2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

重要說明

1.比賽時間300分鐘，240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比賽任務及配分

序號名稱配分說明

1任務1：飛行器智能部件測試10

2任務2：任務目標信息處理與調試20

3任務3：飛行器智能功能編寫與聯調15

4任務4：飛行器系統整體聯調與測試20

5任務5：典型任務實地綜合應用35

合計100占總成績的

80%

3.除表1中有說明外，在完成前4項操作并達到設定分值

后，方可進入第5項任務比賽。

4.比賽場地分兩部分，任務1到任務4在內場設備調校開發

區進行，任務5在外場實地綜合驗證區進行。

5.比賽過程中，若發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。

6.比賽所必須的資料及軟件都以電子版的形式存放在工位

計算機里指定位置D:ZL。

7.請務必閱讀各任務的重要提示。

8.評判的節點在任務中有提示，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

2

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

次，請根據賽題說明，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，否則按作弊處

理。

11.選手在競賽過程中,應該遵守相關的規章制度和安全守

則，如有違反，則按照相關規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

場需統一收回,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D:\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為賽位號）。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

現將取消其競賽資格。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

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。

3

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

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。

4

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一、競賽項目任務書

利用智能飛行器對給定區域的指定目標物進行自主采集與

回收作業。參賽隊進入場地后,隨機抽取任務，準備和完善智能

飛行器作業系統，無人機通過相應二維碼讀取任務信息；由地面

自動小車運載智能飛行器進入作業場地，智能飛行器自主起飛,

完成給定目標物的識別與采集后,抓取給定目標物并投放于對應

回收裝置。飛行期間，飛行器能自主返回到小車，進行模擬充電，

最終再由自動小車運載飛行器返回到原點。

任務1：飛行器智能部件安裝測試

根據任務書要求、參賽作業平臺及賽項提供的設備、軟件及

工具，制作（3D打?。┤笔Я悴考?，并完成安裝和調試。在相應

軟件中，調用功能模塊，完成激光雷達傳感器、目標視覺傳感器、

距離傳感器、作業裝置等智能部件的功能測試。根據相關測試規

范和任務要求，記錄測試結果，判定智能部件狀態。

要求參賽選手完成以下工作：

（一）完成智能飛行器平臺架構檢測、缺失零部件3D打印

制作及安裝調試等

1.根據任務要求，對智能飛行器平臺架構進行檢測，發現缺

失部件，并填寫檢測報告（附件）。

2.根據檢測報告，從圖（紙）樣庫中調用適宜的圖（紙）

樣，利用制作設備（3D打?。┖蛙浖瓿扇笔Я悴考谱鳌?/p>

3.完成缺失零部件的安裝與調試。

將文件保存到工位計算機中的指定位置測試報告1(要求見

重要說明第13條)。

5

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

（二）編寫調用相應測試軟件，完成避障、目標、仿地等智

能傳感器功能測試，并填寫測試報告

1.編寫調用相應測試軟件，完成避障（激光雷達傳感器）功

能測試，填寫測試報告（附件）：

（1）讀取激光雷達傳感器的有效探測距離；

（2）獲取環繞4個方向的障礙物距離信息。

將文件保存在工位計算機中指定的位置測試報告2(要求見

重要說明第13條)。

2.編寫測試程序，完成目標（目標視覺傳感器）功能測試，

填寫測試報告（附件）：

（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。

將文件保存到工位計算機中指定的位置測試報告3(要求見

重要說明第13條)。

3.完成仿地（距離傳感器）功能測試，填寫測試報告（附件）：

測試準確度：使用激光仿地雷達，結合工位內設備與工具，

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。

將文件保存到工位計算機中指定的位置測試報告4(要求見重

要說明第13條)。

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（三）完成作業裝置功能測試，填寫測試報告

1.通過編寫程序，測試作業裝置功能，使作業裝置自動張開、

閉合3次，張開停留時間為3秒；

2.調整作業裝置參數，使作業裝置達到最大張開位置，并測

量最大張口尺寸（兩對稱爪尖距離），并填寫測試報告；

3.完成傳感裝置與作業裝置的聯動測試，使用作業裝置夾持

目標物品樣本。

將文件保存到工位計算機中指定的位置測試報5(要求見重

要說明第13條)。

完成任務一中任一子任務后，即可以舉手示意裁判進行評判！

任務2：任務目標信息處理與調試

根據大賽提供的樣品，使用相應軟件，通過編寫調用對應的

智能算法，完成任務目標物信息采集、處理和識別；完成目標物

數據清洗、標注、訓練數據集制作以及訓練模型部署；完成系統

加載實現多目標識別；完成目標識別響應系統的功能調試。

（一）編寫程序，完成任務目標信息采集、處理和識別

1.編寫程序，要求分別對每一個給定樣品拍攝10張格式為

jpg、名字為AItestX.jpg的照片（X=1，2，3，4……，10），拍

攝頻率為0.1秒拍照一次，約10Hz，圖片內右下角疊加拍攝日

期；

2.拍攝時，要求攝像頭距離地面的高度約為1.5m?2.0m；

3.在工位計算機指定目錄“Desktop”下新建文件夾，命名為

“ys02”（C:\Users\Administrator\Desktop\ys02），將采集的目

標信息保存到該文件夾內。

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2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

