第二屆全國(guó)人工智能應(yīng)用技術(shù)技能大賽河南省選拔賽無(wú)人機(jī)裝調(diào)檢修工（飛行器人工智能技術(shù)應(yīng)用）競(jìng)賽樣題

2021年全國(guó)行業(yè)職業(yè)技能競(jìng)賽——第二屆全國(guó)人工智能應(yīng)用技術(shù)技能大賽河南省選拔賽無(wú)人機(jī)裝調(diào)檢修工（飛行器人工智能技術(shù)應(yīng)用）賽項(xiàng)實(shí)操樣題第二屆全國(guó)人工智能應(yīng)用技術(shù)技能大賽河南省組委會(huì)技術(shù)組二〇二一年九月———一、重要說(shuō)明1.比賽時(shí)間180分鐘，120分鐘后，選手可以棄賽，但不可提前離開賽位場(chǎng)地，需要在賽位指定位置，與比賽設(shè)備隔離。2.比賽共包括5個(gè)任務(wù)，總分100分，見表1。表1：任務(wù)配分表序號(hào)名稱配分說(shuō)明1任務(wù)1：飛行器智能部件測(cè)試102任務(wù)2：任務(wù)目標(biāo)信息處理與調(diào)試203任務(wù)3：飛行器智能功能編寫與聯(lián)調(diào)154任務(wù)4：飛行器系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)與測(cè)試255任務(wù)5：典型任務(wù)實(shí)地綜合應(yīng)用30合計(jì)1003.除表中有說(shuō)明外，不限制各任務(wù)評(píng)判順序、不限制任務(wù)中各項(xiàng)的先后順序，選手在實(shí)際比賽過(guò)程中要根據(jù)賽題情況進(jìn)行操作。4.比賽過(guò)程中，若發(fā)生危及設(shè)備或人身安全事故，立即停止比賽，將取消其參賽資格。5.比賽所需要的資料及軟件都以電子版的形式保存在工位計(jì)算機(jī)里指定位置E:\ZL\。6.比賽場(chǎng)地分兩部分，任務(wù)1到任務(wù)4在內(nèi)場(chǎng)設(shè)備調(diào)校開發(fā)區(qū)比賽，任務(wù)5在外場(chǎng)實(shí)地綜合驗(yàn)證區(qū)進(jìn)行。7.請(qǐng)務(wù)必閱讀各任務(wù)的重要提示。8.評(píng)判的節(jié)點(diǎn)在任務(wù)中有提示，需要裁判驗(yàn)收的各項(xiàng)任務(wù)，完成相應(yīng)的任務(wù)后請(qǐng)示意裁判進(jìn)行評(píng)判，各任務(wù)裁判只驗(yàn)收1次，請(qǐng)根據(jù)賽題說(shuō)明，確認(rèn)完成后再提請(qǐng)裁判驗(yàn)收。9.選手對(duì)比賽過(guò)程中需裁判確認(rèn)部分，應(yīng)當(dāng)先舉手示意，等待裁判人員前來(lái)處理。10.參賽選手在競(jìng)賽過(guò)程中，不得使用U盤。11.選手在競(jìng)賽過(guò)程中應(yīng)該遵守相關(guān)的規(guī)章制度和安全守則，如有違反，則按照相關(guān)規(guī)定在競(jìng)賽的總成績(jī)中扣除相應(yīng)分值。12.選手在比賽開始前，認(rèn)真對(duì)照工具清單檢查工位設(shè)備，并確認(rèn)后開始比賽；選手完成任務(wù)后的檢具、儀表和部件，現(xiàn)場(chǎng)需統(tǒng)一收回再提供給其他選手使用。13.賽題中要求的備份和保存在電腦中的文件，需選手在計(jì)算機(jī)指定文件夾E:\2021AI4\中命名對(duì)應(yīng)文件夾（例如1DS01,1為第一場(chǎng)次；DS01為賽位01號(hào)；各具體任務(wù)在其底下再建文件夾，1RW01，1為任務(wù)1,01為工位號(hào)）。賽題中所要求備份的文件請(qǐng)備份到對(duì)應(yīng)到文件夾下，即使選手沒(méi)有任何備份文件也要求建立文件夾。14.選手嚴(yán)禁攜帶任何通訊、存儲(chǔ)設(shè)備及技術(shù)資料，如有發(fā)現(xiàn)將取消其競(jìng)賽資格。選手擅自離開本參賽隊(duì)賽位或者與其他賽位的選手交流或者在賽場(chǎng)大聲喧嘩，嚴(yán)重影響賽場(chǎng)秩序，如有發(fā)生，將取消其參賽資格。15.選手必須認(rèn)真填寫各類文檔，競(jìng)賽完成后所有文檔按頁(yè)碼順序一并上交。16.選手必須及時(shí)保存自己編寫的程序及材料，防止意外斷電及其它情況造成程序或資料的丟失。17.賽場(chǎng)提供的任何物品，不得帶離賽場(chǎng)。

