2020年全國行業職業技能競賽

——全國人工智能應用技術技能大賽

計算機程序設計員

（機器人人工智能技術應用）賽項

學生組

線上實操題

（樣題）

全國組委會技術工作委員會

2020年10月

1/24

重要說明

1．比賽時間90分鐘，60分鐘后，選手可以棄賽，但不可提前離開賽

位。

2．線上實操比賽包含1個任務總分100分，見表1。

表1線上比賽任務及配分

序號名稱配分說明

1任務：機器人智能仿真場景搭建及應用100

合計100

3．除有說明外，不限制各任務評判順序，且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賽題情況進行操作。

4．請務必閱讀各任務的重要提示。

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/catkin_ws/2020ROBAI。

6．選手對比賽過程中需裁判確認部分，應當先舉手示意。

7．參賽選手在競賽過程中，不得使用U盤。

8．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。

9．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/catkin_ws/2020ROBAI0中命名對應文件夾（賽位號+AI），賽

位號為1位數字+2個字母+2位數字，如1DS01。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。

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10．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與其他賽位的選手交流或

在賽場大聲喧嘩，嚴重影響賽場秩序，如有發生，將取消其競賽資格。

11．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。

12．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。

13．賽場提供的任何物品，不得帶離賽場。

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一、線上任務競賽項目任務書

任務：機器人智能仿真場景搭建及應用

任務描述：根據任務書要求，安裝、部署仿真環境，完成3D場景模

型的創建。在搭建的仿真環境當中，通過編寫圖形化程序，進行若干典

型的機器人深度、強化學習等人工智能技術的訓練及部署，賦能機器人

完成指定任務。

（一）三維仿真場景搭建

選手根據任務書要求，在仿真軟件導入相關設備的三維模型文件，

搭建與圖1所示相近的三維仿真場景。

圖1三維仿真場景

選手根據任務書要求，往三維仿真場景添加要求的模型。

（二）SLAM建圖導航

針對前述任務中搭建的三維仿真場景，通過SLAM完成仿真場景的二

維柵格地圖構建，并將地圖保存到指定的工作空間。

具體任務要求：

（1）根據仿真系統中設備的布局，完成場景二維柵格地圖的構建。

（2）根據創建的場景二維柵格地圖，編寫導航點設置程序，完成裝

配臺，立體倉庫、中轉臺的導航點位置設置。

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（3）根據設置好的導航點，啟動導航程序，加載已錄制的地圖，測