（二）完成目標數據清洗、標注、訓練數據集制作以及訓練

模型部署

1.根據任務書要求，對工位計算機“Desktop”下“ys01”和

“ys02”文件夾中的樣本進行數據清洗，得到目標數字文件

（1）目標數據清洗，找出包括：非目標物、虛影、特征不

全、過曝在內的不合格樣本。其中，“ys01”中的不合格樣本保存

至在大賽指定目錄“bhg01”內；“ys02”中的不合格樣本保存至

在大賽指定目錄“bhg02”內；

（2）將“ys01”、“ys02”中的合格樣本保存至大賽指定目錄

C:\Users\Administrator\Desktop\darknet\JPEGImages。

2.對目標數字文件進行標注及樣本檢驗，制作訓練數據集

（1）通過軟件，對“JPEGImages”內樣本進行標注，并將標

注后樣本保存至大賽指定目錄“darknet\Annotations”中；

（2）通過軟件對樣本進行檢驗，并完成訓練數據集制作；

（3）通過編程，將訓練模型部署在智能飛行器系統內。

（三）根據任務要求，編寫、優化相關程序，完成多目標信

息識別，并記錄結果

（四）根據任務要求，完成目標識別聲、光響應系統的調試

及相應信息的處理

完成任務二中任一子任務后，即可以舉手示意裁判進行評判！

任務3：飛行器智能功能編寫與聯調

根據任務要求，結合智能部件及調用智能算法編寫程序，完

成智能飛行器自主路徑規劃、仿地、避障、感知探測、智能作業

等功能編程，并進行單項功能仿真測試。

8

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

（一）根據智能飛行器飛行任務的要求，編寫自主航線規劃

優化模塊，完成智能飛行，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

設定路線執行巡航路線飛行；

2.巡航飛行過程中，獲取與地面高度信息，設定仿地飛行功

能；

3.巡航飛行過程中，獲取環境障礙物輪廓位置信息，根據障

礙物輪廓位置信息，重新規劃安全路徑；

4.巡航飛行過程中，感知探測、識別獲取給定目標物的位置

信息；

5.在仿真環境中運行驗證。

（二）根據作業要求，編寫作業裝置作業應用程序模塊并驗

證

針對確定目標物位置，通過編寫飛行器及機械爪動作的應用

程序，實現目標物自動抓取，自動投放，并進行模擬驗證。

（三）未知環境中的自主路徑規劃、自主巡航掃描、感知探

測、自主仿地、自主避障、自主抓取/投放等功能驗證

編寫主程序，調用飛行控制、仿地激光雷達、掃描激光雷達、

視覺識別等功能模塊，在未知環境中實現自主路徑規劃、自主巡

航掃描、感知探測、自主避障、仿地飛行、自主目標抓取/投放等

功能，并進行模擬驗證。

完成任務三中任一子任務后，即可以舉手示意裁判進行評判！

任務4：飛行器系統整體聯調與仿真測試

根據任務要求，實現飛行器空地全系統功能測試聯調，并完

9

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

成給定仿真模擬任務驗證：在未知環境中實現感知探測、自主決

策、自主避障、仿地飛行、目標抓取/投放、精準降落、空地協同

等功能的給定自主作業任務。

（一）未知環境中的空、地協同系統功能驗證

編寫主程序，建立智能飛行器與小車之間的通訊，并調用飛

行控制程序模塊與小車控制模塊，使小車從起點出發；在飛行器