二、競(jìng)賽項(xiàng)目任務(wù)書某農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)公司承接一項(xiàng)特殊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，需要對(duì)特殊區(qū)域的農(nóng)田進(jìn)行自主果實(shí)采集作業(yè)，將指定地塊中的特定果實(shí)抓取、運(yùn)輸并收入采集點(diǎn)。農(nóng)田中成熟果實(shí)位置和高度不確定，同時(shí)存在固定障礙等特殊地形。同時(shí)由于農(nóng)田距離較遠(yuǎn)，需通過(guò)地面運(yùn)載自動(dòng)小車運(yùn)載植農(nóng)業(yè)人機(jī)進(jìn)入作業(yè)場(chǎng)地，中途進(jìn)行自主充電，最終由地面運(yùn)載自動(dòng)小車運(yùn)載無(wú)人機(jī)返回原點(diǎn)。任務(wù)1：飛行器智能部件測(cè)試根據(jù)任務(wù)要求，使用相應(yīng)軟件，調(diào)用模塊，完成雷達(dá)等環(huán)境感知傳感器、視覺(jué)等目標(biāo)識(shí)別傳感器、距離傳感器、作業(yè)裝置等智能部件的功能測(cè)試。（一）使用相應(yīng)軟件，完成360°激光雷達(dá)功能測(cè)試，填寫測(cè)試報(bào)告（附件一）；1.設(shè)置探測(cè)范圍；2.使用給定測(cè)試板測(cè)試傳感器距離探測(cè)功能；3.獲取包含距離信息的SLAM圖。將文件保存在工位計(jì)算機(jī)中指定位置(要求見重要說(shuō)明第13條)\測(cè)試報(bào)告1。（二）編寫測(cè)試程序，完成目標(biāo)識(shí)別視覺(jué)模塊功能測(cè)試，填寫測(cè)試報(bào)告（附件二）1.攝像頭分辨率設(shè)置；2.拍攝幀率設(shè)置；3.樣張格式設(shè)置；4.拍攝8張測(cè)試照片；5.樣張右下角需要有拍攝時(shí)間。將文件保存在工位計(jì)算機(jī)中指定位置(要求見重要說(shuō)明第13條)\測(cè)試報(bào)告2。（三）仿地激光雷達(dá)功能測(cè)試，填寫測(cè)試報(bào)告（附件三）測(cè)試準(zhǔn)確度：使用激光仿地雷達(dá)，結(jié)合工位內(nèi)設(shè)備與工具，測(cè)量小車甲板平面處的相對(duì)高度。簡(jiǎn)單描述測(cè)量方案，記錄測(cè)量過(guò)程與測(cè)量結(jié)果。裁判使用卷尺進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，與選手的測(cè)量結(jié)果相比較后進(jìn)行評(píng)判。將文件保存在工位計(jì)算機(jī)中指定位置(要求見重要說(shuō)明第13條)\測(cè)試報(bào)告3。（四）作業(yè)裝置功能測(cè)試，填寫測(cè)試報(bào)告（附件四）1.測(cè)量最大張開口尺寸；2.測(cè)試作業(yè)裝置的運(yùn)行角度；3.使用作業(yè)裝置夾持目標(biāo)物品樣本。完成任務(wù)1后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)2：任務(wù)目標(biāo)信息處理與調(diào)試根據(jù)大賽提供的樣品，使用相應(yīng)軟件，通過(guò)編寫相應(yīng)的智能算法，完成任務(wù)目標(biāo)信息采集、處理和識(shí)別；完成目標(biāo)數(shù)據(jù)采集、清洗、標(biāo)注以及數(shù)據(jù)集制作；完成模型訓(xùn)練、驗(yàn)證和部署實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別。基于識(shí)別的結(jié)果完成系統(tǒng)反饋功能的調(diào)試。（一）編寫程序，完成任務(wù)目標(biāo)信息采集、處理和識(shí)別；1.對(duì)給定樣品拍攝照片；2.對(duì)所拍照片進(jìn)行數(shù)字化解析并定義名稱；（二）編寫程序，完成目標(biāo)數(shù)據(jù)采集、清洗、標(biāo)注以及數(shù)據(jù)集制作；1.讀取照片的解析文件；2.對(duì)照片的解析文件進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，得到目標(biāo)數(shù)字文件；3.對(duì)目標(biāo)數(shù)字文件進(jìn)行標(biāo)注，制作訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和驗(yàn)證數(shù)據(jù)集；（三）完成模型訓(xùn)練、驗(yàn)證和部署，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別;1.編寫訓(xùn)練程序，對(duì)訓(xùn)練集中的素材進(jìn)行訓(xùn)練，形成訓(xùn)練結(jié)果文件；2.