試設置的導航點是否準確。見圖2。

圖2導航點設置示意圖

（三）語音交互

選手基于智能語音控制系統，編寫相應的語音交互程序與移動操作

臂進行交互。

具體任務要求：

（1）編寫相應的語音交互程序；

（2）選手通過語音喚醒功能喚醒仿真系統的移動操作臂，并向仿真

系統發送相應指令。移動操作臂收到語音指令后做出相應反饋。

（四）語音導航

選手通過語音指令控制仿真機器人在場景中自主導航到目標位置。

具體任務要求：

（1）在智能語音系統中設置語音泛化內容，要求發送如下語音指令：

1）去/到中轉臺；

2）去/到裝配臺；

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3）去/到立體倉庫；

（2）編寫語音導航程序，依次發送泛化的語音指令，移動操作臂自

主導航至相應的目標位置。

（3）在導航過程中，往場景中隨機添加障礙物，機器人能夠自主避

障。

（五）綜合仿真抓取實驗

面向已搭建的三維仿真場景，基于智能對話、智能導航、智能識別

技術，編寫綜合任務程序，首先控制移動操作臂根據語音指令完成導航

運動，然后識別并抓取物體。

具體任務要求：

（1）在三維仿真場景中添加具有物理屬性的“物料盒”，放置于中

轉臺的“物料盒放置區”。

（2）編寫仿真抓取程序，設置語音泛化內容，使移動操作臂自主運

動至“中轉臺”。

（3）移動操作臂對物體進行識別，根據識別的結果，手臂完成自主

運動規劃，抓取具有物理屬性的“物料盒”。

特別注意：選手需要自行抓取每一個任務點的輸出結果，并且寫成

文檔，最后錄制綜合仿真運行過程，該文件和視頻作為評判依據。

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二、本項目提供的文檔和資料

競賽過程和結束后選手將結果文件保存在相應的文件夾內。路徑如下：

/catkin_ws/2020ROBAI0/（賽位號+AI）文件夾比賽結束保存全部比

賽結果文件；

三、競賽結束時當場提交的成果與資料

競賽結束時，參賽隊須當場提交成果與資料：

將/catkin_ws/2020ROBAI0/（賽位號+AI）文件夾目錄全部考入刻入

大賽提供1個移動U盤，封裝后簽上場次和工位號，并上交裁判。

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2020年全國行業職業技能競賽

——全國人工智能應用技術技能大賽

計算機程序設計員

（機器人人工智能技術應用）賽項

學生組

線下實操題

（樣題）

全國組委會技術工作委員會

2020年10月

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重要說明

1．比賽時間210分鐘，150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．線下實操比賽共包括3個任務，總分100分，見表1。

表1線下比賽任務

序號名稱配分說明

1任務一：工業機器人人工智能技術生產應用30

2任務二：移動操作單元人工智能技術應用30

3任務三：機器人人工智能技術綜合應用40

合計100

3．除有說明外，不限制各任務評判順序，且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賽題情況進行操作。

4．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次，請根據賽題

說明，確認完成后再提請裁判驗收。

5．請務必閱讀各任務的重要提示。

6．比賽過程中，選手一定要嚴格遵守安全操作規范，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。

7．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~/catkin_ws/2020ROBAI。

表2資料明細表

序號電子資料名稱

1視覺抓取參數模板

2路由器后臺管理賬號、密碼，路由器使用教程、wifi賬號密碼

8．競賽平臺系統中主要模塊的IP地址預分配如下表3所示。

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表3IP地址分配表

序號名稱IP地址分配備注

1PLC192.168.1.100

2協作機器人192.168.2.60

3AGV192.168.1.160

4移動機器人(AGV)192.168.10.51

5工業機器人192.168.1.101

6無線網橋AP192.168.1.1

9．選手對比賽過程中需裁判確認部分，應當先舉手示意。

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/catkin_ws/2020ROBAI1中命名對應文件夾（賽位號+AI），賽

位號為1位數字+2個字母+2位數字，如1DS01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與其他賽位的選手交流或

在賽場大聲喧嘩，嚴重影響賽場秩序，如有發生，將取消其競賽資格。

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。

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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。