充電點停留，模擬自主充電；充電完成后能進行飛行器與小車能

實現斷點續行。在仿真環境中，進行協同功能驗證。

（二）完成飛行器空、地全系統功能測試聯調，并通過仿真

環境界面顯示給定仿真模擬任務驗證

編寫主程序，調用飛行控制、仿地激光雷達、掃描激光雷達、

視覺識別、小車控制、聲光反饋等功能模塊，在未知環境中實現

自主路徑規劃、自主巡航掃描、多目標感知探測、自主避障、仿

地飛行、自主目標抓取/投放、精準降落、空地協同、作業反饋等

功能，并進行模擬驗證。

完成任務四中任一子任務后，即可以舉手示意裁判進行評判！

任務5：典型任務實地綜合應用

根據任務要求，在大賽設置的目標物采集任務場景中，使智

能飛行系統協調運行，綜合應用任務規劃、目標識別與環境建模、

軌跡生成、自主避障、仿地飛行、精準降落、環境交互與作業等

技術技能，完成未知環境中的感知探測、自主決策、自主作業、

自主分析及管理等人工智能要素任務。

參賽隊在比賽過程中，在完成前4項任務操作并達到設定分

值后，方可進入第5項任務比賽。

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2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

參賽選手進場時抽取任務，確定所要抓取目標物類別，無人

機讀取相應二維碼獲取任務。場景如圖1所示，在給定的比賽區

域內隨機擺放目標物、障礙物和地面坡地。

參賽隊準備和完善智能飛行器作業系統，由地面自動小車運

載智能飛行器進入作業場地，智能飛行器自主起飛開始飛行作業；

根據任務要求,完成給定目標物的識別與采集后,抓取給定目標

物并投入相應的回收裝置；飛行期間，飛行器能自主返回到小車，

進行模擬充電，最終再由自動小車運載飛行器返回到出發點。在

任務執行過程中實現如下功能，并按目標物信息感知、自主飛行

性能（仿地、避障、起降與模擬充電）、給定目標物智能采集、任

務完成時間等規定獲取比賽分值：

1.實現智能飛行器自主生成航線，并執行航線飛行；

2.在飛行過程中，實現智能飛行器自主避障、仿地飛行、目

標物識別和標記，并通過聲光反饋系統實現信息播報與記錄；

3.實現小車按設定路線自動行進，任務執行中，智能飛行器

在小車上自主起降，結合聲光反饋系統演示自主充電功能，在執

行全部抓取投放任務后智能飛行器于降落點與小車會合并自動

降落，由小車運載其返回起始點；

4.實現智能飛行器依據場地實際情況，自主決策規劃完成對

指定目標物實施采集與回收投放，并通過聲光反饋系統實現環境

交互與作業。

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2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

圖1作業場景示意圖

完成任務五中任一子任務后，即可以舉手示意裁判進行評判！

在任務5執行前，選手需檢查并確認飛行器狀態試飛后，方

可進行飛行操作。飛行過程中，因為選手飛行器出現不安全因素，

安全員直接接管飛行器控制權，出現墜機現象，該任務為零分。

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2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