編寫驗(yàn)證程序，針對(duì)訓(xùn)練結(jié)果文件使用驗(yàn)證集中的素材驗(yàn)證，得出驗(yàn)證結(jié)果；2.調(diào)用算法，將驗(yàn)證程序模塊部署于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中；（四）調(diào)試并檢驗(yàn)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中的圖像反饋功能。編寫程序，使攝像頭識(shí)別到目標(biāo)物后，觸發(fā)聲光反饋燈的對(duì)應(yīng)顏色與聲音。完成任務(wù)2后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)3：飛行器智能功能編寫與聯(lián)調(diào)根據(jù)任務(wù)要求，結(jié)合智能部件及調(diào)用智能算法編寫程序，完成無(wú)人機(jī)避障、自主路徑規(guī)劃、智能作業(yè)等功能編程，并進(jìn)行單項(xiàng)功能仿真測(cè)試。（一）根據(jù)無(wú)人機(jī)避障要求，編寫360°激光雷達(dá)傳感器應(yīng)用程序模塊并驗(yàn)證。1.地面站避障程序設(shè)計(jì)，設(shè)定無(wú)人機(jī)遇到障礙且距離1m時(shí)停止航線，結(jié)合360°激光雷達(dá)避障傳感器進(jìn)行模擬運(yùn)行驗(yàn)證；2.任務(wù)模式下，編寫機(jī)載計(jì)算機(jī)程序，使無(wú)人機(jī)遇到障礙距離1m左右時(shí)停止航線，結(jié)合360°激光雷達(dá)避障傳感器進(jìn)行模擬運(yùn)行驗(yàn)證。（二）根據(jù)無(wú)人機(jī)飛行任務(wù)的要求，編寫飛行器自主飛行路徑程序模塊并驗(yàn)證。1.編寫飛行器自主飛行路徑程序，使無(wú)人機(jī)自主起飛，按照設(shè)定路線執(zhí)行巡航路線飛行；2.巡航飛行過(guò)程中對(duì)目標(biāo)物拍照并獲取位置信息；3.巡航后在充電小車上降落，停留5秒后再次起飛；4.根據(jù)目標(biāo)物的位置分布，自主生成最優(yōu)飛行路線，完成抓取和分類投放；5.在仿真環(huán)境中運(yùn)行驗(yàn)證。（三）根據(jù)果實(shí)采集作業(yè)要求，編寫作業(yè)裝置智能作業(yè)應(yīng)用程序模塊并驗(yàn)證。針對(duì)目標(biāo)作物，通過(guò)編寫機(jī)械爪動(dòng)作的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物自主抓取，自主分類投放動(dòng)作，進(jìn)行模擬驗(yàn)證。完成任務(wù)3后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)4：飛行器系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)與測(cè)試根據(jù)任務(wù)要求，完成飛行器空地全系統(tǒng)功能測(cè)試聯(lián)調(diào)，并通過(guò)仿真模擬驗(yàn)證：動(dòng)態(tài)環(huán)境中包含感知探測(cè)、自主決策、自主避障、仿地飛行、精準(zhǔn)降落等功能的給定自主作業(yè)任務(wù)。（一）動(dòng)態(tài)環(huán)境中的感知探測(cè)功能驗(yàn)證編寫主程序，調(diào)用圖像驗(yàn)證程序模塊，完成對(duì)目標(biāo)物的感知探測(cè)，進(jìn)行運(yùn)行驗(yàn)證。（二）動(dòng)態(tài)環(huán)境中的自主決策功能驗(yàn)證、編寫主程序，調(diào)用飛行控制程序模塊，依據(jù)目標(biāo)物特征、目標(biāo)物位置及收集點(diǎn)位置，自主規(guī)劃飛行路線，進(jìn)行運(yùn)行驗(yàn)證。（三）動(dòng)態(tài)環(huán)境中的自主避障功能驗(yàn)證編寫主程序，調(diào)用360°激光雷達(dá)程序模塊，探測(cè)障礙物位置，實(shí)施自主避障，進(jìn)行運(yùn)行驗(yàn)證。（四）動(dòng)態(tài)環(huán)境中的仿地飛行功能驗(yàn)證編寫主程序，設(shè)定飛行高度為2米，調(diào)用仿地雷達(dá)測(cè)量結(jié)果，實(shí)施仿地飛行，進(jìn)行運(yùn)行驗(yàn)證。（五）動(dòng)態(tài)環(huán)境中的精準(zhǔn)降落功能驗(yàn)證；1.按照農(nóng)田情況圖，編寫小車應(yīng)用程序，使小車從起點(diǎn)出發(fā)，在中間點(diǎn)（充電點(diǎn)）停留，在終點(diǎn)停留，最后返回起點(diǎn)，并進(jìn)行驗(yàn)證。