18．競賽平臺系統中，分揀及裝配工作臺桌面布局圖如圖1所示，

工件組裝效果圖如圖2所示，中轉臺和立體倉庫倉位定義如圖3和4所

示。

圖1分揀及裝配工作臺桌面布局

圖2工件組裝效果圖

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圖3中轉臺圖4立體倉庫倉位定義

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二、競賽項目任務書

任務一：工業機器人人工智能技術生產應用

任務描述：根據任務書要求，通過人工智能技術賦能，在工業機器

人分揀與裝配單元中，通過操作3D視覺系統軟件，完成3D相機的調試、

標定，以及基于深度學習的工件識別；完成工業機器人基于3D視覺的工

件無序智能抓取；通過調用規劃軟件，完成工件的簡單裝配。

（一）圖像采集及標注

操作3D智能相機和數據標注軟件，采集不同環境下、不同種類物料

的圖像數據，根據要求完成圖像的標注。

具體任務要求：

（1）在“裝配臺”上的物料盒中，放入多個不同種類的螺絲（大小、

長度），并手動調整合適的螺絲的位姿。然后，在保證圖像質量的情況

下，采集10張包含不同螺絲擺放位姿的物料盒圖像。

（2）設置、調整相機參數，改變相機的清晰度，再采集10組照片。

（3）利用提供圖像標注軟件，對每張圖像進行標注，完成數據集。

（二）模型訓練及部署驗證

基于完成的圖像數據集，初始化模型訓練參數，訓練工件識別模型。

將訓練后的模型部署至系統中，測試模型的識別精度。

具體任務要求：

（1）導入圖像數據集，設置模型訓練參數并啟動模型訓練，等待系

統完成模型訓練。

（2）將訓練完成的模型部署到識別工程中，并加載標準驗證圖像，

利用已訓練模型對其進行識別，驗證模型訓練的識別效果。

（三）工業機器人程序編寫

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根據工業機器人控制程序模板，按照任務工單編寫程序，完成工業

機器人點位更新、I/O變量控制程序，控制工業機器人完成位姿固定工

件的抓取及放置。

初始作業狀態設置：

在“裝配臺”上，手動放置6個螺絲和6個螺母和兩個鈑金。

具體任務要求：

（1）在給定的工業機器人控制程序模板中，按照任務工單編寫程序，

運用示教器更新規定螺絲、螺母及鈑金件的位置，完成工業機器人點位

更新。

（2）更改觸摸屏與示教器的相關設置，通過半自動控制機械臂方式

完成固定螺絲、螺母及鈑金件的移動和放置，以及鈑金件和螺母鉚壓、

螺絲鎖緊等任務。

（四）分揀及自動裝配

編寫工業機器人控制程序，結合3D智能相機識別的工件位姿結果，

控制工業機器人完成對物料盒中尺寸不一樣工件的分揀及簡單裝配。

初始作業狀態設置：

在“裝配臺”的物料盒中，分別放置長度、大小不一致的螺母。

具體任務要求：

（1）根據任務一、二，編寫工業機器人控制程序。結合3D智能相

機識別的工件位姿結果，自動控制工業機器人分揀三個滿足要求的螺母，

完成鈑金和螺母鉚壓、螺絲鎖緊等任務。

請注意：任務中涉及的手動設置初始作業狀態部分，在評判階段，

由選手自行執行相關手動操作，裁判確認后，開始評判。

完成任務二中任一任務后，即可以舉手示意裁判進行評判！

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任務二：移動操作單元人工智能技術應用

任務描述：根據任務書要求，通過人工智能技術賦能，完成移動操

作單元（主要含AGV/操作臂）的地圖構建、自主避障、路徑規劃；通過

控制協作機器人和視覺系統，在給定任務序列的條件下，完成倉庫工件

的取放任務。

（一）建立環境地圖

利用AGV地圖建模軟件控制其在競賽單元場地運動，結合其自帶的

智能傳感器，構建環境地圖。在環境地圖中設置導航點，完成AGV自主

導航與移動。

具體包含的任務：

（1）利用AGV地圖構建軟件，完成陀螺儀和相機的標定，并控制其

在競賽場地運動，構建二維柵格地圖。

（2）在環境地圖中設置導航點，在“裝配臺”附近設置合理的導航

點；在“立體倉庫”的箱體放置區一側，設置合理的導航點；在“中轉

臺”附近設置合理的導航點；在“充電樁”附近設置合理的導航點。

（3）測試移動操作臂的自主導航功能，控制移動操作臂從“中轉臺”

