第二屆全國人工智能應用技術技能大賽河南省選拔賽無人機裝調(diào)檢修工（飛行器人工智能技術應用）競賽樣題

2021年全國行業(yè)職業(yè)技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽河南省選拔賽無人機裝調(diào)檢修工（飛行器人工智能技術應用）賽項實操樣題第二屆全國人工智能應用技術技能大賽河南省組委會技術組二〇二一年九月———一、重要說明1.比賽時間180分鐘，120分鐘后，選手可以棄賽，但不可提前離開賽位場地，需要在賽位指定位置，與比賽設備隔離。2.比賽共包括5個任務，總分100分，見表1。表1：任務配分表序號名稱配分說明1任務1：飛行器智能部件測試102任務2：任務目標信息處理與調(diào)試203任務3：飛行器智能功能編寫與聯(lián)調(diào)154任務4：飛行器系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)與測試255任務5：典型任務實地綜合應用30合計1003.除表中有說明外，不限制各任務評判順序、不限制任務中各項的先后順序，選手在實際比賽過程中要根據(jù)賽題情況進行操作。4.比賽過程中，若發(fā)生危及設備或人身安全事故，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算機里指定位置E:\ZL\。6.比賽場地分兩部分，任務1到任務4在內(nèi)場設備調(diào)校開發(fā)區(qū)比賽，任務5在外場實地綜合驗證區(qū)進行。7.請務必閱讀各任務的重要提示。8.評判的節(jié)點在任務中有提示，需要裁判驗收的各項任務，完成相應的任務后請示意裁判進行評判，各任務裁判只驗收1次，請根據(jù)賽題說明，確認完成后再提請裁判驗收。9.選手對比賽過程中需裁判確認部分，應當先舉手示意，等待裁判人員前來處理。10.參賽選手在競賽過程中，不得使用U盤。11.選手在競賽過程中應該遵守相關的規(guī)章制度和安全守則，如有違反，則按照相關規(guī)定在競賽的總成績中扣除相應分值。12.選手在比賽開始前，認真對照工具清單檢查工位設備，并確認后開始比賽；選手完成任務后的檢具、儀表和部件，現(xiàn)場需統(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，需選手在計算機指定文件夾E:\2021AI4\中命名對應文件夾（例如1DS01,1為第一場次；DS01為賽位01號；各具體任務在其底下再建文件夾，1RW01，1為任務1,01為工位號）。賽題中所要求備份的文件請備份到對應到文件夾下，即使選手沒有任何備份文件也要求建立文件夾。14.選手嚴禁攜帶任何通訊、存儲設備及技術資料，如有發(fā)現(xiàn)將取消其競賽資格。選手擅自離開本參賽隊賽位或者與其他賽位的選手交流或者在賽場大聲喧嘩，嚴重影響賽場秩序，如有發(fā)生，將取消其參賽資格。15.選手必須認真填寫各類文檔，競賽完成后所有文檔按頁碼順序一并上交。16.選手必須及時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.賽場提供的任何物品，不得帶離賽場。

二、競賽項目任務書某農(nóng)業(yè)無人機公司承接一項特殊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務，需要對特殊區(qū)域的農(nóng)田進行自主果實采集作業(yè)，將指定地塊中的特定果實抓取、運輸并收入采集點。農(nóng)田中成熟果實位置和高度不確定，同時存在固定障礙等特殊地形。同時由于農(nóng)田距離較遠，需通過地面運載自動小車運載植農(nóng)業(yè)人機進入作業(yè)場地，中途進行自主充電，最終由地面運載自動小車運載無人機返回原點。任務1：飛行器智能部件測試根據(jù)任務要求，使用相應軟件，調(diào)用模塊，完成雷達等環(huán)境感知傳感器、視覺等目標識別傳感器、距離傳感器、作業(yè)裝置等智能部件的功能測試。