2.編寫主程序，建立無(wú)人機(jī)與小車之間的通訊，并調(diào)用飛行控制程序模塊，使巡航飛行結(jié)束后，無(wú)人機(jī)尋找小車并精準(zhǔn)降落；5秒后再次起飛，執(zhí)行采集任務(wù)，采集飛行結(jié)束后，無(wú)人機(jī)尋找小車并精準(zhǔn)降落。在仿真環(huán)境中進(jìn)行驗(yàn)證。3.完成飛行器空地全系統(tǒng)功能測(cè)試聯(lián)調(diào)，并通過(guò)仿真模擬驗(yàn)證。完成任務(wù)4后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！任務(wù)5：典型任務(wù)實(shí)地綜合應(yīng)用根據(jù)任務(wù)要求，在大賽設(shè)置的果實(shí)采集任務(wù)場(chǎng)景中，使智能飛行系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，綜合應(yīng)用任務(wù)規(guī)劃、目標(biāo)識(shí)別與環(huán)境建模、軌跡生成、自主避障、仿地飛行、精準(zhǔn)降落、環(huán)境交互與作業(yè)等技術(shù)技能，完成動(dòng)態(tài)環(huán)境中的感知探測(cè)、自主決策、自主作業(yè)、自主分析及管理等人工智能要素任務(wù)。根據(jù)任務(wù)4第（一）—（五）中任務(wù)完成情況，在飛行器人工智能技術(shù)應(yīng)用外場(chǎng)實(shí)地綜合驗(yàn)證區(qū)進(jìn)行任務(wù)5對(duì)應(yīng)任務(wù)的實(shí)地綜合驗(yàn)證。注意：未完成任務(wù)4第（二）項(xiàng)，不能進(jìn)行任務(wù)5的比賽；未完成任務(wù)4第（五）項(xiàng)，任務(wù)5小車的相關(guān)工作任務(wù)不能進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，只驗(yàn)證無(wú)人機(jī)單獨(dú)的任務(wù)。在給定圖1作業(yè)農(nóng)田場(chǎng)景中，按照農(nóng)田要求依次實(shí)現(xiàn)如下功能：1.實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主生成巡航航線，并執(zhí)行巡航；2.實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)巡航過(guò)程中目標(biāo)物識(shí)別和標(biāo)記；3.實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中自主避障功能；4.實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)飛行高度仿地飛行功能；5.實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)按設(shè)定路線行進(jìn)；6.實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行器自主充電功能，巡航結(jié)束后與地面運(yùn)載自動(dòng)小車聯(lián)合模擬充電，自主起飛；7.實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)依據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，自主規(guī)劃飛行路線，對(duì)目標(biāo)物8.實(shí)施采集與分類投放；9.實(shí)現(xiàn)在地面運(yùn)載自動(dòng)小車上自主降落，由其運(yùn)送返回指定地點(diǎn)。圖1作業(yè)農(nóng)田場(chǎng)景特別注意：完成任務(wù)5后，舉手示意裁判進(jìn)行評(píng)判！裁判記錄每架飛行器的總飛行時(shí)間、成功實(shí)現(xiàn)功能的條目、飛行航線投放位置等實(shí)測(cè)情況進(jìn)行評(píng)分。在任務(wù)5執(zhí)行前選手需檢查并確認(rèn)飛行器狀態(tài)試飛后方可進(jìn)行飛行操作。飛行過(guò)程中因?yàn)檫x手飛行器出現(xiàn)不安全因素，安全員直接接管飛行器控制權(quán)，出現(xiàn)墜機(jī)現(xiàn)象該任務(wù)為零分。

三、本項(xiàng)目提供的文檔和資料(一)測(cè)試報(bào)告：附件一至四。(二)指定文件夾E:\ZL\下的電子文檔。

附件一360°激光雷達(dá)傳感器測(cè)試報(bào)告探測(cè)范圍設(shè)置值：設(shè)置值截圖：探測(cè)