿真視頻。
5. 對于仿真視頻，根據(jù)如下相關(guān)軟件進行運動仿真與視覺算法處理，并制作視頻。視頻需要帶有計時器，要求不超過十分鐘。
序號 | 軟件名稱 | 軟件版本 | 備 注 |
1 | VMware Workstation | V14.0以上 | 機器人仿真軟件環(huán)境 |
2 | AUBOPE | V4.5 | 機器人仿真軟件 |
3 | MVS | V3.0 | 實體相機設(shè)置軟件（選配） |
4 | Vision Master | V4.0 | 視覺算法平臺 |
（1）通過AUBOPE仿真軟件，對任務(wù)進行機器程序邏輯編寫 ，機器人運行點位示教，機器人和視覺進行通訊，獲取位置變量，機器人進行任務(wù)動作，軟件如圖4所示。
評分要點：3D虛擬機械臂能模擬任務(wù)運動動作，如識別過程、安裝過程等移動動作，可以顯示通訊獲取的視覺信息變量等，參賽選手通過對編寫邏輯和內(nèi)容進行講解并錄制視頻，根據(jù)步驟進行評分。
圖4 AUBOPE軟件界面
（2）通過Vision Master軟件，進行視覺識別流程搭建，使用大賽官方提供的本地圖片，進行手眼標(biāo)定的過程演示，標(biāo)志物、安裝孔以及零件的識別，位置信息的發(fā)送等過程。
評分要點：能夠進行功能演示，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，每個參賽隊學(xué)生人數(shù)不得多于5人，指導(dǎo)教師不多于3人。參賽隊由所在學(xué)校統(tǒng)一向組委會報名。
2.參賽方式：參賽隊學(xué)生自接到大賽通知后，即可按大賽主題和內(nèi)容的要求進行準(zhǔn)備，并聯(lián)系指導(dǎo)教師報名參賽。
注意:報名截止日期為2023年5月31日！請有意向同學(xué)務(wù)必在截止日期（含5月31日）之前先將報名表發(fā)送給聯(lián)系老師郵箱，審核通過后請在校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺（https://cxcy.lnpu.edu.cn）完成報名和提交比賽材料。
八、競賽承辦單位及聯(lián)系人
承辦單位：機械工程學(xué)院
聯(lián)系人：劉長福
競賽QQ群：197344269
郵箱：liuchangfu@163.com
附件1：2023年中國大學(xué)生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽機械創(chuàng)意賽道報名表
附件2：2023年中國大學(xué)生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽創(chuàng)意賽道校內(nèi)報名匯總表
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院
機械工程學(xué)院
2023年5月15號