（一）使用相應軟件，完成360°激光雷達功能測試，填寫測試報告（附件一）；1.設置探測范圍；2.使用給定測試板測試傳感器距離探測功能；3.獲取包含距離信息的SLAM圖。將文件保存在工位計算機中指定位置(要求見重要說明第13條)\測試報告1。（二）編寫測試程序，完成目標識別視覺模塊功能測試，填寫測試報告（附件二）1.攝像頭分辨率設置；2.拍攝幀率設置；3.樣張格式設置；4.拍攝8張測試照片；5.樣張右下角需要有拍攝時間。將文件保存在工位計算機中指定位置(要求見重要說明第13條)\測試報告2。（三）仿地激光雷達功能測試，填寫測試報告（附件三）測試準確度：使用激光仿地雷達，結合工位內(nèi)設備與工具，測量小車甲板平面處的相對高度。簡單描述測量方案，記錄測量過程與測量結果。裁判使用卷尺進行實地測量，與選手的測量結果相比較后進行評判。將文件保存在工位計算機中指定位置(要求見重要說明第13條)\測試報告3。（四）作業(yè)裝置功能測試，填寫測試報告（附件四）1.測量最大張開口尺寸；2.測試作業(yè)裝置的運行角度；3.使用作業(yè)裝置夾持目標物品樣本。完成任務1后，舉手示意裁判進行評判！任務2：任務目標信息處理與調(diào)試根據(jù)大賽提供的樣品，使用相應軟件，通過編寫相應的智能算法，完成任務目標信息采集、處理和識別；完成目標數(shù)據(jù)采集、清洗、標注以及數(shù)據(jù)集制作；完成模型訓練、驗證和部署實現(xiàn)目標識別?；谧R別的結果完成系統(tǒng)反饋功能的調(diào)試。（一）編寫程序，完成任務目標信息采集、處理和識別；1.對給定樣品拍攝照片；2.對所拍照片進行數(shù)字化解析并定義名稱；（二）編寫程序，完成目標數(shù)據(jù)采集、清洗、標注以及數(shù)據(jù)集制作；1.讀取照片的解析文件；2.對照片的解析文件進行數(shù)據(jù)清洗，得到目標數(shù)字文件；3.對目標數(shù)字文件進行標注，制作訓練數(shù)據(jù)集和驗證數(shù)據(jù)集；（三）完成模型訓練、驗證和部署，實現(xiàn)目標識別;1.編寫訓練程序，對訓練集中的素材進行訓練，形成訓練結果文件；2.編寫驗證程序，針對訓練結果文件使用驗證集中的素材驗證，得出驗證結果；2.調(diào)用算法，將驗證程序模塊部署于無人機系統(tǒng)中；（四）調(diào)試并檢驗無人機系統(tǒng)中的圖像反饋功能。編寫程序，使攝像頭識別到目標物后，觸發(fā)聲光反饋燈的對應顏色與聲音。完成任務2后，舉手示意裁判進行評判！任務3：飛行器智能功能編寫與聯(lián)調(diào)根據(jù)任務要求，結合智能部件及調(diào)用智能算法編寫程序，完成無人機避障、自主路徑規(guī)劃、智能作業(yè)等功能編程，并進行單項功能仿真測試。（一）根據(jù)無人機避障要求，編寫360°激光雷達傳感器應用程序模塊并驗證。1.地面站避障程序設計，設定無人機遇到障礙且距離1m時停止航線，結合360°激光雷達避障傳感器進行模擬運行驗證；2.任務模式下，編寫機載計算機程序，使無人機遇到障礙距離1m左右時停止航線，結合360°激光雷達避障傳感器進行模擬運行驗證。（二）根據(jù)無人機飛行任務的要求，編寫飛行器自主飛行路徑程序模塊并驗證。1.編寫飛行器自主飛行路徑程序，使無人機自主起飛，按照設定路線執(zhí)行巡航路線飛行；2.巡航飛行過程中對目標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)境中運行驗證。（三）根據(jù)果實采集作業(yè)要求，編寫作業(yè)裝置智能作業(yè)應用程序模塊并驗證。針對目標作物，通過編寫機械爪動作的應用程序，實現(xiàn)目標物自主抓取，自主分類投放動作，進行模擬驗證。完成任務3后，舉手示意裁判進行評判！