導航點自主移動至“裝配臺”導航點，從“裝配臺”導航點自主移動至

“充電樁”導航點，完成在“充電樁”附近的自動充電功能。

（二）語音控制AGV

編寫語音交互程序，完成語音控制機器人運動，及自主避障。具體

要求：

（1）結合設置的導航點，融合語音指令，編寫相應的語音交互程序。

（2）測試AGV語音控制程序，下達語音控制指令“到中轉臺”，AGV

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自主導航至“中轉臺”導航點。

（3）自主導航過程中，允許在規劃的運動路線中添加障礙物，智能

機器人能夠自主避障到目標點。

（三）目標物體的識別與語音控制抓取

對協作機器人及其末端安裝的智能2D相機進行編程，完成對目標物

體的識別與抓取。

初始作業狀態設置：

手動在“中轉臺”上放置物料。

具體包含的任務：

（1）控制移動機器人自主移動至“中轉臺”導航點。對協作機器人

進行示教編程，使每個物料均處于智能2D相機視野的合理位置。

（2）針對在“中轉臺”中放置的物料，對智能2D相機進行調試、

編程，使其識別并輸出物料的位置。

（3）基于智能2D相機識別的結果，引導協作機器人實現對“中轉

臺”物料的抓取，然后，協作機器人將抓取的放置于移動機器人物料盤

上。

（4）編寫語音控制智能機器人抓取物料程序，通過語音控制指令，

移動操作臂完成自主導航及自主識別物料并抓取和放置到移動機器人物

料盤上。

請注意：任務中涉及的手動設置初始作業狀態部分，在評判階段，

由選手根據任務要求放置。

完成任務二中任一任務后，即可以舉手示意裁判進行評判！

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任務三：機器人人工智能技術綜合應用

任務描述：根據任務書要求，通過綜合操作、編程和調試，對工業

機器人、移動操作臂及智能機器人等單元進行智能化賦能和綜合應用，

在“機器人人工智能技術應用”技術平臺上，實現典型智能制造工業場

景的完整工藝流程，綜合體現機器人智能感知、自動決策、自主執行、

互聯互通、深度學習、人機交互、自我管理等人工智能技術要素及其職

業技能。

（一）各單元聯機通訊

基于技術平臺各個單元的調試狀態以及通信方式，編寫PLC主控等

相應的程序，設置相應的參數，實現技術平臺各單元的聯機通訊。

具體要求：

（1）配置機械臂與裝配臺的通信模塊。

（2）配置裝配臺與移動操作臂的通信模塊。

（3）配置協作機械臂與AGV的通信模塊。

（二）綜合任務流程

根據綜合任務的作業流程，編寫AGV以及PLC主控等程序，控制分

揀及裝配工作臺、移動操作臂等單元相互協同作業，完成完整的作業任

務，包括物料的識別、抓取、運輸、放置、裝配、入庫等任務。

初始作業狀態設置：

（1）手動在“中轉臺”的物料盒中預先隨機放置提供的不同型號的

螺絲，在“裝配臺”中放置鈑金件；

（2）手動在立體倉庫的成品放置區的1號、3號和4號倉位放置成

品。

具體任務要求：編寫AGV程序以及PLC控制程序，協調各個單元完

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成如下任務：

（1）移動操作臂通過自主導航到中轉臺，智能抓取物料放置到物料

盤上并運送至裝配臺；

（2）智能機器人將物料放置到裝配臺上；

（3）3D相機完成正確物料的識別，并將識別的結果發給裝配工業

機器人；

（4）裝配工業機器人完成1個半導體配件的完整裝配，即鈑金、螺

絲和螺母鎖經過鉚壓，鎖緊；

（5）裝配完之后，裝配臺發送裝配完成信號給移動操作臂，移動操

作臂接收到信號之后，將成品抓取并放置到物料盤上；

（6）移動操作臂將成品運送至立體倉庫并放置到放置區的2號倉位。

請注意：任務中涉及的手動設置初始作業狀態部分，在評判階段，

由選手根據任務要求放置。

完成任務三任一任務后，舉手示意裁判進行評判

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二、本項目提供的文檔和資料

（一）原始數據：

提供視覺抓取參數模板、路由器后臺管理賬號、密碼，路由器使用

教程、wifi賬號密碼。

（二）文件目錄：