二、本項目提供的文檔資料及預裝軟件

(一)測試報告：附件

(二)指定文件夾D:\ZL\下的電子文檔。

(三)預裝軟件：

軟件組1

（1）無人機程序開發軟件(含編譯器)：VisualStudioCode

（2）無人機程序開發語言：Python3.8.0

（3）Python運行環境：ipython

（4）地面站：中優地面站1.0

（5）仿真軟件：Cygwin64Terminal、MAVProxy

（6）安裝程序庫：OpenCV、dronekit、airsim、flask

（7）傳輸軟件：FileZilla3.51.0

（8）語音播報系統文件：field_server

（9）圖像標注訓練軟件：中優圖像標注訓練軟件1.0

（10）3D打印軟件：chitubox（含“備用零件01/02圖紙”）

（11）UWB調試軟件：NAssistant

（12）雷達調試軟件：Ld_Desktop

（13）庫文件及訓練文件：

a)圖像識別庫；

b)飛行控制基礎庫；

c)預訓練模型文件

軟件組2

（1）無人機地面站及調參軟件：Configrue2Pro

（2）深度學習標注與訓練工具：視覺訓練平臺

13

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

（3）開發工具（內含python基礎環境和SFTP插件）：Visual

StudioCode

（4）局域網通訊服務器：Mqtt服務端

（5）UWB調試軟件：NAssistant

（6）雙目調試軟件：InterRealSense

（7）雷達調試軟件：Ld_Desktop

（8）無人車調試軟件：ArduinoIDE

（9）仿真驗證軟件：KHAiUavSim2021

（10）3D打印軟件：chitubox（含“備用零件01/02圖紙”）

（11）庫文件

1）Multi_Function_IO.py，IO舵機控制庫

2）Spot_darknet_Service.py，darkne神經網絡圖像識

別庫

3）Spot_local_Service.py，無人機基礎控制庫

4）Spot_Mqtt_Service.py，mqtt局域網通訊服務庫

（12）預訓練模型文件

1）yolov3-tiny.cfg，預訓練模型配置文件

2）yolov3-tiny_last.weights，預訓練模型

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2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

附件

一、智能飛行器平臺架構檢測報告

對智能飛行器平臺架構進行檢測，并填寫檢測報告：

核對數量

序號名稱數量單位（√確備注

認）

1螺旋槳6支

2電機座6個

3電機6個

4360度激光避障雷達1個

360度激光避障雷達固定

51個

架

6可見光下視攝像頭1個

7激光定高雷達1個

8UWB定位信標1個

9UWB定位信標固定座1個

10LED航燈1個

11LED航燈固定座1個

15

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

二、激光雷達避障傳感器測試報告

（一）參數

最大距離結果截圖（顯示探測值）：

最小距離結果截圖（顯示探測值）：

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2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

（二）障礙物探測（需包括檢測點的位置信息）

障礙物位置位置一位置二位置三位置四

探測結果

探測結果截圖

三、目標識別視覺傳感器測試報告

（一）基本功能測試（連續拍攝8張照片）

（1）拍攝參數

分辨率拍攝頻率樣張格式

（2）截圖（樣張右下角需要打印出拍攝時間）

17

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

四、仿地雷達測試報告

選手測量結果：裁判測量結果：

測量方案簡述：

關鍵參數獲取截圖：

五、作業裝置測試報告

抓取裝置最大張開口尺寸：

18

附件4

2021年全國行業職業技能競賽

——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽

無人機裝調檢修工

（飛行器人工智能技術應用）

（職工組/學生組）

實操樣題

組委會技術工作委員會

2021年10月

2021年全國行業技能競賽——第二屆全國人工智能應用技術技能大賽樣題

重要說明

1.比賽時間300分鐘，240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比賽任務及配分

序號名稱配分說明

1任務1：飛行器智能部件測試10

2任務2：任務目標信息處理與調試20

3任務3：飛行器智能功能編寫與聯調