任務4：飛行器系統(tǒng)整體聯(lián)調(diào)與測試根據(jù)任務要求，完成飛行器空地全系統(tǒng)功能測試聯(lián)調(diào)，并通過仿真模擬驗證：動態(tài)環(huán)境中包含感知探測、自主決策、自主避障、仿地飛行、精準降落等功能的給定自主作業(yè)任務。（一）動態(tài)環(huán)境中的感知探測功能驗證編寫主程序，調(diào)用圖像驗證程序模塊，完成對目標物的感知探測，進行運行驗證。（二）動態(tài)環(huán)境中的自主決策功能驗證、編寫主程序，調(diào)用飛行控制程序模塊，依據(jù)目標物特征、目標物位置及收集點位置，自主規(guī)劃飛行路線，進行運行驗證。（三）動態(tài)環(huán)境中的自主避障功能驗證編寫主程序，調(diào)用360°激光雷達程序模塊，探測障礙物位置，實施自主避障，進行運行驗證。（四）動態(tài)環(huán)境中的仿地飛行功能驗證編寫主程序，設定飛行高度為2米，調(diào)用仿地雷達測量結果，實施仿地飛行，進行運行驗證。（五）動態(tài)環(huán)境中的精準降落功能驗證；1.按照農(nóng)田情況圖，編寫小車應用程序，使小車從起點出發(fā)，在中間點（充電點）停留，在終點停留，最后返回起點，并進行驗證。2.編寫主程序，建立無人機與小車之間的通訊，并調(diào)用飛行控制程序模塊，使巡航飛行結束后，無人機尋找小車并精準降落；5秒后再次起飛，執(zhí)行采集任務，采集飛行結束后，無人機尋找小車并精準降落。在仿真環(huán)境中進行驗證。3.完成飛行器空地全系統(tǒng)功能測試聯(lián)調(diào)，并通過仿真模擬驗證。完成任務4后，舉手示意裁判進行評判！任務5：典型任務實地綜合應用根據(jù)任務要求，在大賽設置的果實采集任務場景中，使智能飛行系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行，綜合應用任務規(guī)劃、目標識別與環(huán)境建模、軌跡生成、自主避障、仿地飛行、精準降落、環(huán)境交互與作業(yè)等技術技能，完成動態(tài)環(huán)境中的感知探測、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。根據(jù)任務4第（一）—（五）中任務完成情況，在飛行器人工智能技術應用外場實地綜合驗證區(qū)進行任務5對應任務的實地綜合驗證。注意：未完成任務4第（二）項，不能進行任務5的比賽；未完成任務4第（五）項，任務5小車的相關工作任務不能進行實地驗證，只驗證無人機單獨的任務。在給定圖1作業(yè)農(nóng)田場景中，按照農(nóng)田要求依次實現(xiàn)如下功能：1.實現(xiàn)無人機自主生成巡航航線，并執(zhí)行巡航；2.實現(xiàn)無人機巡航過程中目標物識別和標記；3.實現(xiàn)無人機飛行過程中自主避障功能；4.實現(xiàn)無人機自動調(diào)節(jié)飛行高度仿地飛行功能；5.實現(xiàn)小車自動按設定路線行進；6.實現(xiàn)無人機飛行器自主充電功能，巡航結束后與地面運載自動小車聯(lián)合模擬充電，自主起飛；7.實現(xiàn)無人機依據(jù)場地實際情況，自主規(guī)劃飛行路線，對目標物8.實施采集與分類投放；9.實現(xiàn)在地面運載自動小車上自主降落，由其運送返回指定地點。圖1作業(yè)農(nóng)田場景特別注意：完成任務5后，舉手示意裁判進行評判！裁判記錄每架飛行器的總飛行時間、成功實現(xiàn)功能的條目、飛行航線投放位置等實測情況進行評分。在任務5執(zhí)行前選手需檢查并確認飛行器狀態(tài)試飛后方可進行飛行操作。飛行過程中因為選手飛行器出現(xiàn)不安全因素，安全員直接接管飛行器控制權，出現(xiàn)墜機現(xiàn)象該任務為零分。

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

附件一360°激光雷達傳感器測試報告探測范圍設置值：設置值截圖：探測