競賽過程和結束后選手將結果文件保存在相應的文件夾內。路徑如

下：

/catkin_ws/2020ROBAI1比賽結束保存全部比賽結果文件；

三、競賽結束時當場提交的成果與資料

競賽結束時，參賽隊須當場提交成果與資料：

將/catkin_ws/2020ROBAI1目錄全部考入刻入大賽提供1個移動U

盤，封裝后簽上場次和工位號，并上交裁判。

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2020年全國行業職業技能競賽

——全國人工智能應用技術技能大賽

計算機程序設計員

（機器人人工智能技術應用）賽項

學生組

線上/下實操題

（評分表）

全國組委會技術工作委員會

2020年10月

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機器人人工智能技術應用賽項

評分標準

機器人人工智能技術應用賽項競賽項目實操考核分為線上考核和線下考

核兩個環節。線上考核任務“機器人智能仿真場景搭建及應用”100分。線下

考核：“工業機器人人工智能技術生產應用”30分、“移動操作單元人工智

能技術應用”30分、“機器人人工智能技術綜合應用”40分。其中，線上考

核成績在總分中占比是20%，線下考核成績在總分中占比是80%，滿分為100

分。具體評分細則如表1、表2所示。

安全與職業素養采用扣分，扣分表如表3。

表1評分細則

比賽內容分值評分方法審核方法公布方法

線上任務：機器參賽選手、現

賽后根據競賽記錄和評分大賽執委會

人智能仿真場景100場評分裁判、

表集中評分公布

搭建及應用監督簽字

線下任務一：工參賽選手、現

大賽執委會

業機器人人工智30現場根據評分表評分場評分裁判、

公布

能技術生產應用監督簽字

線下任務二：移參賽選手、現

大賽執委會

動操作單元人工30現場根據評分表評分場評分裁判、

公布

智能技術應用監督簽字

線下任務三：機參賽選手、現

大賽執委會

器人人工智能技40現場根據評分表評分場評分裁判、

公布

術綜合應用監督簽字

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表2評分細則

具體評分項

竟賽內容評分要求

評分內容配分

1.正確搭建三維仿真場景；

2.完成仿真場景的二維柵格地

1.三維仿真場景搭建18圖構建，并將地圖保存到指定

線上任務：的工作空間

機器人智3.完成基礎語音對話設置，智

2.SLAM建圖導航18

能仿真場能機器人輸出應答信息；

景搭建及3.語音交互204.通過語音指令控制仿真機

應用器人在場景中自主導航到目標

（100分）4.語音導航28位置；

5.正確編寫綜合任務程序，使

智能機器人完成導航、識別物

5.綜合仿真抓取實驗16體、抓取物體等任務。

1.正確完成3D相機的標定及相

1.3D相機的配置3

關參數設置；

2.正確采集目標工件的圖像數

2.圖像采集及標注5

線下任務據，完成圖像的標注；

一：工業機3.完成工件識別模型的訓練，

并部署、測試模型的識別效果；

器人人工3.模型訓練及部署驗證6

4.正確編寫程序，控制工業機

智能技術器人完成位姿固定工件的抓取

生產應用及放置

（30分）4.機器人程序編寫65.正確編寫程序，結合工件位

姿識別結果，完成對物料盒中

尺寸不一樣工件的分揀及簡單

5.分揀及自動裝配10裝配

1.正確構建二維環境地圖，設

1.建立環境地圖5置導航點，使移動機器人實現

自主導航與移動

線下任務

3.編寫語音交互程序，完成語

二：移動操2.語音控制AGV10

音控制機器人運動，及自主避

作單元人

障

工智能技

3.正確對智能2D相機進行編

術應用

程，完成對目標工件的識別與

應用3.目標物體的識別與抓取與語

15抓取

（30分）音控制抓取

4.正確編寫協同作業程序，控

制操作臂完成對目標工件的識

別、抓取以及搬運任務

線下任務1.正確編寫主控程序，實現技

1.主要單元聯機通訊8

三：機器人術平臺各主要單元的聯機通信

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人工智能